Sistemas Embutidos Prática. Prof. Marcos Augusto Menezes DCC/ /UFMG

Transcrição

1 Sistemas Embutidos Prática Prof. Marcos Augusto Menezes Vieira DCC/ /UFMG

2 Arquivos IAR Arquivos dos Projetos 2

3 Texas Instruments Launchpad Microcontrolador MSP430 Reset Gravador com conexão USB 3 LED alimentação Conectores de acesso aos pinos do microcontrolador 2 LEDs (P1.0 e P1.6) 1 chave push buttom (P1.3)

4 Microcontrolador MSP430G2231 Alimentação: 1.8V a 3.6V Baixo consumo Arquitetura RISC de 16 bits 16 MHz 2 KB de memória flash 128 Bytes de memória RAM 10 pinos de E/S 14 pinos no encapsulamento PDIP 1 temporizadores de 16 bits Comunicação serial síncrona e assíncrona I 2 C, SPI 4

5 Microcontrolador MSP430G Alimentação: 1.8V a 3.6V Baixo consumo Arquitetura RISC de 16 bits 16 MHz 16 KB de memória flash 512 Bytes de memória RAM 24 pinos de E/S 16 pinos E/S no encapsulamento PDIP 2 temporizadores de 16 bits Comunicação serial síncrona e assíncrona UART, LIN, IrDA, SPI I 2 C, SPI

6 Interfaceamento com periféricos Registradores de função específica Configuram o microcontrolador para funcionar de maneiras diferentes Bits de portas podem ser configurados como de entrada ou saída Habilitação de interrupções Registradores de controle / dados Mapeados em memória Algumas posições de memória não são usadas (reservadas) 6

7 Interfaceamento com periféricos 7

8 Portas de Entrada / Saída Entradas não conectadas e pull ups Problemas podem ocorrer valores indefinidos quando entradas possuem Resistores de pull up levam os níveis de entrada para 1 No MSP430 pode-se configurar resistores a ativação/desativar resistore es de pull ups. 8

9 MSP430G2231 Prática #1 Temporizador Watchdog Registrador de 16 bits 8 bits mais significativos = password 8 bits menos significativos = outras configurações WDTHOLD (Bit 7) Bit = 0: Watchdog não está parado Bit = 1: Watchdog está parado 9

10 MSP430G2231 Prática #1 Entrada / Saída Digital (PDIP) 2 portas de 8 bits P1 e P2 Os pinos de E/S podem ser configurados individualmente como entrada ou saída, utilizando-se o registrador: PxDIR Bit = 0: Entrada Bit = 1: Saída 10

11 MSP430G2231 Prática #1 Registradores de Entrada / PxIN (Entrada) Bit = 0: Entrada = 0 Bit = 1: Entrada = 1 PxOUT (Saída) Saída Bit = 0: Saída = 0 Bit = 1: Saída = 1 Se o resistor de pullup/pulldown está habilitado: Bit = 0: Resistor de pulldown selecionado Bit = 1: Resistor de pullup selecionado Registradores de habilitação de pullup/pulldown PxREN Bit = 0: Pullup/pulldown desabilitado Bit = 1: Pullup/pulldown habilitado 11

12 MSP430G2231 Prática #1 Chave S2 do launchpad Ligada ao bit 3 da porta 1 Quando pressionada, o valor lido é 0 Necessidade de um resistorr de pullup Em estado normal, o valor lido é 1 Esquemático original Esquemático com pullup 12

13 MSP430 Prática #1 Escrita de bits individuais em um byte Máscara com os bits que se quer alterar Para se escrever 0 Deve-se utilizar a função lógica e Bit da máscara = 0 Exemplo: Escrever 0 no bit 6 da porta P1OUT Em Linguagem C: P1OUT = P1OUT & 0xbf 0xbf (hexadecimal) = 0b (binário) A B A & B P1OUT Máscara Resultado Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit

14 MSP430 Prática #1 Escrita de bits individuais em um byte Máscara com os bits que se quer alterar Para se escrever 1 Deve-se utilizar a função lógica ou Bit da máscara = 1 Exemplo: Escrever 1 no bit 6 da porta P1OUT Em Linguagem C: P1OUT = P1OUT 0x40 0x40 (hexadecimal) = 0b (binário) A B A B P1OUT Máscara Resultado Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit

15 #include "msp430g2553.h" void main(void) { Prática #1 Código exemplo WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Desliga Watchdog timer P1DIR = 0x01 + 0x40; // Define pinos 1.0 e 1.6 como saída ( ) P1REN = 0x08; // Habilita pullup/pulldown do pino 1.3 ( ) P1OUT = 0x08; // Define pullup para o pino 1.3 ( ) while(1) { 15 if( (P1IN & 0x08) == 0 ) // Verifica se pino 1.3 está em nível lógico 0 P1OUT = P1OUT 0x01; // Coloca pino 1.0 em nível lógico 1 // Máscara = (0x01) else P1OUT = P1OUT & 0xfe; // Coloca pino 1.0 em nível lógico 0 // Máscara = (0xfe)

16 Prática #1 E/ /S por espera ocupada O exemplo lê repetidas vezes o valor do pino de entrada P1.3, que está ligado à chave S2 Se o valor lido é 0 (chave pressionada), o led vermelho é ativado Se o valor lido é 1 (chave em posição normal), o led vermelho é desativado Altere o exemplo para que ao pressionar a chave S2 (P1.3), uma variável seja incrementada. Os LEDs devem indicar se o valor do contador é: Par: LED vermelho ativado (P1.0) Ímpar: LED verde ativado (P1.6) 16

17 Prática #1 Resolução int main( void ) { int count = 0; WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Desliga Watchdog timer P1DIR = 0x01 + 0x40; // Define pinos 1.0 e 1.6 como saída ( ) P1REN = 0x08; // Habilita pullup/pulldown do pino 1.3 ( ) P1OUT = 0x08; // Define pullup para o pino 1.3 ( while(1) { if( (P1IN & 0x08) == 0 ) // Verifica se pino 1.3 está em nível lógico 0 count = count + 1; // Incrementa va ariável count if(count%2 == 0) { // Se o valor de count é par P1OUT = 0x01; // Ativa LED vermelho (P1.0) P1OUT &= 0xbf; // Desativa LED verde (P1.6) else { P1OUT = 0x40; // Ativa LED verde (P1.6) P1OUT &= 0xfe; // Desativa LED vermelho (P1.0) 17

18 Interrupção MSP430 Prática #2 PxIE (Interrupt Enable) Bit = 0: Desabilita a interrupção no pino Bit = 1: Habilita a interrupção no pino PxIFG (Interrupt Flag) Indica que um evento de inte errupção ocorreu no respectivo pino Desvia o fluxo de execução para uma rotina de tratamento de interrupção 18

19 MSP430 Prática #2 Escrita de bits individuais em um byte Máscara com os bits que se quer alterar Para se alterar o nível lógico do bit Deve-se utilizar a função lógica ou exclusivo Bit da máscara = 1 Exemplo: Alterar o nível lógic co do bit 6 da porta P1OUT Em Linguagem C: P1OUT = P1OUT ^ 0x40 0x40 (hexadecimal) = 0b (binário) A B A ^ B P1OUT Máscara Resultado Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit

20 void main(void) { Prática #2 Código Exemplo WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Desliga Watchdog timer P1DIR = 0x01 + 0x40; // Define pinos 1.0 e 1.6 como saída ( ) P1REN = 0x08; // Habilita pullup/pulldown do pino 1.3 ( ) P1OUT = 0x08; // Define pullup para o pino 1.3 ( ) P1IE = 0x08; // Habilita interrupção no pino 1.3 ( ) P1IFG = 0x00; // Zera flag de interrupção da porta 1 ( ) _BIS_SR(CPUOFF + GIE); // Entra em modo de baixo consumo e habilita // interrupções while(1); #pragma vector=port1_vector // Rotina de tratamento de interrupção da porta 1 interrupt void Port_1(void){ delay_cycles(100000); // Gera um atraso P1OUT = P1OUT ^ 0x40; // Inverte saida no pino 1.6 com ou-exclusivo P1IFG = 0x00; // Zera flag de interrupção da porta 1 ( ) 20

21 Prática #2 E/S por interrupção O exemplo executa um laço repetidas vezes até que a chave S2 seja pressionada, gerando uma alteração no nível lógico no pino P1.3 e consequentemente uma interrupção. Quando a interrupção ocorre, a rotina de tratamento de interrupção é executada a invertendo o nível lógico do LED verde (P1.6). Altere o exemplo para que a chave S2 (P1.3) simule um sensor de contagem de itens que passam por uma esteira. Inicialmente o LED verde (P1.6) deve estar ativado. Quando o número de itens que passaram pela esteira atingir o valor 5, o LED verde (P1.6) deve ser desativado e o LED vermelho (P1.0) deve ser ativado. 21

22 Prática #2 Resolução 22 int count = 0; void main(void) { WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Desliga Watchdog timer P1DIR = 0x01 + 0x40; // Define pinos 1.0 e 1.6 como saída ( ) P1REN = 0x08; // Habilita pullup/pulldown do pino 1.3 ( ) P1OUT = 0x08; // Define pullup para o pino 1.3 ( ) P1IE = 0x08; // Habilita interrupção no pino 1.3 ( ) P1IFG = 0x00; // Zera flag de interrupção da porta 1 ( ) _BIS_SR(GIE); // Entra em modo de baixo consumo e habilita // interrupções P1OUT = 0x40; // Ativa LED verde (P1.6) while(1); #pragma vector=port1_vector // Rotina de tratamento de interrupção da porta 1 interrupt void Port_1(void) { delay_cycles(500000); // Gera um atraso count++; // Incrementa a varíavel de contagem if(count == 5) { P1OUT &= 0xbf; // Desativa LED verde (P1.6) P1OUT = 0x01; // Ativa LED vermelho (P1.0) P1IFG = 0x00; // Zera flag de interrupção do bit 1.3 ( )

23 Timer A MSP430 Prática #3 Temporizador de 16 bits Modos de operação Stop: Contador parado Up: Conta de 0 até o valor armazenado em TACCR0 Continuous: Conta repetidam mente de 0 até 0xFFFF Up/down: Conta de 0 até o valor armazenado em TACCR0 e de novo até 0 TACCTLx, Capture/Compare Control Register 23 Habilita interrupção de comparação do Timer A TACCR0 Registrador que armazena o maior valor do timer A nos modos up e up/down

24 MSP430 Prática #3 TACTL, Timer A Control Register Diversas configurações Principais utilizadas no exemplo 24 TASSEL (Timer A clock source select) Fonte do clock do timer A Valor selecionado: 10 (SMCL LK) Clock selecionado: 1 MHz (1 µs) MC (Mode Control) Seleciona o modo de operação do timer A Valor selecionado: 11 (Up/down) ID (Input Divider) Divisor de frequência Valor selecionado: 11 ( divisão por 8 ) Clock selecionado: 125 KHz (8 µs)

25 Prática #3 Exemplo void main(void) { WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Desliga Watchdog timer P1DIR = 0x01 + 0x40; // Define pinos 1.0 e 1.6 como saída ( ) P1REN = 0x08; // Habilita pullup/pulldown do pino 1.3 ( ) P1OUT = 0x08; // Define pullup para o pino 1.3 ( ) CCTL0 = CCIE; // Habilita interrupção de comparação do timer A TACTL = TASSEL_2+MC_3+ID_3; // SMCLK = 1 MHz, SMCLK/8 = 125 KHz (8 us) CCR0 = 62500; // Modo up/down: chega no valor e depois volta // para zero, portanto cada interrupção acontece // 2 * * 8 us = 1 segundo _BIS_SR(CPUOFF + GIE); while(1); // Timer A0 interrupt service routine #pragma vector=timer0_a0_vector interrupt void Timer_A (void) { P1OUT = P1OUT ^ 0x01; // Inverte saida no pino 1.0 com ou-exclusivo 25

26 Prática #3 Temporizador O exemplo configura o Timer A para gerar uma interrupção periódica a cada 1 segundo Quando a rotina de tratamento de interrupção é executada, o valor do LED vermelho (P1.0) é invertido Altere o exemplo, utilizando o temporizador para simular um semafóro, no qual: O LED vermelho (P1.0) permaneça ativado por 10 segundos O LED verde (P1.6) permaneça ativado por 20 segundos 26

27 27 Prática #3 Resolução int segundos = 0; void main(void) { WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Desliga Watchdog timer P1DIR = 0x01 + 0x40; // Define pinos 1.0 e 1.6 como saída ( ) P1REN = 0x08; // Habilita pullup/pulldown do pino 1.3 ( ) P1OUT = 0x08; // Define pullup para o pino 1.3 ( ) CCTL0 = CCIE; // Habilita interrupção de comparação do timer A TACTL = TASSEL_2+MC_3+ID_3; // SMCLK = 1 MHz, SMCLK/8 = 125 KHz (8 us) CCR0 = 62500; // 2 * * 8 us = 1 segundo _BIS_SR(CPUOFF + GIE); while(1); #pragma vector=timer0_a0_vector interrupt void Timer_A (void) { if((segundos == 30) (segundos==0)) { P1OUT = 0x01; // Ativa LED vermelho (P1.0) P1OUT &= 0xbf; // Desativa LED verde (P1.6) segundos = 0; if(segundos == 10) { P1OUT = 0x40; // Ativa LED verde (P1.6) P1OUT &= 0xfe; // Desativa LED vermelho (P1.0) segundos++;

28 MSP430 Prática #4 Conversor Analógico-Digital 10 bits Registradores 28

29 Prática #4 Exemplo 1/2 //Variavel que recebe o valor do conversor a/d ao ser ligado unsigned int tempcalibrated = 0; unsigned int value = 0; //Rotina de configuração do conversorr a/d void ConfigureAdc(void) { ADC10CTL1 = INCH_10 + ADC10DIV_3; ADC10CTL0 = SREF_0 + ADC10SHT_3 + REFON + ADC10ON + ADC10IE; delay_cycles(1000); ADC10CTL0 = ENC + ADC10SC; bis_sr_register(cpuoff + GIE); tempcalibrated = ADC10MEM; #pragma vector=adc10_vector interrupt void ADC10_ISR (void) { bic_sr_register_on_exit(cpuoff); 29

30 int main( void ) { Prática #4 Exemplo 2/2 WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Desliga Watchdog timer P1DIR = 0x01 + 0x40; // Define pinos 1.0 e 1.6 como saída ( ) BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; // Seleciona fonte de clock DCOCTL = CALDCO_1MHZ; // Configura fonte de clock BCSCTL2 &= ~(DIVS_3); // Demais configurações de clock ConfigureAdc(); enable_interrupt(); // Habilita interrupções 30 while(1) { delay_cycles(1000); // Atraso de 1000 ciclos ADC10CTL0 = ENC + ADC10SC; // Valor do AD = sensor interno de temp. bis_sr_register(cpuoff + GIE); // Desliga CPU e habilita interrupções value= ADC10MEM; // Obtem o valor do AD if (value == tempcalibrated) else P1OUT = 0x01; P1OUT = 0x40;

31 Prática #4 Conversor Analógico Digital O exemplo configura o conversor analógico digital para realizar aquisições do termômetro interno periodicamente Inicialmente a temperaturaa ambiente é armazenada e periodicamente comparadaa com os valores correntes Se os valores forem iguais, o LED vermelho (P1.0) é ativado Caso contrário, o LED verdee (P1.6) é ativado Altere o exemplo, de forma que: O LED vermelho (P1.0) ativado indique uma variação positiva de temperatura O LED verde (P1.6) ativado indique uma variação negativa de temperatura A temperatura calibrada é lida e armazenada quando o sistema é energizado. A variável utilizada é a 31

32 Prática #4 Resolução int main( void ) { WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Desliga Watchdog timer P1DIR = 0x01 + 0x40; // Define pinos 1.0 e 1.6 como saída ( ) BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; // Seleciona fonte de clock DCOCTL = CALDCO_1MHZ; // Configura fonte de clock BCSCTL2 &= ~(DIVS_3); // Demais configurações de clock ConfigureAdc(); enable_interrupt(); // Habilita interrupções while(1) { delay_cycles(1000); // Atraso de 1000 ciclos ADC10CTL0 = ENC + ADC10SC; // Valor do AD = sensor interno de temp. bis_sr_register(cpuoff + GIE); // Desliga CPU e habilita interrupções value= ADC10MEM; // Obtem o valor do AD if (value > tempcalibrated) { P1OUT = 0x01; else if(value < tempcalibrated) P1OUT = 0x40; 32

33 Obrigado pela atenção!!! Contato: