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 AV_DD )

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

---