2 System prototypowy SP-592.
System prototypowy SP-592 został zaprojektowany i wykonany przez autorów niniejszej pracy w celu rozbudowy bazy dydaktycznej katedry w zakresie komunikacji standardem CAN.
Ten rozdział pracy poświęcony jest opisowi systemu SP-592, jego charakterystyce ogólnej i możliwości zastosowań. W rozdziale zawarte są również informacje dotyczące jego podstawowych elementów co pozwoli zrozumieć zasadę działania systemu SP-592.
2.1 Charakterystyka ogólna
System SP-592 oparty jest na 16-bitowym procesorze firmy Philips 80C592 [ 1], pracującym z częstotliwością sygnału zegarowego 11MHz. Cechą charakterystyczna układu jest to, że posiada wbudowany przetwornik analogowo-cyfrowy oraz kontroler CAN ( szczegółowy opis mikroprocesora zostanie przedstawiony w dalszej części pracy).
W skład systemu wchodzą:
jednostka centralna - procesor 80C592;
pamięć ROM (monitor);
dwie pamięci RAM (program użytkownika oraz dane);
złącze obiektowe - na które wyprowadzono 8 wejść analogowych ( port P5 który może być wykorzystany również jako uniwersalne we/wy binarne ) oraz 8 we/wy binarnych ( część portów P1 i P3 );
złącze systemowe - wyprowadzona magistrala sterująca, adresowa oraz danych;
złącze COM do komunikacji szeregowej ( np. z komputerem PC );
złącze komunikacyjne CAN;
panel czołowy w skład którego wchodzą: wyświetlacz LCD, 4 diody LED, 4 przyciski oraz „buczek”.
Do procesora podłączone są za pomocą dekodera adresowego GAL układy pamięci RAM, ROM oraz wyświetlacz LCD. Komunikacja między poszczególnymi blokami realizowana jest za pośrednictwem szyny adresowej ( A0 - A15 ), danych ( D0 - D7 ) oraz szyny sterującej ( sygnały ALE, PSEN itp. ). Poniższy rysunek przedstawia opisany sposób połączeń:
Rys 2.1. Schemat blokowy
Opis funkcji pełnionych w systemie SP-592 przez poszczególne linie portów procesora:
porty P0 i P2 wykorzystane są standardowo do obsługi magistrali adresowej i danych;
port P1:
P1.0 - sterowanie „buczkiem”;
P1.1-P1.4 - dwustanowe linie we/wy ( złącze obiektowe );
P1.6 - sygnał CTX0 dla kontrolera CAN;
port P3:
P3.0-P3.1 - transmisja szeregowa RS232 - sygnały RxD i TxD;
P3.2-P3.5 - dwustanowe linie we/wy (złącze obiektowe );
P3.6-P3.7 - sygnały sterujące odczytem pamięci RAM: WR i RD;
port P4 został wykorzystany do sterowania elementami panelu czołowego ( diody LED1-4, klawisze K1-K4 );
port P5 służy jako wejście dla sygnałów analogowych ( może być również wykorzystane jako we/wy binarne ).
2.2 Szczegóły sprzętowe.
System oparty jest na dwóch modułach: płycie głównej na której umieszczone są wszystkie najważniejsze podzespoły oraz panelu czołowym zawierającym elementy komunikacji z użytkownikiem ( diody LED, klawisze, wyświetlacz LCD ).
Płyta głowna
Obok wyprowadzonych na stałe złączy COM, CAN i złącza obiektowego ( rysunek ) system posiada trzy wyprowadzenia wewnętrzne, które można wykorzystać w zależności od potrzeb użytkownika. Do celów naszej pracy złącza te skonfigurowaliśmy w następujący sposób:
J1 - złącze stanowi wyprowadzenie portów z procesora do obsługi elementów panelu czołowego takich jak klawisze, diody;
J2 - służy do obsługi wyświetlacza LCD;
J3 - wszystkie sygnały wyprowadzone zostały na zewnątrz jako złącze systemowe w celu ewentualnej rozbudowy systemu (dokładny opis sygnałów na złączu przedstawiony jest na rys. 2.10 ).
Poniższy rysunek przedstawia dokładny opis sygnałów występujących na złączach wewnętrznych wraz z fizycznym rozmieszczeniem poszczególnych elementów systemu:
Rys. 2.2. Widok płyty głównej
Na płycie można wyróżnić pięć zworek IDC1 - IDC5 które stwarzają użytkownikowi pewną elastyczność konfiguracji systemu. Poniżej przedstawiony jest ich opis:
- IDC1 - możliwość opcjonalnego zasilania części analogowej procesora ( np. przetwornika analogowo - cyfrowego )
1-3 : podanie zasilania dla układów analogowych ( sygnał AVDD )
2-4 : Vcc jako napięcie odniesienia dla AVref+
- IDC2 i IDC3 - pozwalają na wykorzystanie różnych układów pamięci ROM
Typ układu |
IDC2 |
IDC3 |
2764 |
2-3 |
1-2 |
27128 |
2-3 |
1-2 |
27256 |
1-2 |
1-2 |
27512 |
1-2 |
2-3 |
- IDC4 - ?????????????
1-2 : ???????????????????
- IDC5 - pozwała dołączyć terminator w sieci CAN
1-2 : dołączenie do magistrali CAN rezystora 120Ω
Panel czołowy
Na panelu czołowym obok wyświetlacza LCD umieszczone są diody D1-4, klawisze K1-K4 oraz „buczek”. Klawisze dołączone są bezpośrednio do portu P4 procesora, natomiast diody oraz buczek sterowane są poprzez inwerter ( bramka NOT ). Wyświetlacz LCD obsługiwany jest przez oddzielną złączkę niż pozostałe elementy co pozwala na niezależne jego wykorzystanie ( opis sterowania wyświetlacza LCD w dalszej części rozdziału ). Poniższy rysunek przedstawia szczegółowe rozmieszczenie elementów panelu wraz z opisem złączy służących do komunikacji z płyta główną:
Rus. 2.3. Widok panelu czołowego
Wygląd zewnętrzny
widok płyty przedniej:
Rys. 2.4. Widok z przodu
widok płyty tylniej:
Rys. 2.5. Widok tylni
panel czołowy:
Rys. 2.6. Widok z góry
2.3 Sygnały komunikacyjne z urządzeniami zewnętrznymi - opis złączy.
Rozmieszczenie wyprowadzeń systemu zamieszczono wcześniej na rys. 2.2 oraz rys. 2.5. W tym miejscu zostanie podany szczegółowy opis wyprowadzeń sygnałów na poszczególnych końcówkach złączy zewnętrznych systemu SP-592.
Złącze zasilania
System SP-592 jest zasilany z pojedynczego źródła napięcia stałego. Zasilanie odbywa się poprzez standardowe złącze dostępne w większości rodzajów produkowanych obecnie zasilaczy. Zasilacz powinien dostarczać napięcie 12V i zapewniać obciążalność do 1A. Wahania napięcia zasilania nie powinny przekraczać 5%.
Złącze szeregowe COM
Rys. 2.7. Złącze RS232
Złącze komunikacji CAN
Rys. 2.8. Złącze CAN
Złącze obiektowe systemu
Rys. 2.9. Złącze obiektowe
Złącze systemowe
Rys. 2.10. Złącze systemowe
P4
P1.0
P0
P2
CRX0
CRX1
CTX0
RxD
TxD
P1.1-P1.4
P3.2-P3.5
P5
magistrala
sterująca
S0
S1
S2
adresy
A0 i A1
magistrala danych
P4.0
P4.1
P4.2
P4.3
P4.4
P4.5
P4.6
P4.7
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
Vcc
GND
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A0
A1
LCD
Vcc
GND
A0 A1
A2 A3
A4 A5
A6 A7
A8 A9
A10 A11
A12 A13
A14 A15
D0 D1
D2 D3
D4 D5
D6 D7
S0 S1
S2 RD
WR ALE
Vcc GND
X X
IDC4
IDC5
IDC1
IDC2
IDC3
J5
J6
J7
J4
J3
J1
J2
74ALS73
PCA82C250
GAL16V8
przycisk RESET
MAX232C
74LS244
80C592
27512
62C256
62C256
złącze COM
złącze obiektowe
złącze CAN
IDC5
1
2
IDC4
1
2
4
IDC3
1
3
2
IDC2
1
3
2
IDC1
1
3
4
2
buczek
Regulacja
jasności wyświetlacza
K4
K2
K3
D4
D3
D2
K1
D1
Wyświetlacz LCD
X
X
X
GND
Vcc
LCD
A1
A0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
GND
Vcc
X
X
X
X
P1.0
P4.7
P4.6
P4.5
P4.4
P4.3
P4.2
P4.1
P4.0
przycisk RESET
dioda RESET
sygnalizacja zasilania
gniazdo
zasilające
złącze systemowe
złącze
CAN
złącze obiektowe
złącze szeregowe
COM
regulacja
jasności
wyświetlacza
wyświetlacz
LCD
diody L1-L4
przyciski K1-K4