Entwurf von Embedded Systems 2

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1 Entwurf von Embedded Systems 2 Themen am : Infineon XMC 2GO (mit XMC1100 MCU, Cortex M0), Chronos-Entwicklungssystem, (micro-) SD-Karten-Interfacing Bitte OHP-/Tafel-Notizen selbst mitschreiben! ES217-V5 Ulrich Schaarschmidt FH Düsseldorf, SS 2017 Quellenhinweise msp bit_ultralow_power_mcus/f/166.aspx ez430-chronos Development Tool User's Guide; TI SLAU292C (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 2 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 1

2 XMC 2 GO [Infineon 2014] (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 3 XMC 2 GO The XMC 2Go with the XMC1100 Microcontroller is a new budget-priced evaluation board equipped with an ARM Cortex -M0 CPU running on 32MHz, 64KB Flash and 16KB RAM. The XMC 2Go has a complete set of on-board devices, including an on-board debugger to immediately start code development. Build your own application and gadget with the XMC 2Go it fits perfectly fine on a breadboard. Or carry the XMC 2Go with you, it s shaped like a key chain. [ (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 4 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 2

3 XMC 2 GO, Summary of features XMC1100 (ARM Cortex -M0 based), Flash 64kB, RAM 16kB, 32 MHz CPU Clock, 64 MHz Timer Clock, On-board J-Link Lite Debugger (Realized with XMC4200 Microcontroller) Serial Wire Debug (SWD), Single Pin Debug (SPD), UART-to-USB Bridge (virtual COM) Power over USB (Micro USB), 2 Kanal USIC (UART, SPI, I2C, I2S, LIN), External Interrupts (via ERU), 6 Kanal AD-C (12-Bit Auflösung), 4 * 16 Bit Timer, Real Time Clock, Random Number Generator, ESD and reverse current protection 2 x user P1.0 und P1.1, Pin Header 2x8 Pins suitable for Breadbord [ (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 5 Blockdiagramm des XMC 2Go Kits (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 6 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 3

4 Klein aber oho (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 7 Literaturhinweise Mattathil,Sajan: Entwickelung einer tragbaren Schaltung zur Erfassung von EKG, Körpertemperatur und Sturzvorgängen mittels eines Beschleunigungssensors und Aufzeichnung der Daten auf einer SD Karte Praxisprojekt an der FH-Düsseldorf Nn: Microsoft Extensible Firmware Initiative FAT32 File System Specification (FAT: General Overview of On- Disk Format) Version 1.03, Dec 6, 2000, Microsoft Corporation (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 8 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 4

5 SD und micro SD card (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 9 microsd Typ Speicherkarte, Halbleiterspeicher Kapazität microsd: 8 MB bis 64 GB microsdhc: 4 GB bis 64 GB microsdxc: 64 GB bis 2 TB Größe 11,0 mm 15,0 mm 0,7 mm Gebrauch mobile Geräte, u. a. MP3- Player, Mobiltelefon, Smartphone, Netbooks etc. Ursprung Entwickler SanDisk, SD Card Association (SDA) Vorstellung (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 10 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 5

6 Grober Aufbau einer SD-Karte (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 11 Mechanische Daten einer Standard SD Karte (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 12 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 6

7 Stromverbrauch einer SD Karte in verschiedenen Modi (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 13 Kontaktbelegung der SD Karte im SD Bus - Modus (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 14 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 7

8 Pull Up Widerstände für definierte Zustände (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 15 Kontaktbelegung der SD Karte im SPI Modus (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 16 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 8

9 SD Karten Register (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 17 Card Identification Register (CID) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 18 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 9

10 Card Specific Data (1/6) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 19 Card Specific Data (2/6) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 20 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 10

11 Card Specific Data (3/6) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 21 Card Specific Data (4/6) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 22 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 11

12 Card Specific Data (5/6) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 23 Card Specific Data (6/6) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 24 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 12

13 Ermittlung der Speichergröße Abstrakt: Speicherkapazität = READ_BL_LEN * C_SIZE_MULT * (C_SIZE+1) In C: Speicher Kapazität = BLOCKNR * BLOCK_LEN BLOCKNR = (C_SIZE+1) * MULT MULT = 2C_SIZE_MULT+2 (C_SIZE_MULT < 8) BLOCK_LEN = 2READ_BL_LEN (READ_BL_LEN < 12) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 25 SD Card Configuration Register (SCR) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 26 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 13

14 Operation Code Register (OCR) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 27 Anbindung über einen 74LVX125 an den Mikrocontroller (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 28 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 14

15 Anbindung des Write Protect Signals über einen Analog MUX an die MCU (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 29 Aufbau eines Befehls für den SPI Mode (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 30 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 15

16 Aufbau der Antwort (Response 1) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 31 Aufbau der Antwort (Response 2) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 32 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 16

17 Aufbau der Antwort (Response 3) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 33 Aufbau der Data Response (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 34 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 17

18 Daten - Format für Single Read, Single Write und auch für Multiple Block Read Bei Lese- und Schreibvorgängen muss der Datentransport von der SD Karte oder zu der SD Karte folgendermaßen aufgebaut sein: - das erste Byte gibt die Anfangsbedienung an. - Von Byte 2 bis Byte 513 enthält es die zu lesenden oder schreibenden Daten. - die letzten zwei Bytes beinhalten 16 Bit CRC Checksumme (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 35 Aufbau des Data Error - Tokens (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 36 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 18

19 63 Grundbefehle im SPI Mode (1/5) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D Grundbefehle im SPI Mode (2/5) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 38 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 19

20 63 Grundbefehle im SPI Mode (3/5) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D Grundbefehle im SPI Mode (4/5) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 40 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 20

21 63 Grundbefehle im SPI Mode (5/5) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 41 Application Specific Command in SPI Mode (1/2) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 42 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 21

22 Application Specific Command in SPI Mode (2/2) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 43 Zeitlicher Verlauf für Befehle mit Response 1 (R1) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 44 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 22

23 Zeitlicher Verlauf für Befehle mit Response 1b (R1b) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 45 Zeitlicher Verlauf für Befehle mit Response 2 (R2) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 46 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 23

24 Zeitlicher Verlauf für Befehle mit Response 3 (R3) Auslesen OCR Status (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 47 Zeitlicher Verlauf für den Befehl READ_SINGLE_BLOCK (CMD17) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 48 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 24

25 Zeitlicher Verlauf für den Befehl WRITE_BLOCK (CMD24) (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 49 Datenstruktur auf einer SD - Karte Microsoft Corporation Hardware White Paper Designing Hardware for Microsoft Operation Systems Microsoft Extensible Firmware Initiative FAT32 File System Specification (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 50 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 25

26 Kommunikation über USB mittels FTDI-Chip FT232RL (c) U.G. Schaarschmidt, HS D 51 HS Düsseldorf (c) U.Schaarschmidt 26