Egzamin z Techniki Mikroprocesorowej
1. Mikrokontroler Renesas H8tiny znalazł zastosowanie w dedykowanym przepływomierzu cieczy
chłodzącej turbogenerator. Ze względu na specyfikę aplikacji praca mikrokontrolera zaburzana
jest poprzez silne zakłócenia elektromagnetyczne mogące w ekstremalnym przypadku
doprowadzić do zawieszenia się całego sterownika.
W oparciu o wewnętrzny układ watchdog zaproponuj rozwiązanie, które w razie zawieszenia
się sterownika zrestartuje go po najpóz
niej 20 ms. Wewnętrzny układ watchdog mikrokontrolera
H8tiny zbudowany jest na bazie ośmiobitowego licznika zliczającego
w górę, po którego przepełnieniu generowany jest sygnał reset. Licznik taktowany jest sygnałem
zegarowym clk o częstotliwości 10 MHz, który dodatkowo jest dzielony przez prescaler przez
zadaną wartość (/64 /128 /256 /512 /1024 /2048 /4096 /8192).
Uzupełnij funkcję inicjującą układ watchdog wd_init() (5 pkt) oraz w odpowiednim
miejscu poniższego kodu (funkcja main) wstaw wywołanie funkcji wd_rst(), resetującej
licznik układu watchdog (5 pkt) tak, aby zliczał od zadanej wartości wpisywanej do rejestru TCWD
(5 pkt).
void wd_init(void) // funkcja inicjujÄ…ca watchdoga
{
unsigned char *TCWD =..... // Reset watchdoga  licznik
// zlicza od zadanej wartość w górę
unsigned char *TMWD =..... // Prescaler  wybór sygnału
// taktujÄ…cego licznik watchdoga
// 1000b clk/64, 1001b clk/128
// 1010b clk/256, 1011b clk/512
// 1100b clk/1024, 1101b clk/2048
// 1110b clk/4096, 1111b clk/8192
unsigned char *TCSRWD = 0x55 // Start watchdoga
}
void wd_rst(void)
{
unsigned char *TCWD =..... // Reset watchdoga  licznik
// zlicza od zadanej wartość w górę
}
void main(void)
{
wd_init();
while(1)
{
ReadInputs(); //czas wykonywania funkcji ~2ms
FlowCalc(); //czas wykonywania funkcji ~8ms
WriteOutputs(); //czas wykonywania funkcji ~2ms
KeyCheck(); //czas wykonywania funkcji ~2ms
LCDUpdate(); //czas wykonywania funkcji 12ms
}
}
2. Mikrokontroler ARM AT91SAM7S256 znalazł zastosowanie w sterowniku
mikroprocesorowym klocków LEGO® MINDSTORMS® NXT. Do dwóch kanałów ukÅ‚adu
timer-counter tego mikrokontrolera, pracujÄ…cych w trybie generacji przebiegu prostokÄ…tnego,
podłączono silnik krokowy.
Wygenerowanie jednego okresu sygnału jak na rysunku powoduje obrót silnika
w prawo o 10 stopni. Wiedząc, że każdy z liczników jest taktowany zegarem
o częstotliwości 1800Hz, napisz pseudokod który wykona obrót silnika w prawo o 360 stopni
w czasie jednej sekundy (10 pkt).
Procedury obsługi przerwania układów timer-counter dostępne są jako funkcje
timer1_irq oraz timer2_irq. W chwili gdy licznik doliczy do wartości podanej
w rejestrze C jest on zerowany i generowane jest przerwanie. Zmiana sygnału wyjściowego
TIO1A lub TIO2A na przeciwny następuje w chwili osiągnięcia przez licznik wartości
podanej w rejestrze A. Wartości początkowe sygnałów TIO1A i TIO2A należy przyjąć jako
zero. Pracę układu timer-counter można zatrzymać w dowolnym momencie wywołując
funkcjÄ™ timers_stop()(5 pkt).
void main(void)
{
unsigned int *TIMER1_A = .......
unsigned int *TIMER1_C = .......
unsigned int *TIMER2_A = .......
TIO1A
unsigned int *TIMER2_C = .......
timers_start();
while(1){};
}
TIO2A
void timer1_irq(void)
{
Obrót w prawo o 10 stopni
}
void timer2_irq(void)
{
}
3. Mikrokontroler Renesas H8tiny został podłączony do sterownika przemysłowego PLC za pomocą
interfejsu RS232. Założono następujące parametry transmisji: baudrate=19200, data=7,
parity=ODD, stop=1. Ile maksymalnie bajtów można przesłać w ciągu sekundy przy zadanych
parametrach pomiędzy mikrokontrolerem a sterownikiem PLC?(2 pkt) .................
Narysuj ramkę dla transmitowanego słowa 045H (3 pkt).
Szósty bit rejestru statusu układu transmisji szeregowej sygnalizuje, że otrzymano nowe dane
( 1 ); rejestr ten dostępny jest w języku C jako zmienna unsigned char SSR, natomiast rejestr
danych dla odbiornika jako zmienna unsigned char RDR. Napisz pseudokod, który odbierze
8 kolejnych bajtów przysłanych przez sterownik PLC do tablicy unsigned char buf[] (5 pkt).
Zapisz pseudokod algorytmu, który wyznaczy dodatkowy bit parzystości dla każdego
z odebranych słów (tylko bity 6-0) i zapisze go na pozycji najbardziej znaczącego bitu
w każdym z odebranych słów (5 pkt).
4. Zespół inżynierów stanął przed problemem opracowania projektu układu
mikroprocesorowego dla terminala wyświetlającego obraz na monitorze VGA. Początkowo
w projekcie przewidziano do tego celu dedykowany kontroler grafiki, który miał kosztować
$18, jednak ze względu na redukcję kosztów w finalnym produkcie z niego zrezygnowano.
Zastąpiono go układem sterującym zrealizowanym na bazie układu FPGA, który generuje
odpowiednie sygnały synchronizacyjne i sterujące oraz przetwornikiem DAC. Dzięki
takiemu rozwiązaniu udało się zredukować koszt urządzenia o $10, jednak skomplikowało
to oprogramowanie firmware urzÄ…dzenia.
Transfer danych do przetwornika DAC odbywa się za pośrednictwem układu sterującego
(FPGA) w oparciu o jeden z kanałów DMA. Zaproponuj i nanieś na poniższy schemat
sposób podłączenia układu sterującego do układu mikroprocesorowego wiedząc, że sygnał
RD# to sygnał odczytu z pamięci, TREQ# (transfer request) sygnał żądania transferu danych
zgłaszany przez układ sterujący, a sygnał TIP# (transfer in progress) jest sygnałem
potwierdzenia transferu danych dla układu sterującego (rysunek 5 pkt). Narysuj również
przykładowe przebiegi sygnałów dma_req# i dma_ack# (3 pkt):
Zakłada się, że bufor ramki obrazu o rozdzielczości 640x480x16bitów znajduje się
w pamięci pod adresem 0xAF000000, a po zakończeniu każdego transferu DMA
generowane jest przerwanie obsługiwane przez wywołanie funkcji obsługi
dma_transfer_end(). Uzupełnij poniższy kod funkcji obsługi tego przerwania wiedząc, że:
(7 pkt)
- trzeci bit rejestru sterującego określa czy transfer odbywa się w 16 bitowych słowach
( 1 ) czy w bajtach ( 0 ),
- pierwszy bit blokuje przerwania od kanału DMA ( 1 ),
- ustawienie ( 1 ) najmniej znaczÄ…cego bitu tego rejestru rozpoczyna transfer danych.
void dma_transfer_end(void)
{
unsigned int *DMA_SAR = ...........// adres poczÄ…tku bloku danych
// w pamięci
unsigned int *DMA_TCR = ...........// długość bloku danych
unsigned int *DMA_CR = ...........// rejestr sterujÄ…cy, ponowny
// start transferu
}
A0
A0
..
..
A15
A15
D0
D0
..
..
D15
D15
Mikrokontroler RD# Układ
CS1#
ster.
CS2#
RD#
CS#
DMA
TREQ#
dma_ack#
TIP#
dma_req#
... ...
A0..A20 D0..D15 RD# CS#
RAM