Методичка_ТулГУ_1986ВЕ91Т. Основы программирования 32-разрядных микроконтроллеров 1986ВЕ91Т компании Миландр

Алалуев Р. В. Основы программирования 32-разрядных микроконтроллеров
1986ВЕ91Т компании «Миландр»: руководство к выполнению лабораторных работ /
Р. В. Алалуев, В.М. Глаголев, А. Я. Матвеев, Л. Л. Владимиров. – М., 2015. – 53 с.: ил.
Пособие содержит руководство к выполнению лабораторных работ по программированию микроконтроллеров на основе отладочной платы для 32-разрядного микроконтроллера 1986ВЕ91Т, разработанного и производимого компанией АО «ПКК
Миландр» (г. Москва, Зеленоград).
Рассмотрены следующие темы: установка и настройка среды Keil uVision; работа портов ввода-вывода; работа таймера; цифро-аналоговый преобразователь; аналого- цифровой преобразователь; схемы тактирования и изменение тактовой частоты; модуль
UART; модуль CAN.
Пособие может быть использовано для изучения архитектуры и методов программирования 32-разрядных микроконтроллеров. Предназначено для студентов бакалавриата и магистратуры, изучающих программирование и применение микроконтроллеров.
2

Оглавление
Лабораторная работа № 1. Установка и настройка Keil uVision. Подготовка первого проекта . 4
Цель работы ................................................................................................................................... 4
Приборы и материалы ................................................................................................................... 4
Порядок работы ............................................................................................................................. 4
Лабораторная работа № 2. Изучение работы портов ввода-вывода ............................................ 14
Цель работы ................................................................................................................................. 14
Приборы и материалы ................................................................................................................. 14
Порядок работы ........................................................................................................................... 14
Сведения для выполнения .......................................................................................................... 16
Задания ......................................................................................................................................... 19
Лабораторная работа № 3. Изучение работы таймера .................................................................. 21
Цель работы ................................................................................................................................. 21
Приборы и материалы ................................................................................................................. 21
Порядок работы ........................................................................................................................... 22
Сведения для выполнения .......................................................................................................... 23
Задания ......................................................................................................................................... 24
Лабораторная работа № 4. Изучение цифро-аналогового преобразователя ............................... 25
Цель работы ................................................................................................................................. 25
Приборы и материалы ................................................................................................................. 25
Порядок работы ........................................................................................................................... 25
Задания ......................................................................................................................................... 27
Приложение ................................................................................................................................. 28
Лабораторная работа № 5. Изучение аналого-цифрового преобразователя ............................... 29
Цель работы ................................................................................................................................. 29
Приборы и материалы ................................................................................................................. 29
Порядок работы ........................................................................................................................... 29
Задание ......................................................................................................................................... 32
Приложение ................................................................................................................................. 32
Лабораторная работа №6. Изучение схемы тактировая. Изменение тактовой частоты. ........... 34
Цель работы ................................................................................................................................. 34
Приборы и материалы ................................................................................................................. 34
Порядок работы ........................................................................................................................... 34
Сведения для выполнения .......................................................................................................... 35
Задание ......................................................................................................................................... 38
Приложение ................................................................................................................................. 38
Лабораторная работа №7. Изучение модуля UART ...................................................................... 40
Цель работы ................................................................................................................................. 40
Приборы и материалы ................................................................................................................. 40
Порядок работы ........................................................................................................................... 40
Сведения для выполнения .......................................................................................................... 42
Задание ......................................................................................................................................... 43
Приложение ................................................................................................................................. 44
Лабораторная работа №8. Изучение модуля CAN ........................................................................ 46
Цель работы ................................................................................................................................. 46
Приборы и материалы ................................................................................................................. 46
Порядок работы ........................................................................................................................... 46
Сведения для выполнения .......................................................................................................... 49
Задания ......................................................................................................................................... 50
Приложение ................................................................................................................................. 50
Литература ........................................................................................................................................ 53 3

Лабораторная работа № 1. Установка и настройка Keil uVision.
Подготовка первого проекта
Цель работы:
Подготовка рабочей среды для выполнения лабораторных работ по данному курсу.
Знакомство со средой программирования Keil uVision. Создание простейшего пустого проекта и конфигурирование среды разработки.
Приборы и материалы:
1.
ПК, совместимый со средой программирования Keil uVision и имеющий USB порт.
2.
Папка с необходимыми файлами (рис. 1.1).
Рисунок 1.1 – Материалы лабораторного комплекса
Порядок работы:
Описание Keil uVision.
Keil uVision представляет собой IDE (Integrated Development Environment) – интегрированную среду разработки, включающую набор утилит для выполнения полного комплекса мероприятий по написанию программного обеспечения микроконтроллеров.
Среди основных программных средств Keil uVision можно отметить:
1) Базу данных микроконтроллеров, содержащую подробную информацию обо всех поддерживаемых устройствах;
2) Менеджер проектов, служащий для объединения отдельных текстов программных модулей и файлов группы, обрабатываемые по единым правилам;
3) Встроенный редактор кода;
4) Средства автоматической компиляции, ассемблирования и компоновки проекта, предназначенные для создания исполняемого модуля программы;
5) Отладчик-симулятор, отлаживающий работу скомпилированный программы на виртуальной модели микропроцессора.
6) Дополнительные утилиты
Для загрузки программ, разработанных и скомпилированных в Keil uVision применяется внутрисхемный J-Tag программатор-отладчик J-Link.
Установка Keil uVision.
1.
Запустить установку среды (файл Keil uVision MDK-ARM 5_14.exe в материалах, данных преподавателем) – рисунок 1.2.
4

Рисунок 1.2 – Запуск установки Keil uVision.
2.
Пройти стандартную процедуру установки программного обеспечения, согласившись с условиями лицензионного соглашения и проверив, что программа устанавливается на диск
С – рисунок 1.2. Это необходимо для верной работы исполняемого файла «Установить библиотеки.bat».
Рисунок 1.3 – Группа скриншотов процесса установки Keil uVision
5

3.
Установить библиотеки, необходимые для того чтобы IDE смогла работать с МК компании
Миландр. Для этого запустить исполняемый файл «Установить библиотеки.bat» – Рис 1.4.
Рисунок 1.4 – Запуск установки библиотек.
Аналогично можно скопировать файл MDR32F9x.FLM из папки lib в папку с установленной средой (по умолчанию C:\Keil_v5\ARM\Flash), а после этого запустить файл
Milandr.MDR1986BExx.1.3.0.pack из папки lib. Процесс установки показан на рис 1.5.
Рисунок 1.5 – Группа скриншотов процесса установки библиотек.
4.
Запустить заранее созданный проект, чтобы убедиться в правильности установки среды разработки. Для этого:
4.1
Разархивировать «MDRProject.zip», открыть появившуюся папку «MDRProject» и запустить файл «MDRProject.uvprojx» – Рис 1.6.
Рисунок 1.6 – Запуск первого проекта.
4.2
В появившемся окне Keil uVision нажать на кнопку «Build» или воспользоваться горячей клавишей «F7» – Рисунок 1.7.
6

Рисунок 1.7 – Построение первого проекта.
4.3
В окне «Build Output» найти строку ошибок и предупреждений и убедиться в их отсутствии – Рис 1.8.
Рисунок 1.8 – Отсутствие ошибок при построении проекта.
5.
Установить драйвер программатора J-Link, запустив файл «InstDrivers.exe», который находится в папке «USBDriver», которая в свою очередь вложена в папку «J-Link» – Рисунок
1.9
. Данная программа не имеет графического вывода, если ничего не произошло после запуска, то драйверы установлены.
7

Рисунок 1.9 – Группа скриншотов процесса установки драйвера для программатора J-Link.
После выполнения указанных действий, рабочая среда должна быть готова для выполнения дальнейших лабораторных работ.
6.
Подключить к компьютеру программатор J-Link или TP-Link.
Рисунок 1.10 Программатор J-Link (TP-Link)
8

7.
Создание нового проекта.
Создать новый проект, нажав Project > New μVision Project…
Рисунок 1.11 Создание нового проекта
Указать путь, куда сохранится новый проект (Желательно для проекта создать отдельную папку), задать уникальное имя и нажать кнопку Сохранить.
Рисунок 1.12 Процесс сохранения проекта
После именования нового проекта возникает окно выбора процессора, в котором необходимо раскрыть иерархическое дерево доступных процессоров и последовательно выбрать Milandr > Milandr > Cortex-M3 > MDR1986BE91
Рисунок 1.13 Выбор марки микропроцессора
9

После подтверждения выбора Milandr MDR1986BE91 возникнет окно выбора библиотек, в котором необходимо выбрать следующие компоненты Device >
Startup_MDR1986BE9x
, затем Drivers > PORT и Drivers > RST_CLK.
Рисунок 1.14 Настройка библиотек
8.
Настройка параметров проекта
После подтверждения выбора библиотек нажать ОК и перейти к настройке параметров проекта, нажав Project > Options for Target ‘Target1’… или нажав сочетание клавиш Alt+F7.
10

Рисунок 1.15 Выбор пункта меню настройка параметров проекта
На вкладке Target установить значение Xtal (MHz) равным 8.0, перейти на вкладку
Debug.
Рисунок 1.16 Вкладка Target
На вкладке Debug выбрать из выпадающего списка J-LINK / J-TRACE Cortex. Затем в окна “CPU DLL:” ввести значения “SARMCM3.DLL”, а в окна “Parameter”, находящиеся при окнах “CPU DLL” ввести значения “-MPU”.
11

Рисунок 1.17 Вкладка Debug
В правом верхнем углу вкладки Debug нажать кнопку Settings и установить в поле “Max
Clock
” значение “1MHz”,в поле “Port” значение “SW” перейти на вкладку Flash
Download.
Рисунок 1.18 Окно после нажатия кнопки Settings
На вкладке Flash Download установить точку напротив “Erase Full Chip”, установить галочки напротив строк “Program”, “Verify”, “Reset and Run”. В зоне “RAM for
Algorithm
” найти поле “Size” и установить значение “0x0800”. Далее нажать кнопку
“Add
”, выбрать строку “MDR32F9x”, нажать Add, затем нажать ОК трижды.
12

Рисунок 1.19 Вкладка Flash Download и окно Programming Algorithm
Проверить правильность настроек удастся в ходе выполнения лабораторной работы 2.
13

Лабораторная работа № 2. Изучение работы портов ввода-вывода
Цель работы:
Изучение основ программирования для микроконтроллеров (МК) ARM на примере программы мигания светодиодами. Изучение работы портов микроконтроллера 1986VE91T.
Приборы и материалы:
1. Отладочная плата MDR1986VE91T Rev 4 2. Программатор J-Link ARM
3. Блок питания 5В, 1.4А
4. ПК с установленной средой программирования Keil uVision
Рисунок 2.1 – Подключение платы 1986VE91T (крупно выделены переключатели выбора режима загрузки)
Порядок работы:
1. Подключить программатор к порту JTAG-B платы (рис. 3.1).
2. Установить переключатели SW1, SW2 и SW3 в положение 0 (рис. 3.1).
3. Подключить блок питания к плате (рис. 1).
4. Подключить программатор J-Link к USB порту компьютера и дождаться окончания установки драйверов.
5. Открыть проект MDRProject в среде программирования Keil uVision. Если проект отсутствует или не открывается, необходимо создать его по рекомендациям к лабораторной работе 2.
6. Скомпилировать проект, нажав кнопку «Build». При успешной компиляции, в окне Build
Output появится надпись «0 Error(s), 0 Warnings» (рисунок 3.2).
14

Рисунок 2.2 – Компиляция проекта
7. Подать питание на плату, вставив блок питания в сеть 220В.
8. Загрузить микропрограмму на микроконтроллер с помощью кнопки Download (рисунок 3.3).
9. При первой отладке, драйвер программатора J-Link выдаст уведомление о том, что устройство
“MDR1986BE
91” ему не известно и предложит выбрать устройство вручную. Чтобы проигнорировать уведомление, нажмите кнопку «No» (рисунок 3.4). Успешная загрузка микропрограммы обозначается строчкой «Verify OK» в окне Build Output.
Рисунок 2.3 - Загрузка микропрограммы в устройство
15

Рисунок 2.4 – Уведомление о неизвестном устройстве
10.Если программатору не удалось загрузить микропрограмму, попробуйте перевести
переключатель SW2 (рисунок 1) в положение 1, активировав режим загрузки с внешнего носителя данных (EXT_ROM/JTAG_B) и еще раз нажать кнопку Download. При успешной загрузке микропрограммы, необходимо вернуть SW2 в положение 0 и перезагрузить микроконтроллер нажатием кнопки RESET. Микропрограмма должна начать исполняться и мигать светодиодами VD7 – VD11.
11. Выполнить индивидуальное задание преподавателя.
Сведения для выполнения
Микроконтроллер – это программно-аппаратный комплекс, позволяющий решать определенный круг узкоспециальных задач без применения компьютера. По сути, МК – это полноценный компьютер с ПЗУ, ОЗУ, интерфейсами ввода-вывода информации и, разумеется, процессором. Однако, в отличие от компьютера, МК обычно не содержит операционной системы и программируется пользователем на исполнение одного необходимого алгоритма.
Обычно, этот алгоритм производит управление одним или несколькими устройствами с совершенной произвольной целью. Это может быть сбор данных с нескольких датчиков, поддержание определенного режима чего-либо на основе собранных данных, микроконтроллер может организовывать интерфейс между оконечной аппаратной частью устройства (например, рулевыми машинками самолета) и высокоуровневыми устройствами, например, смартфоном. Область применения МК ограничена только идеями разработчика.
В данном методическом комплексе будет рассмотрена задача использования 32- разрядного микроконтроллера на базе процессорного ядра ARM Cortex-M3 (обычно используется в смартфонах) компании Миландр –

  1   2   3   4   5