P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
Dział "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze
odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż
sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie,
że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany. Honorarium za publikację
w tym dziale wynosi 250,- zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie
prawo do dokonywania skrótów.
Sprzętowy emulator mikrokontrolerów
z rodziny PIC
Projekt
Czy pr�bowaliście
uruchamiaĘ układ 060
mikroprocesorowy mając do
dyspozycji asembler
i symulator programowy?
Wszyscy, kt�rzy
odpowiedzieli pozytywnie
na to pytanie wiedzą ile
godzin pracy zabierają
poprawki programu, kt�ry
początkowo wydawał si�
tak elegancko napisany.
Bywa, łe ko�cowym
wynikiem naszej pracy jest
stwierdzenie, łe algorytm
oprogramowania jest
Aby przyspieszyĘ
nieprawidłowy lub
proces uruchamiania
sprz�towe zasoby
system�w mikroproce-
zastosowanego
sorowych niezb�dny jest dekoduje je do postaci binar-
mikrokontrolera są
sprz�towy emulator mik- neji programuje mikrokontro-
niewystarczające.
rokontrolera. Urządzenieto ler P2łączemszeregowym SPI
W takim przypadku
umołliwia łatwe wprowadza- (RB6, RB7).
nasza praca trafi do kosza.
nie poprawek do emulowane- Mikrokontroler P2 emulu-
go mikrokontrolera i testowa- i P2 (rys. 1). je działanie uruchamianego
nie programu w czasie Niestety, w chwili powsta- mikrokontrolera. Jest on połą-
rzeczywistym. wania emulatora nie miałem czony z układem uruchamia-
Jeden z mikrokontroler�w do dyspozycji mikrokontrolera nymza pośrednictwemzłącza
z serii PIC dysponuje pami�- PIC16F84 i nie mogłem prze- Z1, kt�re wtyka si� w miejsce
cią reprogramowalną elekt- testowaĘ poprawności działa- docelowego mikrokontrolera.
ryczniei mołliwością progra- nia urządzenia z tym mikro- Za pośrednictwem tego złą-
mowania łączem szerego- kontrolerem. Sądzącjednak po cza emulator jest zasilany
wym. Pozwala to na zbudo- jego opisie technicznym, emu- z obwod�w układu urucha-
wanie urządzenia zdolnego lator powinien działaĘ popra- mianego. Przetwornica DC-DC
do emulacji wielu mikrokon- wnie mając do dyspozycji wi�- z 5V na 12,5V zapewnia za-
troler�wz rodziny PIC16CXX. cej pami�ci danych RAM. silanie oraz inicjacj� trybu
Mikrokontroler P1 odbiera programowania mikrokontro-
Opis sposobu działania dane w formacie INHX8M, za lera P2.
urządzenia pośrednictwem łącza szerego- Na rys. 2 przedstawiono
Emulator składa si� wego, z komputera IBM PC, spos�b szeregowego progra-
z dw�ch mikrokontroler�w
(PIC16C84 lub PIC16F84): P1
Tab. 1. Polecenia szeregowego programowania
mikrokontrolerów PIC.
L.p. Polecenie Format polecenia Dane
MSB.. LSB
1 A
aduj konfigurację mikrokontrolera 0 0 0 0 0 0 0,dane (14),0
2 A
aduj dane do pamięci programu 0 0 0 0 1 0 0,dane (14),0
3 Czytaj dane z pamięci programu 0 0 0 1 0 0 0,dane (14),0
4 Inkrementacja adresu 0 0 0 1 1 0
5 Rozpocznij programowanie 0 0 1 0 0 0
6 A
aduj dane do pamięci danych 0 0 0 0 1 1 0,dane (14),0
7 Czytaj dane z pamięci danych 0 0 0 1 0 1 0,dane (14),0
8 Kasuj zawartość pamięci programu 0 0 1 0 0 1
9 Kasuj zawartość pamięci danych 0 0 1 0 1 1
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 5/99
91
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
- polecenie �Ładuj dane do Musz� si� ograniczyĘ do
pami�ci programu�, przedstawienia algorytmu op-
- ładuj dane, rogramowania mikrokontrole-
- polecenie �Rozpocznij pro- ra emulatora. Myśl�, zdając
gramowanie�, si� na dociekliwośĘ Czytelni-
- czekaj 10ms, k�w, łe przedstawienie algo-
- polecenie �Czytaj dane rytmu i �r�deł b�dzie wystar-
z pami�ci programu�, czające do zrozumienia dzia-
Rys. 2.
- czytaj dane, łania emulatora.
mowania mikrokontroler�w Proces programowania - weryfikacja poprawności Program komunikacyjny
PIC16C84. Przed programowa- W tab. 1 przedstawiono zapisu, napisałem w j�zyku PDS 7.1.
niem wyprowadzenie RB0 polecenia dost�pne podczas - polecenie �Inkrementacja Jest to bardzo rozbudowany
mikrokontrolera P1 wymusza programowania szeregowego. adresu�, QBASIC. Dlaczego w QBASI-
sygnał reset mikrokontrolera Są one - mam nadziej� - czy- - powtarzamy powyłsze po- CU? Ot�ł dlatego, łe mołna
P2. Nast�pnie, wyprowadze- telne i nie wymagają komen- lecenia ał do wyczerpania w nim napisaĘ bardzo szybko
niem RB5 mikrokontrolera P1 tarza. Wyjaśnienia wymaga adres�w. dobre oprogramowanie. Oczy-
wymusza przyłączenie po- natomiast format przesyłania Proces programowania pa- wiście, kałdy j�zyk jest tak
przez przeka�niki wyprowa- danych. mi�ci danych przebiega ana- dobry, jakie są dost�pne do
dze� RB6, RB7 mikrokontro- Po poleceniach związa- logicznie, lecz wyst�pują po- niego biblioteki. Biblioteki pi-
lera P2 do odpowiednich wy- nych z odczytem i zapisem lecenia dotyczące pami�ci da- sz� sam w asemblerze i aby
prowadze� mikrokontrolera danych nast�puje przesyłanie nych. skompilowaĘ m�j program
P1. Na wyprowadzeniachtych danych. Dane z pami�ci pro- Programowanie konfigura- trzeba z nich skorzystaĘ.
był uprzednio ustawiony stan gramu mikrokontroler�w ro- cji mikrokontrolera wiąłe si� Oprogramowanie mikro-
niski. dziny PIC16XX są czternasto- z programowaniem specjalne- kontrolera emulatora czyta
Załączenie przeka�nik�w bitowe, dane pami�ci danych go obszaru pami�ci, kt�ry jest polecenia z komputera IBM
powoduje jednocześnie wy- ośmiobitowe. Podczas proce- wywoływany poleceniem�Ła- PC, nadawane za pośrednict-
prowadzenie napi�cia progra- su odczytu-zapisu danych wy- duj konfiguracj�� i przesła- wem programu komunikacyj-
mującego VHH=12,5V na wej- magane jest wygenerowanie niem pod adresem (0x2007H) nego i wykonuje szereg ope-
ście RESET mikrokontrolera szesnastu takt�w zegara, lecz słowa konfiguracji. racji.
P2, powodując wprowadzenie pierwszy i ostatni takt w wy- Podczas procesu progra- Polecenia stanowią poje-
go w tryb programowania. Po padku odczytu są jałowymi, mowania szeregowego nie dyncze litery ASCII:
upływie minimum 1�s mołe- a w wypadku zapisu do mik- musimy kasowaĘ uprzednio - �H� - ładuj program,
my przesłaĘ do mikrokontro- rokontrolera wymaga si�, aby zapisanych informacji. - �I� - czytaj program,
lera P2 polecenia związane był wpisywany bit 0. Stąd po- - �J� - czytaj konfiguracj�,
z procesem programowania. chodzi forma zapisu danych Oprogramowanie - �L� - czytaj dane,
Polecenia przesyłane są po- �0,dane(14),0�. Podczas zapi- emulatora - �M� - pisz dane,
cząwszy od najstarszego bitu. su i odczytu z pami�ci da- Program obsługi emulato- - �Y� - koniec danych.
Wszystkie polecenia są sześ- nych uwzgl�dniamy tylko ra wykonuje nast�pujące za- Przykładowo, emulator po
ciobitowe (tab. 1). pierwsze osiem bit�w, mimo dania: odebraniu polecenia �H� wy-
tego taktowaĘ musimy 16 bi- - programowa emulacja łą- konujeinicjalizacj�trybu pro-
t�w. cza szeregowego RS232 gramowania mikrokontrolera
Cechą szczeg�lną mikro- 19200,N,8,1, emulującego, przełącza odpo-
kontroler�w rodziny PIC jest - interpretacja przychodzą- wiednio przeka�niki i czeka
to, łe programujemy nietylko cych danych i polece�, pewien czas na ustalenie si�
spos�b działania mikrokont- - konwersja odebranych da- styk�w. Nast�pnie oczekuje
rolera, lecz r�wnieł jego kon- nych z formatu INHX8M na znaku �:�. Przesłanie dowol-
figuracj�. Mołemy zaprogra- binarny, nego innego znaku lub zakł�-
mowaĘrodzajzegarasystemo- - komunikacjaz mikrokontro- cenie powodujące zmian� in-
wego, watchdog, zablokowaĘ lerememulującym program, formacji przesłanej powodują
dost�p do odczytu naszego - zapis i odczyt danych pro- koniec procesu programowa-
programu. Wyczerpującą lite- gramu oraz konfiguracji nia i wygenerowanie przez
ratur�, dane techniczne, algo- mikrokontrolera emulujące- emulator komunikatu o bł�-
rytmy programowania, wiele go. dzie programowania.
przykładowych procedur oraz Interesującym jest fakt, łe Nast�pny bajt informuje
podstawowe oprogramowanie udało si� zmieściĘ w pami�ci o ilości danych �LL�, kt�re
uruchomieniowe znajdziesz operacyjnej mikrokontrolera b�dą przesłane. Ta informacja
drogi Czytelniku podadresem dosyĘ złołone oprogramowa- jest wałna, poniewał przesy-
http://www.microchip.com. nie. Naleły to przypisaĘ nie- łane rekordy mogą maksymal-
Dlatego nie b�d� tutaj opisy- zwykle efektywnemu kodowi nie mieĘ 16 bajt�w,lecz mogą
wał algorytm�w programowa- mikrokontroler�w rodziny byĘ kr�tsze. Dzi�ki tej danej
nia konfiguracji oraz pami�ci PIC. Drugą ciekawostką jest wiemy kiedy ko�czy si� re-
danychi programuzwłaszcza, mołliwośĘ uzyskania stosun- kord i odebrany bajt nie jest
łe firma prezentuje wiele r�ł- kowo dułej pr�dkości komu- daną do zapisu, lecz sumą
nych algorytm�w poprawiają- nikacji (19200bit/s), ze sprz�- kontrolną.
cych pewnośĘ i trwałośĘ za- tową obsługą tego procesu: Nast�pnie jest przesyłany
pisu. RTS-CTS, przy wolnym zega- adres �AAAA� informujący,
Proces programowania pa- rze taktującym mikrokontro- gdzie w pami�ci programu
mi�ci programu przebiega na- ler - cz�stotliwośĘ zaledwie mają byĘ umiejscowione da-
st�pująco: 4MHz. ne, potem typ danych
- inicjalizacja poprzez RB6=0 Om�wienie wszystkich �00�oraz dane �DD�. Ostat-
i RB7=0, a nast�pnie procedur programu emulatora nim bajtem jest ośmiobitowa
RESET=VHH (w tym mo- i programu komunikacyjnego, liczba �SS� liczona jako zero
mencie zerowany jest licz- ze wzgl�du na ich liczb�, ra- minus suma wszystkich po-
nik programu), czej nie wchodzi w rachub�. przedzających danych za wy-
Rys. 3.
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 5/99
92
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
mikrokontroler emulatora puteraIBM PC, nadawanyjest (PIC16C84) wymaga napi�cia
generuje �Y� i ko�czy pro- pełny sygnał odpowiadający co najmniej 12,5V, podwy-
ces programowania. formatowi 19200, N, 8, 1. łszyłem napi�cie wyjściowe
Polecenia programowa- Aby zsynchronizowaĘ stabilizatora do 13,2V stosu-
nia konfiguracji i pami�ci działanie komputera i emula- jąc w obwodzie GND stabili-
danych przebiegają podob- tora, podczas komunikacjites- zatora podw�jną diod�
nie. Inne są tylko komuni- tuje si� sygnały CTS i wysta- BAP811.Jełelichcemy uproś-
katy w procesie programo- wia odpowiednie sygnały ciĘ proces uruchamianiaemu-
wania i inne adresy, kt�ry- RTS, by nadawaĘ tylko wte- latora, powinniśmy zastąpiĘ
mi operuje mikrokontroler dy, gdy urządzenie jest goto- przetwornic� i stabilizator li-
Rys. 4. emulatora. Program komu- we do odbioru.
nikacyjny nie zawiera ob-
jątkiem znaku �:�. Wszystkie sługi programowania pami�ci Rozwiązania sprz�towe
WYKAZ ELEMENTÓW
elementy pliku HEX są typu danych. emulatora
znakowego. Suma odnosi si� Na rys. 3 przedstawiono Emulator został zaprojek- Rezystory
do wartości jaką reprezentują. og�lny algorytm programu. towany z myślą o maksymal-
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9,
� : L L A A - Programtestujestan pinu RA3 nej prostocierozwiąza�sprz�- R10, R11, R12, R13: 4,3k&!
AA00DDDDDDDDDDDDDDDDSS� mikrokontrolera PIC16C84.Je- towych (schemat na rys. 4).
Kondensatory
- format �HEX� łeli wystąpi niski poziom lo- Niestety, wiąłe si� z tym do-
C1: 4,7nF
Po poprawnym odebraniu giczny, program przechodzi syĘ uciąłliwy proces urucha-
C2, C3, C5, C6: 22pF
całegorekordui umiejscowie- do obsługi procedury łącza miania sprz�tu.
E1, E2: 4,7�F/6,3V
niu go w pami�ci danych szeregowego. Odebrany znak Powielacz napi�cia wyko-
Półprzewodniki
(DAN0..DAN15), dane są ko- jest interpretowany i weryfi- nano w oparciu o generator
P1, P2: PIC16C84
lejno konwertowane do posta- kowana jest jego poprawnośĘ. astabilny z element�w N1
D1, D2, D4, D6, D7: 1N4148
ci binarnej i zapisywane W zalełności od odebranego i T1. Uzwojenie pierwotne 1-
D3: 1N4002
w pami�ci mikrokontrolera znaku wykonywane są proce- 2 transformatora zawiera 50
emulującego.Jełelisuma kon- dury om�wione powyłej. zwoj�w, uzwojenie wt�rne 3- D5: DZ6,2V
trolna odebranych danychjest Procedura obsługi łącza 4 180 zwoj�w, uzwojenie
D8: BAP811 Z1,2V
nieprawidłowa generowany szeregowego po wykryciu nis- sprz�gające 7-8 10 zwoj�w,
stabilizator 1,2V
jest błądsumy kontrolnej�A�. kiego stanu RA3 bada popra- uzwojenie zwrotne 5-6 50
N1: BC239
Po dokonaniu zapisu jest wnośĘ sygnału START. Pro- zwoj�w. CałośĘ nawini�to na
N2, N3: BC309
on weryfikowany z danymi cedura jest wykonywana, je- rdzeniu kubkowym o średni-
N4: UA78L12CP
odebranymi. Jełeli zapis jest łelisygnał STARTtrwa odpo- cy 12 mm, o AL=340. Uru-
Różne
poprawny, generowany jest wiednio długo. Po popra- chomienie generatora wyma-
P4: złącze 6-pinowe
znak sukcesu �S� i mikrokon- wnym odebraniu sygnału ga odpowiedniego wyfazowa-
Q2: złącze 9-pinowe
troler emulatora oczekuje ko- START procedura pr�bkuje nia uzwoje�. Napi�cie z prze-
(RS232)
lejnego rekordu. W przeciw- stan pinu RA3 w odpowied- twornicy jest prostowane
20PIN: złącze emulacyjne
nym wypadku generowany nich momentach osiem razy. i stabilizowane stabilizatorem
Prz1, Prz2: przekaz
niki
jest komunikat �G� - błąd za- Procedura nie bada bitu kon- N4 zbudowanym z układu
Matsushita HD1-M-12DC
pisu. Po odebraniu ostatniego troli parzystościi sygnałusto- 78L12. Poniewał mikrokont-
T1: transformator wg opisu
rekordu �:000001FF�, jełeli pu. roler do inicjalizacji procesu
wszystkie poprzednie opera- W trakcie nadawania programowania (PIC16F84) C4: dobierany oscylator
kwarcowy
cje przebiegły pomyślnie, przez mikrokontroler do kom- i do procesu programowania
Elektronika Praktyczna 5/99
93
P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W
niowy nowoczesnym, impul- aby wprowadziĘ w oprogra- Spos�b posługiwania si� w specjalnym gniazdku. Mo-
sowym stabilizatorem pod- mowaniu mikrokontrolera emulatorem łemy łatwo wymieniĘ rezona-
wyłszającym napi�cie. negacj� bit�w nadawanych. Po podłączeniu emulatora tor na połądany przez emu-
W obwodzie RB6 i RB7 Amplituda sygnał�w nada- do gniazda com1 lub com2 lowany układ. Najistotniejszą
mikrokontrolera emulującego wanych na poziomie 4,5V wydajemy polecenie picemul uwagą jest ta, aby nie urucha-
P2 zastosowałem dwa minia- w zupełności wystarcza do . Powin- miaĘ urządze� prototypowych
turowe, jednostykowe prze- transmisji sygnału na odleg- niśmy r�wnieł zadbaĘ o kon- na sprz�cie ostatniej genera-
ka�niki firmy Matsushita ty- łośĘ do 2m. figuracj� mikrokontrolera. Pa- cji.
pu HD1-M-DC12, kt�re jak si� Zegar mikrokontrolera rametry konfiguracji mikro- Janusz Raniszewski
okazało sprawnie pracują emulatora P1 zbudowałem kontrolera wpisujemy dowol-
r�wnieł przy napi�ciu zasila- stosując generator RC. Stabil- nym edytorem tekstowym do Literatura
jącym 5V. nośĘ takiego generatora wy- pliku �econfig.dat�. Format 1.Wojciech Mielczarek
Standard RS232 wymaga starcza do utrzymania łącz- konfiguracji powinien byĘ dla �Szeregoweinterfejsycyfro-
dla linii transmisyjnych na- ności w warunkach laborato- os�b znających rodzin� PIC we� wyd. Helion 1993
pi�cia bipolarnego o ampli- ryjnych. Niestety wiąłe si� zupełnie jasny. Emulator po- 2.Microchip Technology Inc.
tudzie od 3 do 15V [1]. Prak- z tym koniecznośĘ dokładne- siada złącze P4 słułące do �PIC16/17 data book� 1995/
tyka wykazała, łe ogromna go dobrania R i C generatora ustawienia zegara mikrokon- 1996
wi�kszośĘ łączy w kompute- tak, aby otrzymaĘ wartośĘ trolera. Naleły zwr�ciĘ uwa- 3.Atmel Corporation �AVR
rach IBM PC zadowala si� cz�stotliwości zegara 4MHz. g�, aby sprz�towa konfigura- enhaced RISC microcontro-
dodatnim napi�ciem unipo- WartośĘ t� musimy zmierzyĘ cja generatora zegara była ler data book� 1997
larnym. Mołemy wi�c zre- na pinie OSC2 mikrokontrole- zgodna z ustawieniem w pli- Łr�dła
zygnowaĘ z tranzystora N2 ra P1 i powinna wynosiĘ ku �econfig.dat�. Kwarc gene- 1.http://www.microchip.com
i rezystora R4, pami�tając 1MHz. ratora zegara znajduje si� 2.http://www.atmel.com
Elektronika Praktyczna 2/98
Elektronika Praktyczna 5/99
94