Лабораторный практикум с использованием ARM

Лабораторный практикум с
использованием
ARM-микроконтроллеров
Баранова Анна Александровна,
Хохлов Константин Олегович,
Ищенко Алексей Владимирович,
Моисейкин Евгений Витальевич,
Хохлов Георгий Константинович,
Недобух Алексей Александрович
Кафедра экспериментальной физики, кафедра ФМПК,
ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
1
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
Цель работы
• Разработка образовательного лабораторного
практикума, изучение архитектуры современных
микроконтроллеров, составление тестовых программ,
создание интеллектуальных модулей управления и
возможность визуализации процессов.
• Разработка нового учебного микропроцессорного
стенда, с развитым периферийным оборудованием, для
работы с аналоговыми сигналами, а также имеющего
выходы, которые можно использовать для различных
применений, в том числе, для управления
сильноточными исполнительными устройствами.
2
Лабораторный
практикум с использованием
ARMЛабораторный практикум
с использованием
ARM-микроконтроллеров
микроконтроллеров
Кафедра ЭФ:
Специалитет:
«Электроника и автоматика физических установок»,
«Радиационная безопасность человека и окружающей
среды».
Бакалавриат и магистратура: «Биотехнические системы и
технологии», «Ядерная физика и технологии».
Подготовка по данным образовательным программам:
- взаимодействие с разработчиками и производителями,
- медицинскими учреждениями,
- научно-исследовательскими группами.
3
Лабораторный
практикум
ARM-микроконтроллеров
Оптические
свойствас использованием
сенсорного материала
Выбор: 32-битной микропроцессорной архитектуры с
сокращенным набором команд (RISC) фирмы ARM.
Версии ядра — Cortex-M3 и M4 освоили многие
производители.
Среди отечественных компаний разработкой и
внедрением процессоров на основе ARM-ядра Cortex-M3
занимается дизайн-центр ЗАО «ПКК Миландр».
Устройства серии 1986ВЕ9x являются
микроконтроллерами со встроенной Flash-памятью
программ и построены на базе высокопроизводительного
процессорного RISC-ядра ARM Cortex-M3 .
4
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
Ядро Cortex-M3 выполнен по Гарвардской
архитектуре. Основные характеристики:
•производительность — 1,25 DMIPS/МГц
•максимальная тактовая частота работы
рассматриваемого микроконтроллера — 80 МГц;
•блок аппаратной защиты памяти от
несанкционированного доступа;
•умножение за один цикл;
•аппаратная реализация деления (32 бита/32 бита);
•тактовой частоте до 80 МГц;
•128 кбайт Flash – память программ;
•32 кбайта ОЗУ.
5
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
• Цифровые модули:
– контроллер ПДП с функциями передачи периферия –
память, память – память;
– два контроллера CAN-интерфейса;
– контроллер USB-интерфейса с режимами работы
Device и Host;
– контроллеры интерфейсов USART, SPI, I2C;
– до 96 пользовательских линий ввода/вывода;
– три 16-разрядных таймера с 4 каналами захвата и
ШИМ;
– системный 24-разрядный таймер;
– два сторожевых таймера.
6
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
Аналоговые модули:
• два 12-разрядных АЦП (до 16 каналов);
• температурный сенсор;
• двухканальный 12-разрядный ЦАП;
• встроенный компаратор.
Для отладки устройств на базе МК 1986ВЕ91Т
в них реализованы 2 интерфейса:
• последовательный отладочный интерфейс
SWD;
• последовательный отладочный интерфейс
JTAG.
7
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
Внешний вид отладочной платы МК 1986ВЕ92У
8
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
USB, SPI, I2C, CAN
Клавиатура
4х4
Усилитель
входного
напряжения
порты
ввода-вывода
Усилитель
выходного
напряжения
Светодиодные
индикаторы
Звуковой
излучатель
АЦП
Делитель
входного
напряжения
Ядро
Cortex M4
ЖКИ
1-wire
ЦАП
STM32F303VC
RS-232
9
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
Учебный микропроцессорной стенд УМС-КМ4
10
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
Базовые курсы:
Ведение в микропроцессорную технику;
Электроника и микропроцессорная техника;
Цифровая электроника и узлы ЭВМ;
Специальные курсы:
Микропроцессорные системы;
Микропроцессорная техника – интерфейсы;
Микропроцессоры в приборах неразрушающего
контроля;
и т.п.
11
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
Дополнительное применение
макетирования разрабатываемых
интеллектуальных устройств;
автоматизации технологических процессов и
экспериментальных установок;
управление измерительными и
управляющими системами;
и многое другое...
12
Лабораторный практикум с использованием ARM-микроконтроллеров
Благодарности коллегам:
• Баранова Анна Александровна, ЭФ;
• Ищенко Алексей Владимирович, ЭФ;
• Моисейкин Евгений Витальевич, ФМПК;
• Хохлов Георгий Константинович, ЭФ;
• Гудков Владимир Васильевич, ЭФ.
13