7.5. Парящий робот

Содержание

• Встраиваемые системы Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68hc12/hcs12 с применением языка с с. Ф. Баррет
• Предисловие
• Структура книги
• Учебные системы
• Целевая аудитория
• Благодарности
• Глава 1 первое знакомство со встраиваемыми системами
• 1.1. Что такое встраиваемая система?
• 1.2. Особенности встраиваемых систем
• 1.2.1. Работа в реальном времени
• 1.2.2. Миниатюризация размеров и процесс тестирования
• 1.2.3. Минимизация энергии потребления
• 1.2.4. Интерфейс пользователя и интерфейс сопряжения с объектом
• 1.2.5. Многозадачность
• 1.2.6. Минимизация стоимости
• 1.2.7. Ограничение объема памяти
• 1.2.8. Программно–аппаратный дуализм
• 1.3. Введение в микроконтроллеры семейства 68hc12 и hcs12
• 1.4 Микроконтроллеры hcs12
• 1.4.1. Семейство hcs12
• 1.4.2. Обозначения мк
• 1.4.3. Модельный ряд hcs12
• 1.5. Заключение по главе 1
• 1.6. Вопросы и задания Основные
• Более сложные
• Исследовательские
• Глава 2 программирование встраиваемых систем и структурное проектирование
• 2.1. Почему мы программируем микроконтроллеры на Си?
• 2.2. Преимущества программирования на языке ассемблер
• 2.3. Преимущества языков высокого уровня
• 2.3.1. Выбираем язык высокого уровня для программирования встраиваемых систем
• 2.3.2. Краткая история языка Си
• 2.4. Оптимальная стратегия — программирование на Си и на ассемблере
• 2.5. Структурное проектирование
• 2.5.1. Основные положения метода структурного проектирования
• 2.5.2. Документирование программ
• 2.5.3. Как язык Си соотносится со структурным проектированием
• 2.6. Рабочие тетради
• 2.6.1. Порядок ведения записей
• 2.6.2. Содержание записей
• 2.7. Блок схемы алгоритмов
• 2.8. Пример применения
• 2.9. Заключение по главе 2
• 2.10 Что еще почитать?
• 2.11 Вопросы и задания Основные
• Более сложные
• Исследовательские
• Глава 3 основы программирования микроконтроллеров на си
• 3.1. Введение в программирование на Си
• 3.1.1. Глобальные и локальные переменные
• 3.2. Типы данных в Си
• 3.3. Операторы языка Си
• 3.4. Функции
• 3.4.1. Что такое функция?
• 3.4.2. Основная программа
• 3.4.3. Прототипы функций
• 3.4.4. Описание функций
• 3.4.5. Вызов функций, передача параметров, возврат полученных значений
• 3.5. Файлы заголовков
• 3.6. Директивы компилятора
• 3.6.1. Директивы условной компиляции
• 3.7. Конструкции программирования
• 3.8. Операторы для организации программных циклов
• 3.8.1. Оператор for
• 3.8.2. Оператор while
• 3.8.3. Оператор do-while
• 3.9. Операторы принятия решения
• 3.9.1. Оператор if
• 3.9.2. Оператор if-else
• 3.9.3. Оператор if-else if-else
• 3.9.4. Оператор switch
• 3.10. Массивы
• 3.11. Указатели
• 3.12. Структуры
• 3.13. Процесс программирования и отладки микропроцессорной системы
• 3.13.1. Технология создания программного кода
• 3.13.2. Режим отладки bdm
• 3.13.3. Аппаратные и программные средства отладчика p&e от компании pemicro
• 3.13.4. Эмуляторы
• 3.13.5. Логические анализаторы
• 3.14. Особенности компилятора и ассемблера
• 3.15. Заключение по главе 3
• 3.16. Что еще почитать?
• 3.17. Вопросы и задания Основные
• Более сложные
• Исследовательские
• Глава 4 микроконтроллеры 68hc12 и hcs12: архитектура и программирование
• 4.1. Аппаратные средства микроконтроллеров семейства 68hc12
• 4.2. Аппаратные средства мк семейства hcs12
• 4.3. Режимы работы мк семейства 68hc12/hcs12
• 4.3.1. Рабочие режимы
• 4.3.2. Режимы работы отладочной платы m68evb912b32
• 4.4. Назначение выводов мк
• 4.5. Регистры специальных функций мк
• 4.5.1. Виртуальный адрес блока регистров
• 4.6. Порты ввода/вывода
• 4.6.1. Спецификация портов ввода/вывода
• Регистры управления портами
• Вопросы для самопроверки
• Пример применения
• 4.7. Подсистема памяти мк b32
• Пример применения
• 4.7.1. Карта памяти мк b32
• 4.7.2. Изменение адресов в карте памяти мк
• 4.8. Подсистема памяти мк dp256
• Вопросы для самопроверки
• 4.9. Состояния сброса и прерывания мк
• 4.9.1. Реакция мк на внешние события
• 4.10. Состояния сброса и прерывания в мк 68hc12
• 4.10.1. Состояние сброса мк
• Регистры сторожевого таймера и монитора тактирования
• 4.10.2. Прерывания
• Немаскируемые прерывания
• Маскируемые прерывания
• Вопросы для самопроверки
• 3. Каково различие между прерываниями по входам
• 4. Как организовать подсистему прерывания с несколькими внешними запросами для мк семейства 68hc12/hcs12, используя лишь один вход внешнего прерывания
• 4.10.3. Вектора исключений
• 4.10.4. Система приоритетов для исключений
• 1. Внешний сброс по входу
• 5. Немаскируемое прерывание по входу
• Вопросы для самопроверки
• 4. Какие действия должен предпринять программист, чтобы после начального запуска мк присвоить входу
• 4.10.5. Регистры подсистемы прерывания
• 4.11. Процесс перехода к подпрограмме прерывания
• Вопросы для самопроверки
• 4.12. Оформление подпрограммы прерывания на Си
• 4.13. Система тактирования
• 4.13.1.Система тактирования отладочной платы mc68hc912b32evb
• 4.14. Подсистема реального времени — модуль таймера
• 4.14.1. Структура модуля таймера
• 4.14.2. Счетчик временной базы
• Особенности счетчика временной базы
• Флаг переполнения счетчика
• Определение длительности временных интервалов
• Сброс счетчика временной базы
• Вопросы для самопроверки
• 4.14.3. Регистры для управления счетчиком временной базы
• Регистр управления модулем таймера
• Регистр счетчика временной базы
• Регистр масок таймера 2
• 4.14.4. Каналы захвата/сравнения
• Режим входного захвата
• Вопросы для самопроверки
• Режим выходного сравнения
• Канал 7 в режиме выходного сравнения
• Регистры для управления каналами захвата/сравнения
• Регистры управления таймером 3 и 4
• Регистр масок таймера 1
• Регистр масок таймера 2
• Регистр флагов таймера 1
• Регистр флагов таймера 2
• Регистры данных каналов захвата/сравнения
• Вопросы для самопроверки
• Примеры работы с таймером
• Измерение частоты и периода логического сигнала
• Генерация импульсной последовательности
• Генерация импульсной последовательности с использованием прерывания
• 4.14.5. Счетчик событий
• Режимы работы счетчика
• Регистры управления счетчиком событий
• Регистр управления счетчиком событий
• Регистр флагов счетчика событий
• Регистр текущего состояния счетчика событий
• Пример использования счетчика событий
• 4.15. Модуль меток реального времени
• Пример использования модуля меток реального времени
• 4.16. Модуль таймера ect в составе мк мc68hc12be32 и hcs12
• 4.16.1. Небуферированные каналы входного захвата
• 4.16.2. Буферированные каналы входного захвата
• 4.16.3. Особенности счетчиков событий
• 4.16.4. Регистры управления модуля est
• Регистр управления порядком перезаписи
• Регистр управления режимом входного захвата
• Регистр управления счетчиком задержки
• Регистр управления 16-разрядным вычитающим счетчиком
• Регистр коэффициента счета вычитающего счетчика
• Регистр флагов вычитающего счетчика
• 4.17. Обмен информацией в последовательном коде: многофункциональный последовательный интерфейс
• 4.17.1. Термины последовательного обмена
• Вопросы для самопроверки
• 4.18. Контроллер асинхронного обмена sci
• Вопросы для самопроверки
• 4.18.1. Передатчик контроллера sci
• 4.18.2. Приемник контроллера sci
• 4.18.3. Регистры контроллера sci
• Регистры скорости обмена sCxBdh и sCxBdl
• Регистры управления sCxCr1 и sCxCr2
• Регистры состояния sCxSr1 и sCxSr2
• Регистры данных sCxDrh и sCxDrl
• Вопросы для самопроверки
• 4.18.4. Алгоритмы программного обслуживания контроллера sci
• 4.18.5. Пример программирования контроллера sci
• 4.19. Синхронный последовательный интерфейс spi
• 4.19.1 Концепция интерфейса spiФункциональная схема обмена между двумя контроллерами spi
• 4.19.2. Алгоритмы работы контроллера spi
• Вопросы для самопроверки
• 4.19.3. Регистры контроллера spi
• Регистр скорости обмена sPxBr
• Регистры управления sPxCr1 и sPxCr2
• Регистр данных spCxDr
• Регистр данных порта s
• Регистр направления передачи порта s
• Вопросы для самопроверки
• 4.19.4. Алгоритмы программного обслуживания контроллера spi
• 4.19.5 Периферийные ис с интерфейсом spi
• 4.20. Введение в теорию аналого-цифрового преобразования
• 4.20.1. Частота дискретизации сигнала
• 4.20.2. Представление аналоговой величины в цифровом коде
• 4.20.3.Квантование по уровню и разрешающая способность
• 4.20.4 Скорость потока данных оцифровки
• Вопросы для самопроверки
• 4.21. Принцип действия ацп
• 4.21.1. Ацп последовательного приближения
• Вопросы для самопроверки
• 4.22. Подсистема аналого-цифрового преобразования мк 68hc12
• 4.22.1 Структура и порядок функционирования
• 4.22.2. Регистры управления модуля atd
• Группа регистров управления
• Регистры управления atdctl0 и atdctl1
• Регистр управления atdctl2
• Регистр управления atdctl3
• Регистр управления atdctl4Формат регистра atdctl4
• Регистр управления atdctl5
• Вопросы для самопроверки
• Регистр состояния atdstat
• Регистр данных порта portad
• Регистры результата adr0h…adr7h
• Вопросы для самопроверки
• Тестовый регистр atdtest
• 4.22.3. Пример программирования модуля atd
• Цифровой вольтметр
• 4.22.4. Обслуживание прерываний от модуля atd
• 4.23. Особенности модуля atd в составе мк семейства hcs12
• 4.23.1. Выбор разрядности ацп
• 4.23.2. Представление результата измерения
• 4.23.3. Запуск измерительной последовательности от внешнего сигнала
• 4.23.4. Программируемое число преобразований в измерительной последовательности
• 4.23.5. Увеличение числа аналоговых входов
• 4.23.6. Регистры модуля atd hcs12
• Регистр состояния atdstat0
• Регистр состояния atdstat1
• Регистр разрешения цифрового входа порта atddien
• 4.24. Подсистема широтно-импульсной модуляции
• 4.24.1. Структура модуля pwm
• 4.24.2. Режимы центрированной и фронтовой шим
• 4.24.3. Система тактирования
• 4.24.4. Регистры модуля pwm
• Регистр конфигурации pwclk
• Регистр конфигурации pwpol
• Регистр разрешения работы каналов pwen
• Регистр дополнительного делителя pwpres
• Регистры делителей pwscnt0/pwscnt1 и pwscal0/pwscal0
• Регистры счетчика каналов pwcnTx
• Регистры периода каналов pwpeRx
• Регистры коэффициента заполнения каналов pwdtYxФормат регистров коэффициента заполнения pwdtYx
• Регистры коэффициента заполнения каналов pwdtYx
• Регистр управления pwctl
• Регистр специальных режимов pwtst
• Регистры работы с портом p
• 4.24.5. Примеры программирования модуля pwm
• Инициализация модуля pwm, пример 1
• Инициализация модуля pwm, пример 2
• 4.25. Ограничение энергии потребления
• 4.25.1. Как остановить мк 68hc12
• 4.25.2. Как вывести мк 68hc12 из состояния пониженного энергопотребления
• 4.26. Советы по использованию платы отладки mc68evb912b32
• 4.27. Заключение по главе 4
• 4.28. Что еще почитать?
• 4.29. Вопросы и задания Основные
• Исследовательские
• Глава 5 основы сопряжения мк с устройствами ввода/вывода
• 5.1. Электрические характеристики мк 68hc12
• 5.1.1. Нагрузочные характеристики
• 5.1.2. Что произойдет, если Вы должным образом не учтете электрические характеристики периферийных ис?
• 5.1.3. Входные и выходные характеристики логических элементов
• 5.2. Устройства дискретного ввода: кнопки, переключатели, клавиатуры
• 5.2.1. Кнопки и переключатели
• 5.2.2. Dip переключатели
• 5.2.3. Клавиатуры
• 5.3. Устройства индикации: светодиоды, семисегментные индикаторы, индикаторы логического выхода с тремя состояниями
• 5.3.1. Светодиоды
• 5.3.2. Семисегментные индикаторы
• 5.3.3. Индикаторы для логического выхода с тремя состояниями
• 5.4. Программное обслуживание дискретных входов и выходов
• 5.5. Подавление механического дребезга контактов переключателей
• 5.5.1. Аппаратная защита от механического дребезга контактов
• 5.5.2. Программная защита от механического дребезга контактов
• 5.5.3. Пример программной защиты
• 5.6. Жидкокристаллические индикаторы
• 5.6.1. Краткие сведения о жидкокристаллических индикаторах
• 5.6.2. Сопряжение мк с символьным жк индикатором
• 5.6.3 Сопряжение мк с графическим жк дисплеем
• 5.7. Управление электрическим двигателем
• 5.7.1. Силовые полупроводниковые ключи
• 5.7.2. Оптоэлектронная потенциальная развязка
• 5.7.3. Инвертор напряжения
• 5.8. Кодовый замок
• 5.8.1. Схема подключения периферийных устройств
• 5.8.2. Программа управления
• 5.9. Интерфейс мк с аналоговыми датчиками
• 5.10. Интерфейс rs-232
• 5.11. Заключение по главе 5
• 5.12. Что еще почитать?
• 5.13. Вопросы и задания Основные
• Более сложные
• Исследовательские
• Глава 6 добро пожаловать в реальный мир!
• 6.1. Ужасные истории об ошибках проектирования
• 6.1.1. Случай квадратичного генератора
• 6.1.2. Случай таймера для лазерного излучения
• 6.2. Правила обращения с микросхемой 68нс12 и рекомендации по проектированию
• 6.2.1. Рекомендации по обращению со cmos
• 6.2.2. Рекомендации по проектированию на cmos
• 6.3. Исследование помех
• 6.3.1. Что такое помехи
• 6.3.2. Электромагнитная совместимость
• 6.3.3. Спецификации системы помех — не будем крепки задним умом!
• 6.3.4. Методы снижения помех
• 6.4. Защитное программирование
• 6.5. Методики испытаний на наличие помех
• 6.5.1. Обнаружение помех
• 6.5.2. Испытание на чувствительность к помехам
• 6.5.3. Испытания на электромагнитную совместимость
• 6.6. Управление энергопотреблением
• 6.6.1. Параметры потребляемой мощности для микроконтроллера 68hc12
• 6.6.2. Типы батарей
• 6.6.3. Емкость батарей
• 6.6.4. Стабилизация напряжения
• 6.6.5. Схемы супервизора для микропроцессора
• 6.6.6. Меры энергосбережения
• 6.7. Заключение по главе 6
• 6.8. Что еще прочитать?
• 6.9. Вопросы и задания Основные
• Более сложные
• Исследовательские
• Глава 7 примеры встроенных систем управления
• 7.1. Система привода робота, движущегося вдоль стенок лабиринта
• 7.1.1. Описание проекта
• 7.1.2. Подсистемы 68hc12, используемые в проекте
• 7.1.3. Компоненты системы
• 7.1.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
• 7.1.5. Программный код
• 7.2. Лазерный проектор
• 7.2.1. Описание проекта
• 7.2.2. Подсистемы 68hc12 используемые в проекте
• 7.2.3. Описание некоторых компонентов системы
• 7.2.4. Аппаратные средства
• 7.2.5. Структура программы и блок-схема алгоритма
• 7.2.6. Программный код
• 7.2.7. Испытания устройства
• 7.2.8. Заключительные испытания системы управления
• 7.3. Цифровой вольтметр
• 7.3.1. Описание проекта
• 7.3.2. Системы 68hc12 используемые в проекте
• 7.3.3. Расчет интерфейса модуля atd
• 7.3.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
• 7.3.5. Программа управления
• 7.3.6. Измерение неэлектрических величин
• 7.4. Стабилизация скорости вращения двигателя с использованием оптического тахометра
• 7.4.1. Описание проекта
• 7.4.2. Немного теории
• 7.4.3. Анализ
• 7.4.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
• 7.4.5. Программный код
• 7.4.6. Испытания
• 7.5. Парящий робот
• 7.5.1. Описание проекта
• 7.5.2. Системы hcs12 используемые в проекте
• 7.5.3. Теоретическое обсуждение
• 7.5.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
• 7.5.5. Программный код
• 7.5.6. Некоторые комментарии
• 7.6. Система защиты компьютера, основанная на нечеткой логике
• 7.6.1. Описание проекта
• 7.6.2. Использование системы hcs12
• 7.6.3. Основы теории
• 7.6.4. Структура программы и блок-схема алгоритма
• 7.6.5. Описание системы
• 7.6.6. Обсуждение проекта
• 7.6.7. Программный код
• 7.6.8. Некоторые комментарии
• 7.7. Электронная версия игры в «15»
• 7.7.1. Описание проекта
• 7.7.2. Системы hcs12 используемые в проекте
• 7.7.3. Основы теории
• 7.7.4. Схемное решение, структура программы и блок-схема алгоритма
• 7.7.5. О компонентах системы
• 7.7.6. Программный код
• 7.7.7. Некоторые комментарии
• 7.8. Программирование резидентного Flash пзу микроконтроллера b32 в составе платы отладки mc68hc912b32evb
• 7.9. Заключение по главе 7
• 7.10. Что еще прочитать?
• 7.11. Вопросы и задания Основные
• Более сложные
• Исследовательские
• Глава 8 операционные системы реального времени
• 8.1. Рассказ: официант — «живая» операционная система реального времени
• 8.2. Что является целью осрв?
• Вопросы для самопроверки
• 8.3. Обзор концепций
• 8.3.1. Требования к динамическому распределению ram
• Вопросы для самопроверки
• 8.3.2. Динамическое распределение памяти
• 8.3.3. Структуры данных
• 8.4. Основные понятия
• 8.4.1. Что такое задача?
• 8.4.2. Управление задачами
• 8.4.3. Компоненты многозадачных систем
• 8.5. Типы операционных систем реального времени
• 8.5.1. Системы с циклическим опросом
• 8.5.2. Циклический опрос с прерываниями
• 8.5.3. Карусельные системы
• 8.5.4. Смешанные системы
• 8.5.5. Системы с управлением по прерыванию
• 8.5.6. Кооперативная многозадачность
• 8.5.7. Многозадачные системы с преимущественным приоритетом
• 8.6. Проблемы осрв
• 8.6.1. Конкуренция Другой рассказ
• 8.6.2. Повторная входимость
• 8.6.3. Межзадачные связи
• 8.6.4. Безопасность, проверка и безотказная работа
• 8.6.5. Главный вопрос
• 8.7. Выполнение операционной системы реального времени
• 8.8. Пример применения: осрв циклического опроса
• 8.8.1. Краткий обзор проекта
• 8.8.2. Пример кода
• 8.8.3. Испытание контроллера усилителя
• 8.9. Другая прикладная программа: цикл опроса с прерываниями
• 8.10. Сложное прикладное устройство: имитатор осрв
• 8.10.1. Краткий обзор проекта
• 8.10.2. Типовой код
• 8.11.Заключение по главе 8
• 8.12. Что еще почитать?
• 8.13. Вопросы и задания Основные
• Более сложные
• Исследовательские
• Глава 9 распределенные сети с интерфейсом msCan
• 9.1. Компьютерные сети
• 9.2. Промышленные сети
• 9.3. Сети с протоколом can
• 9.3.1. Протокол can
• 9.3.2. Модуль контроллера последовательного обмена msCan12
• Подсистема прерывания контроллера msCan12.
• 9.3.3. Проблемы синхронизации
• 9.3.4. Конфигурирование модуля msCan12 для работы в сети
• 9.4. Различия между контроллерами msCan в составе 68hc12 и hcs12
• 9.5. Пример программирования контроллера msCan Схема включения аппаратных средств для двух отладочных плат Axiom
• 9.6. Контроллер последовательного обмена bdlc
• 9.7. Заключение по главе 9
• 9.8. Что еще почитать?
• 9.9. Вопросы и задания Основные
• Более сложные
• Исследовательские