60_64.pdf

P O D Z E S P O Ł Y

Zestaw startowy z procesorem ARM Philips LPC2129

dla praktyków

Zestaw zawiera w środku wszyst-

ko, co jest niezbędne do rozpoczęcia

pracy z nowym procesorem. Naj-

ważniejszym elementem zestawu jest

płytka ewaluacyjna MCB2100 z pro-

cesorem ARM Philips LPC2129 oraz

CD-ROM z dokumentacją zestawu,

przewodnikiem użytkownika, kartami

katalogowymi wszystkich istotnych

układów scalonych oraz ﬁrmowym

narzędziem do programowania proce-

sora bezpośrednio przez port szere-

gowy komputera o nazwie LPC210x

ISP Utility . Dla wielu Czytelników

prawdziwym „daniem głównym” bę-

dzie udostępnione zintegrowane śro-

dowisko Keil Software o nazwie uVi-

sion w wersji 3 oraz wcześniejszej

– 2. Podstawowe funkcje interfejsu

uVision ( fot . 1 ) obejmują nie tylko

zaawansowany interaktywny edytor

kodu źródłowego zintegrowany z do-

skonałym debugerem i narzędziem do

programowania, ale także komplekso-

we zarządzanie całym projektem wraz

z indywidualną konﬁguracją całego

środowiska dla każdego z projektów.

Jakby tego było mało, uVision ofe-

ruje bardzo rozbudowany symulator

peryferii w którym nieocenioną rolę

pełni funkcja umożliwiająca zdeﬁnio-

wanie bardziej zaawansowanych „pu-

łapek” ( breakpoints ) w języku skryp-

towym opartym o składnię C. Dzięki

temu możemy dokładnie prześledzić

zachowanie się programu pod ką-

tem zmian, jakie zachodzą w ukła-

dach peryferyjnych obsługiwanych

przez docelowy procesor i tworzony

na bieżąco program. Generowanie

przerwań zewnętrznych, symulacja

odbioru i nadawania danych przez

port szeregowy, symulacja napięcia

mierzonego na wejściu przetwornika

A/C, a nawet tak zawansowane sy-

mulacje jak odbiór i nadawanie da-

nych przez I 2 C, to niespotykane do

tej pory funkcje oferowane przez

uVision. Do pełni szczęścia dostaje-

my jeszcze (na licencji GNU) pakiet

narzędzi tj. kompilator i linker ﬁrmy

Cygnus uzupełniony przez rozbudo-

wane biblioteki wielu użytecznych

funkcji niezbędnych przy codziennej

pracy. Dysponując dowolnym zasi-

laczem małej mocy (6 V/150 mA),

tzw. „prostym” kablem do transmisji

szeregowej (DB9F/DB9M) oraz kom-

puterem PC, można od razu przystą-

pić do zabawy. A tej jest naprawdę

sporo, zważywszy na to, co oferuje

procesor Philipsa i jakie narzędzia

udostępnia producent zestawu.

Otrzymany do testów

zestaw ﬁrmy Keil

jest przeznaczony dla

wszystkich entuzjastów

mikrokontrolerów

z rdzeniem ARM. Układy te

są coraz bardziej popularne

nie tylko w zastosowaniach

profesjonalnych, ale także

i na rynku amatorskim.

Doskonałe połączenie

prostoty podstawowej

aplikacji procesora

wraz z wyczerpującą

dokumentacją zestawu,

uzupełnioną multimedialną

prezentacją podstawowych

jego możliwości, pozwala

przełamać „pierwsze lody”

i wprowadzić użytkownika

w arkana projektowania

systemów z wykorzystaniem

najnowszych produktów

Philipsa.

Płytka startowa

Przejdźmy do krótkiego opisu

płytki ewaluacyjnej ( fot . 2 ). Jej głów-

nym elementem jest wyposażony

w rdzeń ARM7TDMI procesor z 256

kB wewnętrznej pamięci Flash, 16

kB wbudowanej SRAM, interfejs ISP

oraz dodatkowo bardzo przydatny

ASP ( In - Application Programming ),

który pracuje dzięki zapisanemu

w pamięci Flash-ROM boot - loadero-

wi . Dodatkowo układ ma wbudowa-

ne 2 porty CAN, 4-kanałowy szybki

Rys. 1

Elektronika Praktyczna 10/2004

P O D Z E S P O Ł Y

Fot. 2

cesora, a nie – jak to zwykle bywa

– do jego wewnętrznej magistrali.

Niestety płytka ewaluacyjna wcho-

dząca w skład kitu posiada jedynie

nieobsadzone punkty lutownicze pod

gniazdo interfejsu ETM. Nic nie stoi

na przeszkodzie, aby w bardziej za-

awansowanych zastosowaniach uzu-

pełnić brakujący element.

Rdzeń procesora jest zasilany na-

pięciem 1,8 V, a jego układy pery-

feryjne 3,3 V, jednak w aplikacjach

wymagających komunikacji w środo-

wisku peryferii pracujących na po-

ziomach TTL procesor sobie poradzi,

a to ze względu na akceptujące ten

zakres uniwersalne porty I/O, których

w przypadku LPC2129 mamy aż 46!

O ile 32-bitowa magistrala adresowa

procesora pozwala na teoretyczne ste-

rowanie obszarem aż 4 GB pamięci

czy I/O, o tyle LPC2129 umieszczo-

ny 64-wyprowadzeniowej obudowie

typu LQFP nie posiada odpowiednie-

go interfejsu. Ci, których interesują

aplikacje wykorzystujące tę cechę,

powinni skierować swoją uwagę na

bliźniacze procesory LPC2xxx, ale

z drugą cyferką „2” (np. LPC2292),

co oznacza, że mamy do czynienia

z wersją procesora w 144-pinowej

obudowie z wyprowadzoną magistra-

lami adresową i danych na zewnątrz

układu.

Na płytce oprócz układu ze-

wnętrznego pracującego oscylatora

znajduje się także kilka innych cie-

kawych układów, m.in. dwa szybkie

(do 1MBd) transceivery wbudowa-

nych w mikrokontroler portów CAN

(TJA1040). Na nie mniejszą uwa-

gę zasługują zastosowane na płytce

miniaturowe stabilizatory produkcji

STMicroelectronics z serii LD1117.

Dzięki bardzo niskiemu efektywnemu

spadkowi napięć przy konwersji (ty-

powo 1 V) możliwe jest zasilanie ca-

łej płytki ewaluacyjnej już napięciem

6 V. Dwa takie stabilizatory zapew-

niają zasilanie procesora oraz nielicz-

nych układów peryferyjnych, a do-

datkowy jeden dostarcza wymaganego

do pracy transceiverów CAN napięcia

5 V. Obsługa komunikacji poprzez

standardowe porty szeregowe przy

zastosowaniu procesora pracującego

przy obniżonym napięciu wymagała

zastosowania odpowiedniego niskona-

pięciowego podwójnego nadajnika/od-

biornika linii. Jego rolę pełni układ

MAX563, jak nietrudno się domyślić

– ﬁrmy Maxim. Jest 3-woltowa, nie-

co rozbudowana wersja popularnego

transceivera MAX232. Gwarantowana

10-bitowy przetwornik A/C z cza-

sem konwersji ok. 2,44 ms, 2 por-

ty szeregowe (w tym jeden z pełną

obsługą sprzętowego handshakingu ),

dwa porty SPI oraz – jak przysta-

ło na Philipsa – szybki sprzętowy

interfejs I 2 C (400 kB/s). Dwa 32-bi-

towe timery (z 4 niezależnymi kom-

paratorami oraz 4 pułapkami) oraz 6

wyjść typu PWM pozwolą rozwinąć

skrzydła wszystkim, którzy projektują

układy sterowania silnikami wielo-

fazowymi lub falownikami. Wbudo-

wany w mikrokontroler układ zegara

czasu rzeczywistego RTC oraz dodat-

kowy timer typu watchdog z pewno-

ścią okażą się niezbędne zwłaszcza

w krytycznych aplikacjach pracują-

cych w czasie rzeczywistym. Cieka-

wostką jest fakt, iż procesor może

współpracować z zewnętrznym oscy-

latorem z zakresu 1...30 MHz, a dla

tych, którzy chcieliby jeszcze szyb-

ciej, producent procesora wbudował

pętlę fazową PLL, dzięki której przy

dołączeniu zewnętrznego sygnału ze-

garowego z zakresu 10...25 MHz efek-

tywna częstotliwość procesora może

wynosić nawet do 60 MHz! Układ

LPC2129 posiada wbudowany port

JTAG, dzięki któremu jest możliwe

śledzenie i debugowanie pracy pro-

cesora, a multipleksowany charakter

interfejsu (za pomocą pinów portu

P1) pozwala na pełne wykorzystanie

wszystkich zalet pracy procesora, tak

jakby pracował on już w układzie

docelowym. Jeśli komuś nie wystar-

cza praca z JTAG-iem i śledzenie

pracy procesora na podstawie stanów

zewnętrznych pinów, może skorzystać

z dodatkowego interfejsu współpracu-

jącego z modułem Embedded Trace

Macrocell . To właśnie wbudowany

w strukturę ETM pozwala na „praw-

dziwe” śledzenie pracy procesora,

a to dzięki temu, że jest on bezpo-

średnio podłączony do rdzenia pro-

Elektronika Praktyczna 10/2004

P O D Z E S P O Ł Y

odróżniającą wspomniany już star-

ter-kit Keilaa od produktu Hiteksa

jest obecność sprzętowego interfejsu

JTAG, który podłączony do kompu-

tera poprzez standardowe gniazdo

Centronics (LPT) a np. płytkę ewa-

luacyjną MCB2100 pozwala na pełny

sprzętowy debugging w docelowym

układzie. Do obsługi interfejsu Hi-

tex proponuje zintegrowane środowi-

sko o nazwie HiTOP-5. Podobnie jak

w przypadku produktu Keila, IDE Hi-

teksa oferuje programiście wygodną,

a co najważniejsze, efektywną pracę,

tym razem jednak w uruchamianym

układzie docelowym. HiTOP-5 oferuje

nowoczesny, dla użytkownika syste-

mu Windows, wręcz intuicyjny IDE.

Do najistotniejszych cech oprogramo-

wania HiTOOL należy m.in.:

– Zaawansowane okno programu źró-

dłowego source window , w którym

użytkownik ma nie tylko możli-

wość śledzenia wykonywania pro-

gramu w języku wysokiego po-

ziomu, ale także dzięki opcji edit

możliwe jest bieżące dokonywanie

poprawek z poziomu języka C

i rekompilacja bez potrzeby prze-

łączania się do innego narzędzia,

a następnie powtórzenie symulacji

w układzie docelowym.

– Breakpoints, czyli pułapki, zarówno

te dotyczące kodu ( code breakpo-

ints ), jak i danych ( data breakpo-

ints ) mogą być od teraz nie tylko

ustawianie albo kasowane, ale tak-

że – co często jest wygodne – dez-

aktywowane, co w praktyce ozna-

cza, że dana pułapka nadal istnie-

je i jest widoczna w oknie źródła,

lecz debugger nie zatrzyma na niej

programu do momentu symulacji,

w której programista postanowi ją

ręcznie uaktywnić ( rys. 3 ). Bardziej

zaawansowane funkcje edytora pu-

łapek umożliwiają także np. zatrzy-

manie programu, kiedy zaznaczona

jako breakpoint instrukcja wykona-

na zostanie określoną ilość razy,

a nawet kiedy określona zmienna

w pamięci procesora zostanie zapi-

sana albo wywołana bez względu

na znajdujący się w analizowanej

linii warunek ( rys . 4 ). Co więcej,

każda pułapka może mieć dowol-

ną długość. Oznacza to, że można

zdeﬁniować warunek zatrzymania

programu w momencie, kiedy np.

podana struktura danych zostanie

w całości zapisana lub odczyta-

na przez program. W najbardziej

skomplikowanych przypadkach od-

najdywania błędów nieoceniona

Rys. 5

Rys. 3

może okazać się funkcja, w której

programista może zdeﬁniować całe

sekwencje warunków, które po wy-

konaniu się zatrzymają program

(opcja Deﬁne sequence w oknie

Breakpoints ).

– Oparta o wygodną strukturę drze-

wa, rozwĳalna lista zawierająca

wszystkie składniki całego projektu,

począwszy od plików źródłowych,

poprzez zadeklarowane przez użyt-

kownika zmienne i zdeﬁniowane

w projekcie funkcje ( rys . 5 ).

– Inteligentne okno podglądu watch

window , nie tylko samoczynnie

wyświetlające po aktywacji zmien-

ne lokalne aktualnie wskazywanej

w oknie źródła funkcji, lecz także

w przypadku bardziej złożonych

struktur, pozwalające rozwinąć wie-

lopoziomowo nawet najbardziej za-

gnieżdżone zmienne dzięki użyciu

struktury drzewa, podobnie jak to

ma miejsce w przypadku opisywa-

nego wcześniej widoku workspa-

ce ( rys . 6 ); w przypadku bardziej

złożonych podglądów użytkow-

nik może podzielić ją na grupy

i umieścić każdą z nich w osobnej

zakładce okna watch, a nawet na-

zwać ją według swojego uznania.

– Dla wszystkich, którzy chcieliby

prześledzić program na poziomie

asemblera, HiTOP oferuje m.in.

możliwość edycji komend programu

„na gorąco” w zakresie, który nie

wymaga ponownej kompilacji pro-

szybkość sygnałów na każdym kana-

le na poziomie 115200 bd, aktywny

obwód odbiornika nawet w trybie

shutdown (kiedy układ pobiera je-

dynie 10mA) oraz 3-stanowe wyjścia

TTL/CMOS odbiornika pozwalają na

bezpieczną komunikację procesora

z magistralą RS232. Płytka MCB2100

posiada dodatkowo wizualizację sta-

nów ośmiu wybranych pinów portu

P1 procesora w postaci miniaturo-

wych diod LED, sterowanych za po-

średnictwem niskonapięciowej „bra-

my” 74LV244. Sprawdzenie działania

wbudowanego w mikrokontroler prze-

twornika A/C przy pomiarze napięć

z zakresu 0...3,3 V jest możliwe

dzięki dodatkowemu potencjometrowi

z wygodnym pokrętłem, podłączone-

mu bezpośrednio do wejścia AIN0

przetwornika. Ponadto płytka posia-

da nieobsadzone gniazda z wypro-

wadzeniem pierwszych 24 uniwersal-

nych (typu GPIO) pinów osobno dla

portów P0, jak i P1 procesora oraz

niewielkie, ale przydatne przy pierw-

szych próbach prototypowe pole lu-

townicze o wymiarach 30x20 mm.

Do opisanego zestawu dystrybu-

tor dołączył dodatkowy produkt, tym

razem ﬁrmy Hitex. Jest to alterna-

tywne środowisko m.in. do obsługi

narzędzi do uruchamiania złożonych

aplikacji, także dla procesorów ARM

Philipsa w tym opisanego LPC2129.

Zasadniczą, czysto praktyczną cechą

Rys. 6

Rys. 4

Rys. 7

Elektronika Praktyczna 10/2004

P O D Z E S P O Ł Y

Rys. 8

lub cykliczny) czy momentu rozpo-

częcia śledzenia, dodatkowo użyt-

kownik ma możliwość powiązania

śledzenia ze zdeﬁniowanymi przez

siebie warunkami, np. kiedy śledzo-

ne i zapisywane w buforze mają być

tylko określone operacje dostępu do

zmiennych, albo peryferii, albo roz-

poczęcia śledzenia w momencie wy-

stąpienia określonego warunku, np.

wykonania żądnej funkcji.

– HiTOOL-5 umożliwia także tak

zaawansowane funkcje deﬁniowa-

nie własnych widoków (okien)

zawierających tylko interesujące

programistę dane, np. tylko wy-

brane rejestry SFR procesora albo

obszary peryferii nazwane w tym

przypadku tak jak sami sobie tego

zażyczymy. Operację tę wykonuje

się, deﬁniując za pomocą proste-

go w składni skryptu, którego in-

tuicyjność i prostota pozwalają na

korzystanie nawet przez początku-

jących użytkowników.

Jeszcze nie zdążyliśmy przyzwy-

czaić się do opisanego środowiska

Hiteksa w wersji 5, a producent już

zapowiada kolejną wersję swojego

produktu, tj. 5.1, w której znajdą się

dodatkowo:

– możliwość przygotowania pełnej

emulacji programu prosto z pli-

ków utworzonych przez kompilator

i linker (bez konieczności genero-

wania plików dla symulatora),

– rozszerzone deﬁniowanie skryp-

tów, gdzie użytkownik ma możli-

wość ich wykonania poprzez wy-

godne i szybkie ich wywołanie

z dodatkowego elementu typu li-

stbox umieszczonego w wybranym

menu przycisków,

– tzw. HiSCRIPT log , który na bieżą-

co informuje użytkownika o wyko-

nywanych w programie poleceniach

w zrozumiałym dla niego języku,

– w opcji Trace można m.in. do-

datkowo wyświetlić okno source

pokazujące aktualnie wykonywaną

instrukcję w języku wysokiego po-

ziomu, nawet typowe przewĳanie

okna trace skutkuje jednoczesnym

aktualizowaniem zawartości okna

kodu źródłowego.

Te i wiele innych funkcji znajdzie-

cie w opisywanym pakiecie, do któ-

rego zapoznania gorąco namawiam.

Sławomir Surowiński

Informacje dodatkowe

Zestaw ewaluacyjny z pakietem ﬁrmy Hitex

udostępniła redakcji ﬁrma Silica, tel.: (22)

640-23-51, fax: (22) 640-23-54, silica.

warszawa@avnet.com.

gramu (np. kasowanie wybranych

instrukcji za pomocą wypełniania

ich poleceniem pustym NOP albo

ręczna zmiana atrybutów poszcze-

gólnych instrukcji), ręczną moż-

liwość zmiany wartości rejestrów

oraz ﬂag, niezwykłe łatwą obser-

wację tych ostatnich dzięki auto-

matycznemu wyróżnianiu w przy-

padku zmiany ich wartości od

ostatniej pułapki.

– Inna przydatna opcja oferowana

przez HiTop-5 to okno podglą-

du/edycji rejestrów SFR procesora,

w którym w kontrolowany przez

środowisko sposób, można zmie-

niać wartości wybranych rejestrów

specjalnych w dozwolonych war-

tościach, a przy tym z kontek-

stowym podglądem ich znaczenia

i pełnionej w systemie funkcji

z wywołaniem podręcznej pomocy

o wybranym rejestrze SFR włącz-

nie ( rys . 7 ).

– Umożliwiająca bardziej wnikliwe

śledzenie programu opcja Trace po-

zwala np. na wyświetlenie w sto-

sownym oknie ( rys . 8 ) tzw. ramek

( frames ) w postaci tabeli ( line di-

splay mode ), gdzie dla ułatwienia

program automatycznie zaznacza

np. wszystkie skorelowane z daną

instrukcją wysokiego poziomu ram-

ki, podobnie postępując w przy-

padku dostępu do danych, instruk-

cji ich zapisu lub odczytu.

Drugim sposobem wyświetlania

jest tzw. instruction mode , w którym

wszystkie instrukcje pokazane są jako

zdekompilowane z przydzielonymi do

nich automatycznie operacjami R/W

na danych. Dodatkowy tryb podglą-

du tzw. Raw Trace Mode pokazuje

wszystkie ramki w sposób, w jaki

zostały one zarejestrowane, czyli każ-

da z linii tabeli pokazuje operacje

wykonane przez procesor w trakcie

dokładnie jednego cyklu maszyno-

wego. Oprócz podstawowych funkcji

podstawowych, takich jak określenie

zachowania się bufora trace (ciągły

Elektronika Praktyczna 10/2004

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: