Der Mikrocontroller MC68HC11 von
Motorola wurde in Elektor 4/94 mit
einem Controllerboard vorgestellt. In
einem 52-poligen PLCC Gehäuse hat
er bis zu 40 frei programmierbare Ein-
/Ausgabeleitungen in 5 Ports, ein bis zu
2 KByte großes EEPROM und etwas
RAM-Speicher. Da der EEPROM-Spei-
cher als Programmspeicher genutzt

wird, entfällt das Brennen eines
EPROMs. Über die ebenso vorhandene
serielle Schnittstelle können Ports, RAM-
und EEPROM-Zellen gelesen und
beschrieben werden.
Ein Minimalsystem mit diesem Mikro-
controller erfordert neben dem
MC68HC11 selbst nur acht zusätzliche
Bauteile (siehe Bild 1). Selbst mit diesen

wenigen Bauteilen können Interrupt-
programme ausgeführt und die acht
A/D-Wandlereingänge genutzt werden.
Die hier vorgestellte Schnittstelle wird
nur einmal auf einer separaten Platine
aufgebaut und kann dann für diese
und alle künftigen 68HC11-Entwicklun-
gen eingesetzt werden. Nur für Dia-
gnose- oder Programmierarbeiten wird
sie mit dem Zielsystem (hier dem Mini-
malsystem) verbunden.

Schaltung und Platine

Die Schaltung der Schnittstelle (Bild 2)
besteht im wesentlichen nur aus einem
IC, nämlich dem in diesen Anwendun-
gen unvermeidlichen RS232-Treiber
MAX232, der aus einer einfachen 5-V-
Versorgung ein normgerechtes RS232-
Interface mit symmetrischen

±12-V-Ein-

gängen und Ausgängen ermöglicht.
Tatsächlich liegen die Ausgangspegel
(Pin 7 und 14) zwar nur bei

±9 V, was

aber innerhalb der RS232-Spezifikatio-
nen liegt. Als Verbindungskabel zum PC
dient ein Kabel mit zwei 9-poligen SUB-
D-Buchsen.
Die Leitungen an Pin 2 und 3 kreuzen
sich, alle anderen sind 1:1 geklemmt.
Die Verbindung zum Zielsystem, der

X-12 - 2/98 Elektor

EXTRA

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LUS

Von Jens Dietrich

RS232-Interface für
68HC11

Programmlader für Minimalsystem

Aufgrund seiner reichhaltigen Ausstattung kommt ein Mini-
malsystem mit dem Mikrocontroller MC68HC11 von Motoro-
la mit ganz wenigen Bauteilen aus. Eine RS232-kompatible
Schnittstelle ist dabei nicht unbedingt nötig, weil sie häufig
nur zum Laden des Programms in den EEPROM-Speicher
des Mikrocontrollers, nicht aber zum Betrieb des Betrieb des
Systems mit diesem Programm benötigt wird. Die hier vorge-
stellte Schnittstelle wird daher nur einmal auf einer separa-
ten Platine aufgebaut und kann immer wieder zur Program-
mierung und zu Diagnosezwecken bei 68HC11-Entwicklun-
gen verwendet werden.

68HC11-Platine, erfolgt über eine 5-
polige Verbindungsleitung, die an den
Pfostenfeldstecker K2 angeschlossen
wird. Über dieses Kabel erfolgt auch
die Spannungsversorgung der Schnitt-
stelle mit +5 V von der Controllerplatine
aus. Der Steckverbinder K1 ist nur für
den Fall vorgesehen, daß eine 5-V-
Stromversorgung an die Schnittstellen-
platine angeschlossen wird und die
Speisung der Controllerkarte dann von
der Schnittstelle aus über K2 und die 5-
polige Verbindungsleitung erfolgt.
Mit einer Taste auf der Schnittstelle kann
der Controller zurückgesetzt werden.
Die RESET-Erzeugung ohne Schnittstelle
erfolgt innerhalb des Controllers mit
einer eigenen Resetlogik, ein Taster ist
dabei nicht notwendig.
Zur Bestückung der einseitigen Platine
(Bild 3) gibt es eigentlich nur anzumer-
ken, daß aufgrund der geringen Bau-

teilanzahl auf eine separate Stückliste
verzichtet wurde. Wie immer sollte man
beim Einlöten der stehend montierten
Elkos auf die richtige Polarität achten.
C5 entkoppelt die 5-V-Betriebsspan-
nung, es reicht daher eine Spannungs-
festigkeit von 10 V aus.

Software

Zum gutem Gelingen ist nicht nur eine
einfache Schaltung, sondern auch die
entsprechende Software notwendig.
Genau diese kann man bei Motorola in
München aus der Mailbox (089-
92103111) kostenlos erhalten. Es gibt
eine eigens für Elektor erstellte und
gepackte ZIP-Datei, ELEKT494.ZIP (66304
Bytes), die man unter /m68hcxx/
m68hc11 findet. Sowohl ein entspre-
chender Assembler mit Beschreibung
als auch Programme zum Prüfen (MINI-

BUG) und zum Programmieren des
EEPROMs (EEPROGIX) sind darin enthal-
ten. Eine Liste mit der Kurzbeschreibung
aller auf der Mailbox vorhandenen
Dateien kann man sich unter /info als
ALLFILES.BBS herunterladen.
Wie kommt nun die Software in den
Controller? Zum Testen kann über eine
ORG-Anweisung im Assembler die Soft-
ware auf den RAM-Bereich ab Adresse
0 verschoben werden. Es bieten sich in
diesem Fall 68HC11-Versionen an, die
wie die "E1"-Version ebensoviel RAM-
wie EEPROM-Speicher haben. Zum
Testen einer Software im RAM folgendes
eingeben:

1. Assemblerdatei mit einem einfachen Text-Edi-

tor erstellen (reine ASCII-Datei mit Endung
.ASC !) Beispiel: TEST.ASC

2. Assembler starten

SMHC11 TEST.ASC;b=256
(für 256-er RAM Versionen)
ASMHC11 TEST.ASC;b=512
(für 512-er RAM Versionen)

- 3 Dateien werden mit folgenden Endungen

erzeugt:
TEST.S19 zum Programmieren des EEPROMs
TEST.LST ASCII-Datei für Dokumentationen
TEST.BOO zum direkten Übertragen in den
RAM-Speicher

3. Schnittstelle des PCs im DOS-Fenster vorbe-

reiten (Beispiel COM2):

MODE COM2:1200,N,8,1

4. Übertragen des Programms in den RAM-Spei-

cher des 68HC11

COPY TEST.BOO/B COM2:

Das Programm wird unmittelbar nach der
Übertragung ausgeführt.

Um das EEPROM zu programmieren,
muß das ebenfalls zum ELEKTOR-File
gehörende EEPROGIX Programm geän-
dert werden:

1. EEPROGIX.ASC wie folgt ändern:

...
LDS #$FF
LDX #$1000 Offset for control registers.
CLR $35,X

!! diese Zeile einfügen !!!

CLR SCCR1,X Initialise SCI for 8 data

bits, 9600 bd

LDD #$30
...

2. Assembler mit ASMHC11

EEPROGIX.ASC;B=256 starten.

Nun wird das EEPROM programmiert:

1. Programm mit Editor erstellen und assemblie-

ren.

2. Schnittstelle des PC im DOS-Fenster vorberei-

ten

MODE COM2:1200,n,8,1

3. das vorher einmal modifizierte Programm ins

RAM übertragen

COPY EEPROGIX.BOO/B COM2:

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Elektor

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Bild 1. Ein Minimalsystem mit dem 68HC11 erfordert neben dem
Mikrocontroller selbst nur acht zusätzliche Bauteile.

Bild 2. Die RS232-Schnittstelle wird nur einmal auf einer Platine
getrennt vom Mikrocontrollersystem aufgebaut und kann dann für
diese und alle künftigen 68HC11-Entwicklungen eingesetzt werden.
In der Regel wird sie nur für Diagnose- oder Programmierarbeiten
wird mit der Mikrocontrollerplatine verbunden.

4. DOS-Fenster schließen und unter WIN95

HyperTerminal öffnen

- verbinden über Direktverbindung mit COM 2
- 9600 Baud, 8 Bit, keine Parität, 1 Stopbit,

Protokoll Hardware einstellen

- unter Datei Eigenschaften, Einstellungen,

ASCII-Konfiguration bei Zeichenverzögerung 5
eintragen; mit "OK" Menüs verlassen

5. im Terminalfenster über die Tastatur ein

großes "I" eintragen

(interne Programmierung des EEPROMs)

6. entsprechende S19-Datei mit "Textdatei sen-

den" übertragen

Beispiel: TEST.S19

Um das im EEPROM gespeicherte Pro-
gramm ohne Schnittstelle zu starten,
muß ein Jumper auf den Steckverbin-
der K4 (4,5) gesteckt werden. Das Pro-
gramm startet nun automatisch, wenn
die Versorgungsspannung an den Con-
troller angelegt wird.
Das oben angesprochene Prüfprogramm
Minibug wird ebenso wie EEPRPGIX mit
1200 Baud und einem Copy-Befehl in
das RAM des Controllers geladen.
Danach kann über das Win95-Programm
HyperTerminal mit 9600 Baud eine Ver-
bindung aufgebaut werden.

Zum Schluß

Wie schon angesprochen, gibt es ver-
schiedene 68HC11-Versionen:

MC68HC11A1 (256 Byte RAM,

512 Byte EEPROM)

MC68HC11E1

(512 Byte RAM,

512 Byte EEPROM)

MC68HC811E2

(256 Byte RAM,

2048 Byte EEPROM)

Den MC68HC11E1 gibt es auch von
Toshiba als TMP68HC11E1T.
Das Ändern des Programmes zum
EEPROM-Programmieren (EEPROGIX.ASC)
ist nur bei den E-Versionen notwendig,
da nur diese ein spezielles Schutz-Byte
für das EEPROM haben. Wichtig auch
für eigene Entwicklungen ist, daß die-
ses Byte unbedingt vor dem Schreiben
des EEPROMs einer E-Version gelöscht
werden muß.
Eine ausreichende Beschreibung aller
Register und des Befehlssatzes des
68HC11 findet man in "Elektronik Auf-
gaben Band 3: Mikrorechentechnik";
Sturm; Fachbuchverlag Leipzig-Köln.
Auf der Buchdiskette ist auch eine Voll-
version eines Testprogramms für den
68HC11 enthalten.

(972019)

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Bild 3. Layout und Bestückungsplan der kleinen Schnittstellen-Platine.

Der Lautsprecher ist immer
noch der wichtigste Punkt
bei der Musikwiedergabe:
Er wandelt das elektrische
Signal in Schallwellen um
und bestimmt so maßgeb-
lich das hörbare Resultat.
Diese Umwandlung ist
unvermeidlich mit Verzer-
rungen verbunden, die
wesentlich größer als die
der elektronischen Kom-
ponenten sind, weil sie
durch die mechanischen
Eigenschaften des Laut-
sprechers verursacht wer-
den. Eine Vorverzerrung des
elektrischen Signals mit
Hilfe der modernen digita-
len Signalverarbeitung
kann aber zu einer Verrin-
gerung der Verzerrungen
durch den Lautsprecher
beitragen. Die Methode eig-
net sich auch zur aktiven
Lärmminderung, wie eine
Untersuchung an der Tech-
nischen Universität Twente
gezeigt hat.

Die beschriebenen Untersu-
chungen wurden von Dipl.-
Ing. H. Schurer als Teil im
Rahmen seiner Doktorarbeit
durchgeführt. Die in der
Folge entwickelte digitale
Kompensationstechnik ist
dem Lautsprecher immer
einen Schritt voraus. Dabei
wird ein digitaler Signalpro-
zessor so programmiert, daß
er bekannte Unzulänglich-
keiten des Lautsprechers
kompensiert. Der Signalpro-
zessor paßt das Signal ent-
sprechend an, bevor es zum
Lautsprecher gelangt. Da
genau bekannt ist, um wel-
che Verzerrung es sich han-
delt, kann der DSP bei adä-
quater Programmierung die
Verzerrung vollständig kom-
pensieren. Dipl.-Ing. Schu-
rer hat für verschiedene
Lautsprechertypen wie
Konus- und Hornlautspre-
cher die wichtigsten Ursa-
chen der Verzerrungen in
Modellen beschrieben.

Das Kompensationssystem
mit DSP ist eine sogenannte
“Feed-forward”-Lösung im
Gegensatz zu Feed-back-
Lösungen, bei denen das von
einem Sensor aufgenomme-
nes Signal zurückgekoppelt
wird. Eine solche Rückkopp-
lung kann zu Stabilitätspro-
blemen führen. Außerdem
sind Sensoren in der Praxis
teuer im Verhältnis zum
Preis des Lautsprechers.
Voraussetzung für eine Feed-
forward-Lösung ist, daß für
jeden Lautsprecher ein adä-
quates Modell zur Verfügung
steht, Es geht also sozusagen
um Maßarbeit.
Praktische Ergebnisse zeigen
aber, daß eine beträchtliche
Verringerung der Verzerrun-
gen möglich ist. Während es
bei Verstärkern heutzutage
um verzerrungen im Bereich
von Hundertstel Prozent
geht, liegen die Verzerrun-
gen bei Lautsprechern
immer noch im Prozentbe-

reich. Insbesondere bei den
typischen Konuslautspre-
chern im Tieftonbereich ist
das System sehr effektiv. In
nicht allzu ferner Zukunft
könnte die Verzerrungskom-
pensation fester Bestandteil
einer bis zum Lautsprecher
(bzw. Leistungsverstärker)
vollständig digitalen Audio-
Übertragungskette werden.
Die digitale Kompensation
nach dem Feed-forward-
Prinzip hat sich auch schon
bei der aktiven Lärmredukti-
on bewährt.
Eine andere Anwendungs-
möglichkeit ist die Verbesse-
rung der Sprachverständlich-
keit bei Freisprecheinrich-
tungen für Autotelefone.
Auch die Hörgerätetechnik
kann von der Technik der
digitalen Vorverzerrung pro-
fitieren, um die Wiedergabe-
eigenschaften der Miniatur-
Schallwandler im Hörgerät
zu verbessern.

(977328)

ELEKTRONIK

Aktuell

Vorverzerrung verbessert Lautsprecher

Eine spezielle Anwendung digitaler Signalverarbeitung