litceysel.ru
добавить свой файл
1
Красноярский государственный университет цветных металлов и золота


Кафедра автоматизации производственных процессов


ЦМ





Дисциплина “Применение ЭВМ в СУ”

Красноярск 2005 г.




Лабораторная работа № 4 a


”Изучение контроллера Octagon Systems”

Цель работы


  1. Изучить устройство контроллера Octagon Systems.

  2. Научиться подключать микроконтроллер к ПЭВМ и загружать исполняемую программу.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Микроконтроллер Octagon Systems 6050


Микроконтроллер 6050 имеет IBM PC совместимую архитектуру, реализованную на базе процессора 386SX с тактовой частотой 40 МГц, а также AT совместимой BIOS с промышленными расширениями, и способен функционировать как автономно, так и совместно с модулями ввода-вывода, объединенными через 8-разрядную магистраль ISA. Изделия серии 6050 могут устанавливаться в конструктивы, производимые Octagon, а также в пассивные объединительные платы, имеющие магистраль ISA.

МК 6050 имеют в своем составе микросхемы оперативной памяти, статического ОЗУ и флэш-ПЗУ, что устраняет необходимость их дополнительного приобретения с последующей настройкой системы. Таким образом, каждое изделие данной серии готово к работе сразу после извлечения из транспортной упаковки.

Для повышения надежности функционирования в условиях, характерных для промышленного производства, подсистема ввода-вывода изделий серии 6050 оснащена дополнительными средствами защиты. Кроме того, для снижения затрат на создание и сопровождение программного обеспечения микроконтроллеры имеют встроенную среду разработки и исполнения встраиваемых приложений CAMBASIC, которая является мощным мультизадачным языком высокого уровня, синтаксис которого аналогичен синтаксису семейства языков программирования BASIC.




Рисунок 1 – Общий вид платы МК

Основные характеристики микроконтроллера:


  • комплект базового программного обеспечения:

    • встроенная операционная система Datalight ROM-DOS™;

    • файловая система флэш-памяти Phoenix PICO FA™;

    • мультизадачная система разработки и исполнения программного обеспечения CAMBASIC™;

    • сетевое ядро для сети до 32 узлов на базе интерфейса RS-422/485;

    • Phoenix BIOS™ с промышленными расширениями;

    • библиотека драйверов;

    • программное обеспечение самодиагностики;

  • процессор 386SX, 40 МГц;

  • динамическое ОЗУ с повышенным быстродействием и высокой механической прочностью объёмом 2 Мбайт;

  • твердотельные диски с повышенной устойчивостью к механическим воздействиям:

    • флэш-ПЗУ объемом 1 Мбайт со встроенным программатором (SSD0);

    • статическое ОЗУ объемом 128 кбайт с автономным питанием от батареи (SSD2);

  • хранение параметров конфигурации в РПЗУ с последовательным доступом;

  • два порта последовательной связи с защитой от электростатического разряда до 8 кВ;

  • многофункциональный порт принтера с защитой от повреждения чрезмерным током;

  • дискретный ввод/вывод;

  • выходы с повышенной нагрузочной способностью;

  • порты клавиатуры и динамика;

  • поддержка матричной клавиатуры и индикаторной панели;

  • сторожевой таймер;
  • возможность автономной работы или управления периферийными модулями через магистраль ISA;


  • два оптоизолированных входа сигналов прерывания;

  • светодиодные индикаторы состояния системы;

  • диапазон рабочих температур от минус 40 до +85°С;

  • удары до 10g, вибрация до 2g;

  • питание напряжением 5 В;

  • режим пониженного энергопотребления;

  • защита от перенапряжения и переполюсовки напряжения питания;

  • среднее время безотказной работы не менее 15 лет;

  • габаритные размеры - 124.46114,30 мм.

Комплект встроенного программного обеспечения, хранящийся на электронном флэш-диске SSD0 включает:

  • Phoenix BIOS с промышленными расширениями Octagon. Для ускорения операций обращения BIOS отображается на область верхней памяти;

  • встроенная операционная система Datalight ROM-DOS™ 6.22 в целях освобождения основной памяти для прикладных программ загружается в область верхней памяти;

  • файловая система флэш-памяти PICO FA позволяет выполнять операции обращения к флэш-ПЗУ как к стандартному накопителю на жестком магнитном диске;

  • система разработки и исполнения приложений CAMBASIC имеет в своем составе драйверы для всех аппаратных средств, входящих в состав микроконтроллеров;

  • сетевое ядро позволяет создавать сети передачи данных на основе интерфейса RS-422/485, объединяющие до 32 узлов;

  • библиотека сервисных программ содержит примеры приложений, созданных на Си и CAMBASIC;

  • программное обеспечение самодиагностики осуществляет проверку всех подсистем микроконтроллера при включении питания.

CAMBASIC имеет встроенную программную поддержку всех подсистем микроконтроллеров, включая подсистемы аналогового и дискретного ввода-вывода, прерываний и коммуникационных портов, что позволяет сократить время разработки программного обеспечения за счет устранения необходимости создания и отладки драйверов.


Микроконтроллер 6050 оснащён программными средствами самодиагностики, которые позволяют осуществлять проверку портов ввода-вывода и устройств памяти. При каждом включении питания или при сбросе автоматически выполняется ряд проверок, результаты которых отображаются с помощью двухцветного светодиодного индикатора. Таким образом, для тестирования микроконтроллера не требуются клавиатура, монитор, дисковые накопители и другие диагностические аппаратно-программные средства.

В состав микроконтроллера входит динамическое ОЗУ с ускоренным страничным доступом (FPM) в планарном исполнении. Применение монтажа на поверхность обеспечивает более высокую механическую прочность, чем использование устройств памяти, устанавливаемых в розетки.

Твердотельный диск SSD0, представляющий собой флэш-ПЗУ объемом 1 Мбайт, содержит встроенное базовое программное обеспечение, занимающее около 512 кбайт. Оставшиеся 512 кбайт доступны для прикладных программ. Логическая структура флэш-диска соответствует структуре стандартного накопителя на жестком магнитном диске. Использование флэш-диска существенно облегчает установку и модификацию программного обеспечения по сравнению с применявшимися ранее микросхемами ПЗУ с электрической записью/ ультрафиолетовым стиранием.

Твёрдотельный диск SSD2, представляющий собой статическое ОЗУ объемом 128 кбайт с автономным питанием от батареи, предназначен для энергонезависимого хранения данных, накапливаемых в процессе исполнения прикладной программы.

Микроконтроллер имеет два последовательных порта, совместимых с УАПП 16C550, которые могут использоваться для организации связи с принтером, терминалом и другими устройствами, имеющими последовательный доступ. Порты имеют встроенные буферы типа FIFO объёмом 16 байт, что позволяет снизить загрузку процессора при исполнении коммуникационных приложений. Указанные порты обеспечивают поддержку следующих основных параметров обмена: 5, 6, 7 или 8 бит данных; 1, 1,5 или 2 стоп-бита; скорость передачи данных устанавливается программным способом в диапазоне от 150 до 115200 бит/с.


Последовательные порты оснащены средствами защиты от электростатического разряда напряжением ±8 кВ в соответствии с требованиями стандарта МЭК 1000. Кроме того, имеется защита портов от повреждения током, величина которого выше допустимого значения, который возникает при неправильной последовательности подачи напряжения питания на микроконтроллер и подключенное устройство с последовательным доступом. Порт СОМ2 может быть использован в качестве оптоизолированного приемопередатчика интерфейса RS-422/485 путем применения интерфейсного модуля NIM, который подключается непосредственно к соединителю порта СОМ2 без дополнительного кабеля и источника питания.

Для присоединения к портам внешних устройств с последовательным доступом используется соединительный кабель VTC-9F. Назначение и нумерация контактов соединительного кабеля позволяют осуществлять непосредственное подключение к вилке типа DB-9. При организации связи между ПЭВМ и РС микроконтроллером по последовательному каналу следует дополнить кабель нуль-модемным адаптером. Последовательный порт СОМ1 по умолчанию имеет тот же базовый адрес 3F8H и использует то же прерывание IRQ4, что и порт СОМ1 РС совместимой ПЭВМ в стандартной конфигурации. Аналогично, последовательный порт СОМ2 по умолчанию имеет базовый адрес 2F8H и использует прерывание IRQ3.

Порт дискретного ввода-вывода имеет 24 линии, разделенные на три группы (Порт А, Порт В и Порт С) по 8 линий в каждой. Любая линия Порта А и Порта С может быть индивидуально настроена на ввод или вывод сигналов с уровнями напряжения 5 В. Линии групп Порт А и Порт C оснащены нагрузочными резисторами сопротивлением 10 кОм, которые могут быть присоединены к цепи питания микроконтроллера либо к цепи Общий с помощью перемещаемого переключателя. Нагрузочная способность этих линий составляет 15 мА.

Линии дискретного ввода-вывода могут быть использованы для контроля положения коммутационной аппаратуры, управления единичными индикаторами (светодиодами), и организации связи с любыми электронными устройствами, входы и выходы которых совместимы с ТТЛ. Порт дискретного ввода-вывода может управлять установленными на объединительные панели Octagon серии МРВ модулями гальванической развязки, выполняя коммутацию нагрузок повышенной мощности при напряжении до 240 В и токе до 3 А и обеспечивая ввод сигналов с напряжением до 240 В.


Остальные 8 линий (Порт B) дополнены буферными элементами с повышенной нагрузочной способностью на базе матрицы транзисторных пар Дарлингтона ULN2804 и могут быть настроены только на вывод. Каждый выход матрицы представляет собой каскад с открытым коллектором, допускающий коммутацию нагрузки при токе до 100 мА и напряжении до 50 В. Порт с повышенной нагрузочной способностью может использоваться для управления реле, светодиодными индикаторами, соленоидами и другими аналогичными устройствами. При включении питания напряжение на всех входах буферного элемента устанавливается в низкий уровень. Это вызывает отключение всех выходов данного порта. Прикладная программа должна выполнить настройку линий Порта В на вывод и затем установить состояние каждой линии. Выходные каскады данного порта выполнены на базе буферных элементов с повышенной нагрузочной способностью. Логическое состояние его линий инверсно по отношению к значениям, которые выводятся в порт прикладной программой. Запись логической "1" переведет буферный элемент во включенное состояние, что вызовет подключение нагрузки к цепи Общий. Запись логического "0" вызовет выключение буферного элемента, что приведет к отключению нагрузки от цепи Общий.

За исключением последовательных каналов связи и линий дискретного ввода-вывода подключение к PC микроконтроллеру всех остальных внешних устройств осуществляется через 34-контактный соединитель AUX I/O. Перечень внешних устройств, подключаемых к соединителю AUX I/O через интерфейсный модуль ВОВ, включает в себя клавиатуру, динамик, принтер, НГМД, дополнительную АТ-батарею, источники сигналов удаленного сброса и прерывания. Подобное совмещение позволяет сократить количество соединительных кабелей и исключить возможность ошибки при подключении кабелей к соединителям микроконтроллера. Интерфейсный модуль ВОВ имеет индивидуальные соединители для всех перечисленных выше устройств.

В состав PC микроконтроллера входит порт для подключения АТ-совместимой клавиатуры, снабженной миниатюрным соединителем типа PS-2. Подключение динамика осуществляется через интерфейсный модуль ВОВ.


Многофункциональный параллельный порт может быть использован:


  • для подключения IBM PC совместимого принтера;

  • в качестве порта дискретного ввода-вывода общего назначения;

  • для организации интерфейса с НГМД;

  • для обслуживания 4-строчного алфавитно-цифрового дисплея;

  • для подключения 16-кнопочной матричной клавиатуры;

  • для управления мощными нагрузками при использовании модулей гальванической развязки, устанавливаемыми на 16-позиционную объединительную панель типа МРВ-16РС.

Порт принтера обеспечивает поддержку режимов ЕРР и ЕСР в соответствии с IEEE 12 84А, что позволяет организовывать обмен данными с более высокой скоростью, чем в предыдущих реализациях параллельных портов. Кроме того, линии порта имеют защиту от повреждения током, величина которого больше допустимого. Нагрузочная способность линий порта составляет 24 мА. Линии порта выведены в соединитель AUX I/O.

В приложениях, требующих наличия упрощенной консоли оператора, параллельный порт AUX I/O совместно с интерфейсным модулем KAD может быть использован для подключения 16-кнопочной матричной клавиатуры и 2-х или 4-строчной жидкокристаллической или газоразрядной панели. Базовое программное обеспечение микроконтроллеров включает в себя функции управления индикаторной панелью и сканирования матричной клавиатуры. Интерфейсный модуль KAD оснащен соединителями для подключения как клавиатуры, так и индикаторных панелей обоих типов.

МК 6050 имеет в своем составе входы, которые могут быть применены в промышленных условиях для аварийного сброса и/или синхронизации системы с каким-либо внешним событием. Прерывание или сброс производятся при подаче на указанные входы постоянного напряжения в диапазоне от 4,5 до 6,0 В. Вход сигнала прерывания от удаленного источника соединен со входом IRQ9 контроллера прерываний. В целях обеспечения защиты цепей микроконтроллера данные входы имеют гальваническую изоляцию.


Функционирование системы в режиме реального времени, как правило, требует максимальной скорости реакции на события, связанные с контролируемым объектом. Подсистема прерываний микроконтроллеров серии 6050 содержит 4 линии запросов прерывания от источников, входящих в состав микроконтроллера, а также 5 линий, выведенных на внешнюю магистраль ISA, что позволяет максимально эффективно использовать прерывания.

Система на базе МК 6050 может быть расширена путем использования пассивной объединительной платы с 8-разрядной магистралью ISA и периферийных модулей серии 5000. Для реализации произвольных вариантов монтажа имеется возможность объединения микроконтроллера с периферийными модулями при помощи плоского кабеля оснащенного ответными частями соединителя 8-разрядной магистрали ISA. Кроме того, возможно автономное функционирование микроконтроллеров.

Сторожевой таймер является средством повышения отказоустойчивости системы при сбоях или "зависаниях" во время исполнения программы. По истечении заданного интервала времени, сторожевой таймер вырабатывает активный уровень на линии сброса процессора и магистрали. Сброс по сторожевому таймеру осуществляется по истечении интервала времени (сторожевого интервала), равного 1,6 с (минимальное значение - 1,00 с; максимальное - 2,25 с), если предварительно таймер в свою очередь не был сброшен программным способом. Управление сторожевым таймером осуществляется с помощью дополнительных функций программного прерывания INT17H, которые являются промышленными расширениями BIOS РС микроконтроллера.

Потеря параметров конфигурации является весьма серьезной проблемой в системах промышленного назначения. Значения системных параметров конфигурации микроконтроллера сохраняются в энергонезависимом РПЗУ-ПД, в результате чего снижается вероятность нарушения их целостности при сбоях системного питания или при выходе их строя батареи. 512 байт РПЗУ-ПД зарезервированы для BIOS, a 1536 байт могут быть использованы для хранения информации пользователя. Программная поддержка операций чтения и записи области РПЗУ-ПД, доступной пользователю, осуществляется с помощью дополнительных функций BIOS INT17H.


МК 6050 имеют в своем составе часы/календарь типа AT. Автономное питание часов и статического ОЗУ при отключении питания микроконтроллера осуществляется напряжением 3,6 В от батареи, а также входящей в состав изделия. Для продления работоспособности автономного питания часов/календаря и статического ОЗУ имеется возможность подключения внешней АТ-батареи. Системные дата и время могут быть считаны внутренними командами DOS, а также с помощью команд CAMBasic.

Управление энергопотреблением может быть использовано для снижения потребляемой мощности или для приостановки исполнения программы до возникновения некоторого события, по которому генерируется прерывание для системы управления энергопотреблением. Потребляемая мощность может быть снижена на 70%, что обеспечивает уменьшение тепловой нагрузки активных компонентов и увеличение времени автономной работы мобильных систем с питанием от батарей.

Электрическое питание МК 6050 осуществляется постоянным напряжением (5,00+0,25) В. Для предотвращения выхода изделий из строя при ошибочной смене полярности напряжения питания или перенапряжении вход питания снабжен стабилитроном с напряжением пробоя 6,2 В и мощностью 5 Вт. Напряжение питания подается на микроконтроллер через соответствующие линии магистрали ISA или через клеммную колодку.

МК 6050 сохраняют работоспособность в диапазоне температур окружающего воздуха от -40 до +85 °С. Кроме того, изделия устойчивы к воздействию одиночных ударов с ускорением до 20g и синусоидальной вибрации до 2g.

Схема расположения компонентов




Рисунок 2 – Схема расположения компонентов

J1 – соединитель порта дискретного ввода-вывода;

J2 – порт AUX I/O;

J3 – последовательный порт COM1;

J4 – последовательный порт COM2;

J5 – соединитель питания;

J6 – соединитель АТ-батареи;


U11 – процессор Ali M6117В 386SX;

U21 – батарея для автономного питания ИС часов/календаря и статического

ОЗУ SSD2;

RESET – кнопка перезагрузки;

W1, W2 – перемещаемые переключатели.

Таблица 1 – Установка системных параметров

Обозначение

перемычки

Номера коммутируемых контактов

Назначение

"S"

W1[1-2]

USESETUP

"X"

W1[3-4]

Разрешение расширенной BIOS

"N"

W1[5-6]

Сетевой режим

"Т"

W1[7-8]

Режим TURBO

"IA"

W2[7-8]

IO RGE SEL A

"IB"

W1[9-10]


IO RGE SEL В

"В"

W2[9-10]

Устройство BIOS

-

W2[1-3]

Все линии Порта С присоединены к цепи

Общий через резистор 10 кОм

-

W2[3-5]

Все линии Порта С присоединены к цепи

+5 В через резистор 10 кОм

-

W2[2-4]

Все линии Порта А присоединены к цепи

Общий через резистор 10 кОм

-

W2[4-6]

Все линии Порта А присоединены к цепи

+5 В через резистор 10 кОм

Таблица 2 – Выбор базовых адресов

Перемычка "IA":W2[7-8]

Перемычка "IB":W2[9-10]


Адрес ввода-вывода для J1

Не замкнута

Не замкнута

320H

Замкнута

Не замкнута

120H

Не замкнута

Замкнута

340H

Замкнута

Замкнута

140H



Программирование МК Octagon Systems 6050


Установление связи между персональным компьютером и МК Octagon Systems 6050

  1. Установить на диск ПЭВМ пакет терминального программного обеспечения PC SmartLINK или другое коммуникационное программное обеспечение.

  2. Скопировать файлы с сервисной дискеты МК в подкаталог на жестком диске ПЭВМ.

  3. Запустить PC SmartLINK.

  4. Подать питание на МК.

  5. На мониторе должно появиться начальное загрузочное сообщение, аналогичное приведенному ниже:

PhoenixBIOS (TM) A386 Version x.xx

Copyright (C) 1985-1992 Phoenix Technologies, Ltd.

All Rights Reserved

Octagon Systems Corp. 40 MHz 60xx CPU

Release vx.xx - mm/dd/yy

Ali 386SX-V8T processor detected operating at 40 MHz


640K Base Memory, 1024K Extended

INT 17h BIOS extension vx.xx

Copyright (c) 1995-97 Octagon Systems Corporation

PICO Flash Array

Copyright (c) 1996,Phoenix Technologies Ltd.

Resident Flash (RFA) OEM Layer

Phoenix PICO Flash Array (TM)

Copyright (c) 1996

Phoenix Technologies LTD

Octagon Systems vx.xx

First drive of size 896K is installed in SSD0 (AMD 1MB flash)

Second drive of size 128K is installed in SSD2 (128K SRAM)

RS-485 support BIOS extension vx.xx

Copyright (c) 1996, Octagon Systems

Starting ROM-DOS...

HIMEM v6.22 (Revision x.xx)

Copyright (c) 1989-1995 Datalight, Inc.

VDISK v6.22 (Revision x.xx)

Copyright (c) 1989-1995 Datalight, Inc.

Extended Memory Present

VDISK v6.22 (Revision x.xx)

Copyright (c) 1989-1995 Datalight, Inc.

Formatting 1024K XMS memory as drive E:

60xx C:\>


  1. Если такое сообщение не появилось, то необходимо проверить правильность установки параметров последовательного порта ПЭВМ. Параметры должны быть следующими: 9600 бит/с, 8 бит данных, отсутствие контроля четности, 1 стоповый бит. Также необходимо проверить правильность установки всех перемычек по умолчанию.

  2. Для получения подтверждения работоспособности аппаратных и программных средств микроконтроллера следует ввести команду:

60xx C:\> DIR

На экран монитора будет выведен список файлов ROM-DOS, содержащихся на накопителе BIOS.

Передача файлов между ПЭВМ и МК

С момента установления связи между ПЭВМ и МК можно по последовательному каналу загружать файлы на любое устройство памяти с произвольной выборкой, используемое МК. После этого можно выполнять тестирование и отладку прикладных программ перед их прошивкой во флэш-памяти или в СППЗУ. Также можно загрузить файлы из МК в ПЭВМ для их редактирования и отладки.


При выполнении загрузки с диска BIOS, установленные по умолчанию в CONFIG.SYS, драйверы устройств присваивают накопителю BIOS (SSD0) идентификатор С; накопителю на основе статического ОЗУ (SSD2) идентификатор D и виртуальному диску – идентификатор Е.

Ко всем созданным дискам, можно осуществлять доступ по чтению и записи. Файлы пользователя могут передаваться по последовательному каналу и записываться на любом из этих дисков.

Существуют два способа загрузки файлов в МК через последовательный порт:


  1. С помощью сервисной программы TRANSFER для передачи файлов (один файл за сеанс) с использованием протокола XMODEM. Программа TRANSFER.EXE, находящаяся на накопителе BIOS РС микроконтроллера и на диске утилит РС микроконтроллера, предназначена для передачи или приема файлов через последовательный порт (например, COM1).

  2. С помощью утилит REMDISK/REMSERV, обеспечивающих доступ ко всем файлам на удаленном дисковом накопителе. Программы REMDISK.EXE и REMSERV.EXE находятся на накопителе BIOS PC микроконтроллера и на диске утилит РС микроконтроллера. С помощью этих программ один или несколько файлов могут быть переданы как в микроконтроллер, так и из него с использованием DOS-команд COPY и XCOPY.

Программы TRANSFER.EXE, REMDISK.EXE и REMSERV.EXE размещены на диске BIOS МК и на сервисной дискете МК в каталоге \DOS.

Загрузка файлов в МК с помощью утилиты TRANSFER.EXE

Требования к программному и аппаратному обеспечению: настольный персональный компьютер, с работающей программой РС SmartLink, соединенный с помощью кабеля VTC-9F и нуль-модемного адаптера с последовательным портом СОМ1 микроконтроллера..

Последовательность действий должна быть следующей:

  1. Выполнить присоединение оборудование в соответствии со схемой приведенной на рисунке 3.



    Рисунок 3 – Загрузка файлов с помощью программы TRANSFER.EXE

  2. Перейти на ПЭВМ в директорию содержащую файлы, которые должны быть загружены в МК, например:

С:\MPC\6050\DEMO.

  1. Запустить РС SmartLink и включить питание микроконтроллера.

  2. Запустить с накопителя BIOS PC микроконтроллера программу TRANSFER.EXE, введя с клавиатуры следующее:

6050 C:\>TRANSFER.EXE E:DEMO.EXE.

В данном случае диск Е – виртуальный диск, сконфигурированный из CONFYG.SYS. В эту запись может быть подставлено имя любого диска МК доступного по чтению и записи.

На экране отобразится следующее сообщение, поступающее из МК:

Receiving E:DEMO.EXE...

  1. С помощью программы РС SmartLink необходимо выполнить следующие действия:

  1. нажать клавиши + для вывода на экран монитора диалога обмена файлами;

  2. набрать на клавиатуре имя передаваемого файла, например, DEMO.EXE (если PC SmartLink не была запущена в директории DEMO, то необходимо ввести полный путь C:\MPC\DEMO\DEMO.EXE);

  3. чтобы начать передачу необходимо: нажать клавишу ENTER (по умолчанию переход на START), перейти на кнопку START, щелкнуть по кнопке START в экране загрузки;

  4. после завершения процесса передачи файла дважды нажать клавишу для возврата в основной экран программы PC SmartLink.

Загрузка файлов в МК без видеоадаптера, с одним кабелем последовательного интерфейса с помощью программ REMDISK / REMSERV:

Требования к аппаратному и программному обеспечению: настольный персональный компьютер с работающей программой REMDISK, соединенный кабелем VTC-9F и нуль-модемным адаптером с портом СОМ1 или COM2 платы 6050; плата 6050 с программой REMSERV, работающей с портом СОМ1 или COM2.


Последовательность действий должна быть следующей:


  1. Состыковать оборудование и загрузите соответствующее программное обеспечение в каждую систему в соответствии со следующей схемой (рисунок 4):



    Рисунок 4 - Загрузка файлов в 6050 без видеоплаты с помощью программ REMDISK/REMSERV

  2. Запустить на ПЭВМ программу PC SmartLINK из директории C:\MPC\6050\DOS и подать питание на МК.

  3. Запустить программу REMSERV.EXE с накопителя BIOS микроконтроллера. Электронный диск SSD, имеющий идентификатор С, является совместно используемым накопителем, а СОМ1 портом удаленного доступа к SSD по умолчанию.

Ввести с клавиатуры:

60xx C:\> REMSERV C:

На экране отобразится следующее сообщение из МК:

REMSERV v1.0

Copyright (c) 1990-1994 Datalight, Inc.

All rights reserved.

Using COM1 at 115K+ baud. Accessing Drive C:

Time-out is 9 seconds

Press to Exit.(There may be a delay before exit occurs)

  1. Выйти из программы PC Smart Link, нажав клавиши +.

  2. Запустить программу REMDISK.EXE на ПЭВМ, набрав на клавиатуре:

С:/> REMDISK

На экране монитора отобразится следующее сообщение:

Remote Disk v1.0

Copyright (c) 1990-1994 Datalight, Inc.

All rights reserved.

Installed as Drive E: /COM1 /B115+ /T10

  1. Перенос файлов на диски чтения/записи МК выполняется с помощью команд DOS COPY и XCOPY.


Ввести с клавиатуры:

C:\> COPY C:\MPC\60xx\DEMO.EXE C:

C:\> DIR C:

C:\> C:DEMO.EXE

Программа DEMO отобразит сообщение на экране монитора ПЭВМ.

  1. При завершении работы набрать:

С:\> REMDISK /U

После этого произойдет выгрузка программы REMDISK из памяти ПЭВМ.

  1. Выполнить рестарт PC SmartLink с персонального компьютера и перезагрузить микроконтроллер.

Программируемый модуль ввода-вывода UNIO 48-5


Программируемый модуль ввода-вывода UNIO48-5 (рисунок 5) предназначен для обработки и выдачи 48 логических сигналов TTL, CMOS-уровней или расширения системных ресурсов (например, как дополнительные системные таймеры или ускорители арифметических операций).

Благодаря использованию перепрограммируемых логических матриц (FPGA) и технологии ISP (In System Programmable), модули могут применяться в широких областях. Благодаря применению технологии ISP схема модулей может быть быстро изменена непосредственно в системе. Такой способ позволяет существенно сократить сроки внедрения новых вариантов схем модуля непосредственно на объекте.

Основные области применения модуля:

    • управление дискретными оптомодулями Opto-22, Grayhill;

    • обслуживание аналоговых оптомодулей Grayhill серии 73G и 73L без использования ресурсов системы;

    • прием и выдача дискретных сигналов;

    • измерение частоты (длительности), фаз сигналов;
    • счетно-таймерные операции;


    • генерация частоты и ШИМ-сигналов по любому каналу;

    • формирование временных диаграмм без использования ресурсов системы;

    • преобразование кодов по любому каналу;

    • ускорение логических или арифметических операций.




Рисунок 5 – Общий вид модуля UNIO 48-5

В UNIO 48-5 установлены 2 матрицы FPGA, каждая из которых обслуживает 24 канала ввода-вывода.

Управление модулем осуществляется через порты ввода-вывода, назначение которых зависит от Кода схем загруженных в матрицы FPGA1..FPGA2.

Загрузка схем матриц производится при включении питания или аппаратном сбросе (RESET) из электрически перепрограммируемого постоя­нного запоминающего устройства (EEPROM).

Изменение варианта загружаемой схемы (Код cхемы), а, следовательно, и способа обработки сигналов осуществляется перепро­граммированием EEPROM непосредственно в системе.

Микросхемы FPGA обладают повышенной нагрузочной способностью, что позволяет подключать к UNIO48-5 светодиодные индикаторы и любые опто-модули Grayhill, Opto-22.

Модуль UNIO48-5 имеет 5 разделяемых линий прерываний (возможно использование одной линии несколькими модулями UNIO xx-5), разделяемый канал прямого доступа к памяти (DMA), формирователь сигнала IOCHRDY и светодиод обращения к плате.

Сигналы, подключаемые к плате должны иметь стандартные CMOS, TTL-уровни (исключая случаи подключения входов опто-модулей). Подсоединение производится через разъемы J1,J2 (IDC-26) кабелем лентой типа СМА-26.

Для соединения сигналов под «винт» или «пружинный зажим» могут использоваться терминальные платы типа: STB-26, LDC/DP-IFB, TBD-100 ( Octagon Systems ), TB-26 ( LAN Automatic ) или клеммные платы с гальванической развязкой: MPB xx ( Octagon Systems ), TBI-24L, TBI-24/0, TBI-0/24, TBI-16/8, TBI-8/16.


Все каналы, группами по 8, могут быть привязаны к уровню земли (GND) или напряжению питания (+5V) через резисторы 10 к.

Модуль UNIO 48-5 может работать в двух режимах адресации:


  • cтандартном (10-бит дешифрация адреса);

  • расширенном (16-бит дешифрация адреса).

Выбор режима адресации производится через байтовый порт ВА+5401h.

Технические характеристики модуля представлены в таблице 4.

Таблица 3 - Технические характеристики модуля UNIO 48-5

Напряжение питания

+5В5%

Ток потребления по +5В

Не более 180 мА

Рабочий температурный режим

-40...+85 С

Температура хранения

-50...+95 С

Влажность

95% при температуре +25 С

Входные уровни каналов

CMOS, TTL

Выходные уровни каналов

CMOS (при Iвых=8 мА)

Максимальный выходной ток канала (для опто-модулей)

30 мА

Модуль может быть установлен в монтажные корзины Micro PC, в слоты компьютеров IBM PC или подсоединен гибким шлейфом с краевыми разъемами к другим модулям.

Клеммная плата TBI-16L


Плата TBI-16L (рисунок 6) предназначена для установки 8-ми модулей оптической развязки фирмы Grayhill серий 701../73L и предусматривает их совместную работу с платами семейства UNIOxx или 56хх фирмы Octagon Systems.



Рисунок 6 - Общий вид платы TBI-16L

Требования по питанию:

    • напряжение питания логических пеней модулей - 5 В постоянного тока с допустимым отклонением от +5 до –5 %;

    • потребляемый ток определяется количеством и типом установленных модулей;

    • напряжение питания может подаваться либо через клеммные колодки Х2 либо через ленточный кабель (аналогичный кабелю СМА-26 фирмы Octagon Systems), вставляемый в соединитель Х1 платы.

Условия эксплуатации:

    • плата предназначена для эксплуатации в диапазоне температуры окружающей среды oт -40 до +85 ос;

    • относительная влажность воздуха до 80 % при температуре 25 ос.

Установка платы на панель производится с помощью двух винтов типа М3. Установка платы в DIN рельсу производится с помощью защелки, входящей в состав платы.

Перемычкой SW1 выбирается источник напряжения питания платы:

  • если перемычка W1 установлена в положение 1-2, то используется напряжение питания, поступающее с соединителя Х2 платы;
  • если перемычка W1 установлена в положение 3-2, то используется напряжение питания, поступающее из ленточного кабеля через соединитель Х1 платы.


Входные сигналы управления модулями подключаются к контактам соединителя XI платы. Напряжение питания 5 В постоянного тока подводится к клеммам соединителя Х2 платы. Подключение каналов ввода-вывода должно производиться к клеммам соединителей ХЗ, Х4 платы.

Модули УСО Grayhill 70 L-ODC и 73L-II020


Цифровые модули позволяют управлять мощными нагрузками с током до 4 А и осуществлять ввод сигналов постоянного и переменного тока с номинальным значением напряжения до 280 В.

Модули аналогового ввода/вывода обеспечивают ввод сигналов от термопар, термометров сопротивления и других аналоговых датчиков, а так же выдачу сигналов в виде тока или напряжения в стандартных диапазонах с точностью преобразования 0,05%.

Характеристики модуля Grayhill 70L-ODC:

  • количество выходов - 2 изолированных канала;

  • максимальное напряжение в сети 60 В;

  • диапазон коммутируемого напряжения - 3...60 В;

  • диапазон тока нагрузки - 0,04...4 А, 25 °С;

  • максимальный импульс тока - 5 А в течение 1с;

  • время включения - 20 мкс (максимум);

  • время выключения – 50 мкс (максимум);

  • диапазон напряжения питания логической части - 4,5...28 В;

  • напряжение изоляции: между внешними и логическими цепями, модуль-модуль, между каналами А и В – 2500 В.

На рисунке 8 представлена электрическая схема модуля Grayhill 70L-ODC.



Рисунок 8 – Электрическая схема модуля Grayhill 70L-ODC

Характеристики модуля Grayhill 73L-II020:

  • входной сигнал – ток 0..20 мА;


  • разрешающая способность – 4,88 мкА;

  • точность - 0,05 % полная шкала, 25 °С максимум;

  • смещение точности от температуры: смещение - ±50 млн-1/°С, усиление - ±50 млн-1/°С;

  • формат данных - 16-разрядный;

  • время преобразования - 500 мкс на каждый канал;

  • подавление помехи общего вид: >-3дБ, 9 Гц, >-97дБ, 60 Гц;

  • напряжение питания логической части - 4,75...5,25 В;

  • напряжение изоляции: между внешними и логическими цепями, между внешней цепью и источником питания, модуль-модуль, между каналами А и В – 2500 В.

Принципиальная электрическая схема модуля 73L-II020 приведена на рисунке 9.



Рисунок 9 - Принципиальная электрическая схема модуля 73L-II020

Модули фирмы Grayhill могут быть легко подключены к любому IBM PC совместимому промышленному контроллеру на базе Micro PC или оборудования фирмы Advantech с помощью плат UNIO 96/48. Это даёт возможность построения максимально гибких и надёжных распределенных систем, связанных практически любым известным сетевым интерфейсом и сочетающих в себе высокие технические и эксплуатационные характеристики.

Каркас c 8-разрядной магистралью 5274


Каркас 5274 (рисунок 10) предназначен для установки 8-разрядных модулей, выполненных в формате Micro PC.

В каркасе обеспечена фиксация модулей с 3 сторон. Фиксация установленных модулей с лицевой стороны осуществляется с помощью специальных планок, входящих в комплект поставки каждого каркаса, что обеспечивает повышенную устойчивость изделий к механическим воздействиям. Каркас имеет исполнение для настенного монтажа (-RM).


Расстояние между установочными позициями составляет 22,86 мм. На задней открытой стороне каркаса установлена пассивная объединительная плата с гнездами магистрали ISA. На боковых стенках имеются посадочные отверстия, предназначенные для крепления блока питания сери 51хх и других принадлежностей. При установке блока питания серии 51хх ширина каркаса увеличивается на 50,8 мм. Габаритные размеры: 163,83 х 150,12 х 139,70 мм.




Рисунок 10 - Общий вид каркаса с подключенным блоком питания

Блок питания 5101


Характеристики:

  • широкий диапазон входного напряжения;

  • высокая надежность – среднее время безотказной работы не менее 13,69 года;

  • переменное входное напряжение;

  • работа без средств принудительного охлаждения;

  • средства защиты от короткого замыкания;

  • область применения: системы с повышенным потреблением и первичной сетью переменного тока.

Технические данные:

  • диапазон входного напряжения 85...264 В;

  • ток нагрузки, А:

    • выход 5 В: 3,5 А;

    • выход +12 В: 0,4 А;

    • выход –12 В: 0,4 А;

  • диапазон рабочих температур –29..70 °С.

Выходной соединитель блока питания присоединяется непосредственно к пассивной объединительной плате. Блок питания имеет в своем составе плавкие предохранители. Модуль питания, подлежащий установке в магистраль объединительной платы, соответствует требованиям стандартов безопасности UL, CSA и VDE.

Максимальный ток нагрузки и другие параметры блока питания линейно ухудшаются до 50 % от значений, приведенных в технических характеристиках, при изменении температуры окружающего воздуха от +50 до +70 °С. Диапазон частот входного напряжения сетевых блоков питания составляет от 47 до 440 Гц. Блок питания обеспечивает возможность работы от постоянного входного напряжения 120 В. Общий вид каркаса с подключенным блоком питания показан на рисунке 10.



Более подробные сведения о продукции фирм OCTAGON SYSTEMS, GrayHill, Fastwel приведены в соответствующих PDF-файлах, расположенных в папке лабораторной работы № 4..


МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ


  1. Присоедините 10-контактную розетку кабеля VTC-9F к соединителю порта COM1 микроконтроллера, имеющему позиционное обозначение J3 (рисунок 11).

  2. Присоедините 26-контактную розетку кабеля CMA-26 к соединителю порта дискретного ввода/вывода микроконтроллера, имеющему позиционное обозначение J1 (рисунок 11).



Рисунок 11 - Микроконтроллер с присоединенными шлейфами к последовательному порту COM1 и порту дискретного ввода/вывода

  1. Установите в стандартный конструктив Micro PC плату микроконтроллера, при этом убедитесь в том, что питание конструктива ОТКЛЮЧЕНО (выключатель блока питания находится в положении “O”).

Установка платы осуществляется таким образом, чтобы элементный слой платы микроконтроллера, в котором расположена ИС ПЗУ с надписью ROM-DOS, находился слева. Расположение платы микроконтроллера в конструктиве Micro PC показано на следующем рисунке:



Рисунок 12 - Расположение платы МК в конструктиве Micro PC

  1. Установите в стандартный конструктив Micro PC платы UNIOxx-5 и Ethernet Card (рисунок 13).



Рисунок 13 - Расположение плат МК, UNIOxx5 и Ethernet Card

в конструктиве Micro PC
  1. Присоедините 9-контактную розетку кабеля VTC-9F к последовательному порту COM1 ПЭВМ, при этом убедитесь, что компьютер выключен.


  2. Присоедините 26-контактную розетку кабеля CMA-26 к соединителю платы TBI-16L, имеющему позиционное обозначение X1 (рисунок 14).

  3. Установите модули оптической развязки Grayhill 70L-ODC и 73L-II020 в разъёмы платы TBI-16L (рисунок 15).

  4. Запустите на ПЭВМ пакет терминального программного обеспечения PC SmartLINK.

  5. Подайте питание на микроконтроллер. На экране монитора появится начальное загрузочное сообщение:

PhoenixBIOS (TM) A386 Version x.xx

Copyright (C) 1985-1992 Phoenix Technologies, Ltd.

All Rights Reserved

Octagon Systems Corp. 40 MHz 60xx CPU

Release vx.xx - mm/dd/yy

Ali 386SX-V8T processor detected operating at 40 MHz

640K Base Memory, 1024K Extended

INT 17h BIOS extension vx.xx

Copyright (c) 1995-97 Octagon Systems Corporation

PICO Flash Array

Copyright (c) 1996,Phoenix Technologies Ltd.

Resident Flash (RFA) OEM Layer

Phoenix PICO Flash Array (TM)

Copyright (c) 1996

Phoenix Technologies LTD

Octagon Systems vx.xx

First drive of size 896K is installed in SSD0 (AMD 1MB flash)

Second drive of size 128K is installed in SSD2 (128K SRAM)

RS-485 support BIOS extension vx.xx

Copyright (c) 1996, Octagon Systems

Starting ROM-DOS...

HIMEM v6.22 (Revision x.xx)

Copyright (c) 1989-1995 Datalight, Inc.

VDISK v6.22 (Revision x.xx)

Copyright (c) 1989-1995 Datalight, Inc.

Extended Memory Present

VDISK v6.22 (Revision x.xx)

Copyright (c) 1989-1995 Datalight, Inc.

Formatting 1024K XMS memory as drive E:

60xx C:\>


  1. Загрузите файл DEMO.EXE в микроконтроллер с помощью программы TRANSFER.EXE. Для этого выполните следующие действия:

  1. Запустите с накопителя BIOS PC микроконтроллера программу TRANSFER.EXE, для чего введите 60xx C:\>TRANSFER E:DEMO.EXE.

На экране монитора ПЭВМ появится следующее сообщение:

Receiving E:DEMO.EXE

  1. Нажмите комбинацию клавиш <Alt><D> для вывода на экран монитора диалога обмена файлами PC SmartLINK.



Рисунок 17 – Окно обмена файлами

  1. В поле Filename диалога обмена введите имя файла, предназначенного для передачи – DEMO.EXE. При вводе имени файла следует указать полный путь к каталогу, в котором он расположен, например,

C:\MPC\DEMO\DEMO.EXE.



Рисунок 18 – Окно обмена файлами

  1. Для передачи файла нажмите клавишу <Enter> или щелкните левой кнопкой мыши по полю START диалога обмена. Размер передаваемого файла появится в поле Size, а процент выполнения загрузки - на шкале %transferred.

  2. По завершении передачи файла, дважды нажмите клавишу <Esc> для возврата в основное окно PC SmartLINK.
  3. Убедитесь в том, что файл действительно был передан на целевой накопитель путём вывода на экран монитора перечня содержащихся на нём файлов с помощью следующей команды DOS:


60xx C:\>DIR E:

В результате на экран будет выведено:

Volume in drive E is VDISK vX.XX Directory of E:\

DEMO EXE 27264 22-05-05 2:57p

1 file(s) 27264 bytes

  1. Запустите на исполнение только что загруженную программу, для чего введите:

60xx C:\> TRANSFER E:DEMO.EXE.

На экран монитора ПЭВМ программой DEMO будет выведено демонстрационное сообщение.

  1. Перезагрузите контроллер кнопкой Reset, расположенной на плате МК, или выключите и снова включите питание контроллера.

  1. Загрузите файл DEMO.EXE в микроконтроллер с помощью программ REMDISK / REMSERV. Для этого выполните следующие действия:

  1. Запустите программу REMSERV.EXE с накопителя BIOS микроконтроллера. Электронный диск SSD, имеющий идентификатор С:, является совместно используемым накопителем, а СОМ1 портом удаленного доступа к SSD по умолчанию.

Введите с клавиатуры:

60xx C:\> REMSERV C:

На экране отобразится следующее сообщение из МК:

REMSERV v1.0

Copyright (c) 1990-1994 Datalight, Inc.

All rights reserved.

Using COM1 at 115K+ baud. Accessing Drive C:

Time-out is 9 seconds

Press to Exit.(There may be a delay before exit occurs)

Используется COM1 при скорости обмена 115200 бит/с. Выполняется доступ к накопителю С:. Интервал ожидания составляет 9 с.

  1. Выйдите из программы PC Smart Link, нажав клавиши +.

  2. Запустить программу REMDISK.EXE на ПЭВМ, набрав на клавиатуре:

С:/> REMDISK

На экране монитора отобразится следующее сообщение:


Remote Disk v1.0

Copyright (c) 1990-1994 Datalight, Inc.

All rights reserved.

Installed as Drive E: /COM1 /B115+ /T10

(Установлен как накопитель Е:)


  1. Перенос файлов на диски чтения/записи МК выполняется с помощью команд DOS COPY и XCOPY.

Введите с клавиатуры:

C:\> COPY C:\MPC\60xx\DEMO.EXE C:

C:\> DIR C:

C:\> C:DEMO.EXE

На экран монитора ПЭВМ программой DEMO будет выведено демонстрационное сообщение.

В данном случае накопителем Е: является удаленный дисковый флэш-накопитель SSD PC микроконтроллера, доступный для чтения/записи. Фактически производится обычная операция копирования файлов с одного дискового накопителя на другой.

  1. При завершении работы выполните дезактивацию программы REMDISK в оперативной памяти ПЭВМ, для чего введите:

С:\> REMDISK /U


КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ


  1. Основные характеристики микроконтроллера Octagon Systems 6050.

  2. Что входит в комплект базового программного обеспечения МК?

  3. Что представляют собой твердотельные диски?

  4. Последовательные порты.

  5. Дискретный порт ввода/вывода.

  6. Для чего используется 34-контактный соединитель AUX I/O?

  7. Назначение многофункционального параллельного порта.

  8. Каким образом может быть расширена система на базе МК 6050?

  9. Какими средствами защиты оснащена система ввода/вывода?

  10. Схема расположения компонентов.
  11. С помощью чего производится установка системных параметров и выбор базовых адресов на плате микроконтроллера?


  12. Как осуществляется подключение МК к ПЭВМ?

  13. Способы загрузки файлов в МК.

  14. Программируемый модуль ввода-вывода UNIO48-5.

  15. Для чего используется плата TBI-16L?

  16. Модули УСО Grayhill 70L-ODC и 73L-II020.



Литература

    1. Octagon Systems Embedded PCs For Extreme Environments, 6000 Series User’s Manual.

    2. UNIOxx-5. Программируемые модули ввода-вывода. Руководство пользователя: Doc. UNIOxx-5 ,Ver. 10.99.

    3. TBI-16L. Клеммная плата для модулей оптической развязки Grayhill серий 70L/73L. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

    4. ProSoft 6.0 Передовые технологии автоматизации. Краткий каталог продукции






ЦМ






Дисциплина
“Применение ЭВМ в системах управления ”

Красноярск 2005 г.