Mikrocontroller. und. Göttingen, am Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 1

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1 Mikrocontroller und C Göttingen, am Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 1

2 Bestandteile der Programmiersprache C Kontrollstrukturen Operatoren Datentypen C Funktionen Linker Standardbibliothek Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 2

3 Einsatzgebiete für Mikrocontroller Konsumgüter-Elektronik (Fernseher, CD/DVD-Player, MP3-Player, Kühlschrank, Waschmaschine) KFZ-Elektronik (Motor-Steuerung, Antiblockier-System - ABS, Automatik-Getriebe, Airbag, Klimaanlage, Autoradio, Wegfahrsperre) Kommunikationstechnik (Handy, Telefon, Fax, Internet) PC-Technik (Maus, Tastatur, Monitor) Sicherheitstechnik (Zutrittskontroll-Systeme, Smart-Cards, Krankenkassen-Karte) Medizintechnik (Computer-Tomographie, Laser-Behandlung) Industrie (Sensorik, Steuerungstechnik, Regler, Antriebstechnik) Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 3

4 Aufbau eines Mikrocontroller-Systems Programm- Speicher Daten- Speicher CPU: I/O: Takt CPU Systembus Eingangssignale (z.b. Tasten) Ausgangssignale (z.b. Leuchtdiode) Central Prcessing Unit (Zentrale Verarbeitungseinheit) Input/Output (Ein-/Ausgangssignale) Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 4

5 Das Mikrocontroller-Software-Entwicklungs-System Mikrocomputer-Hardware: PIC-Mikrocontroller (Firma: Microchip Technology Inc.) Spannungsversorgung über Steckernetzteil PC mit Entwicklungsumgebung: MPLAB IDE (Microchip), C-Compiler MPLAB C18 Programmiergerät/Debugger: MPLAB PICkit3 Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 5

6 Mikrocontroller-System Leuchdiode Port A Port C Spannungsversorgung PIC18F Port B Port D Port E Taster Leuchdiode Taster Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 6

7 Der Mikrocontroller mehr Details PORTA.. PORTE bis zu 36 I/O-Pins A/D-Wandler (10 Bit) Timer0/1/2, Timer3 (1x8 Bit, 3x16 Bit) Compare/Capture/ PWM-Module 1/2 Parallel Slave Port Komparator-Modul Spannungsreferenz Power-on Reset Power-up Timer 8x8 Hardware Multiplizierer USART CPU Programmspeicher (32 KB Flash) Datenspeicher (1536 Byte RAM) Oszillator Start-up Timer 256 Byte EEPROM Synchronous Serial Port Interner Oszillator PLL Brown-out Reset Watchdog Timer Interrupt-Controller In-Circuit-Serial- Progr./Debugging Low-Voltage Programming Low Voltage Detect Koppelung aller On-Chip-Peripherie-Baugruppen über Spezial-Funktions-Register (SFR), d.h. spezielle Datenspeicherzellen I/O-Pins Datenrichtung: TRISA, TRISB, TRISC,... (1 = Input, 0 = Output) Datenausgabe: LATA, LATB, LATC,... Dateneingabe: PORTA, PORTB, PORTC Bit-Adressierung: PORTBbits.RB0 Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 7

8 Software-Entwicklung - Schritte 1. Entwicklungsumgebung starten 2. Ein neues Projekt anlegen: Project\New... (micro, D:\micro\), View\Project 3. Microcontroller auswählen: 18F Quelldatei öffnen und speichern File\Add New File to Project... (micro.c) 5. Quelltext eingeben 6. Programm übersetzen: Project\Make 7. Testen: Debugger\Select Tool\MPLAB PICkit 3 Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 8

9 'Hello World' für Mikrocontroller #include <p18f4520.h> #pragma config OSC = ECIO6, WDT = OFF, PBADEN = OFF #pragma config LVP = OFF, PWRT = OFF void main(void) { // Initialisierung LATC = 0; TRISC = 0; // Endlos-Schleife while(1) { if (PORTBbits.RB0 == 0) LATC = 0; else LATC = 0xFF; } } // Ausgangssignale = LOW // PORTC = Output Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 9

10 Programmier-Übungen 1 LEDs Ein-/Ausschalten per Tastendruck Blinkende LEDs Pause-Funktion, Test mit Simulator und Stop-Watch Lauflicht mit LEDs Einsatz-Verschiebe-Operator Tonausgabe mit Beeper am Port-Pin RB4 TRISBbits.TRISB4 = 0; // Initialisierung LATBbits.LATB4 = 0; // Ausgabe LOW-Pegel void pause(unsigned int ende) { unsigned int lauf = 0; while (lauf < ende) { lauf++; } } char led = 1; led = led << 1; if (led == 0) led = 1; Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 10

11 A/D-Wandler AN0 AN1 AN2 AN3 AN4 : : AN12 VDD VSS ADC-Takt CHS3:CHS0 VCFG1:VCFG0 ADCS2:ADCS0 Sampling Switch GO/DONE ACQT2:ACQT0 void init_adc(void) { // set ADC-Takt-Frequenz (bzw. Periodendauer) ADCON2bits.ADCS0 = 1; ADCON2bits.ADCS2 = 1; // set Aquisition-Time ADCON2bits.ACQT1 = 1; // ADC On ADCON0bits.ADON = 1; } C HOLD V AIN V REF+ V REF- Takt Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 11 ADON ein/aus 10 Bit ADC Start/Ende T ACQ Ergebnis Ende 10 ADCRESH / ADCRESL ADIF unsigned char ad_val(void) { } ADFM ADCON0bits.GO = 1; // Start ADC while(adcon0bits.go == 1); return ADRESH;

12 Programmier-Übungen 2 Drehpoti-Abfrage und Ausgabe auf LEDs Veränderung Lauflichtgeschwindigkeit über Drehpoti pause(10000+ad_val()*128); Veränderung Tonausgabe über Drehpoti Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 12

13 LCD-Anzeige, Programmierübung 3 PIC RD0..RD7 RE0 RE1 RE2 LCD D0..D7 RS R/W EN Vdd Vo Vss 10kΩ 330Ω 16 Zeichen x 2 Zeilen 5x8 Punkte/Zeichen (= 1280 Punkte) Anzeige von Meldungen in der LCD-Anzeige Einsatz eines C-Moduls: lcd.c + lcd.h #include "lcd.h" rom const unsigned char * string1 = "FH HAWK Fak. N"; unsigned char string2[] = "000"; init_lcd(); write_lcd_rom(0, 0, string1); write_lcd_ram(1, 4, string2); Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 13

14 LCD-Anzeige Teil 2 Anzeige von Variablen (Drehpoti) in der LCD-Anzeige Einsatz von Funktionen der Standard-Bibliothek #include <stdlib.h> #include <string.h> char test; itoa(ad_val(), string3); write_lcd_rom(1, 4, "000"); test = strlen(string3); write_lcd_ram(1, 7-test, string3); pause(10000); Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 14

15 Mikrocontroller - Vielfalt viele Anwendungen = viele Anbieter = viele Architekturen Microchip: PIC12/PIC16/PIC18/ PIC24/dsPIC/PIC32 Renesas: RL78/78K0/78K0R/ R8C/SuperH/V850/RX Infineon: 8051/C166/TriCore Atmel: AVR8/AVR32/8051 Texas Instruments: MSP430/C2000/Cortex-M3 NXP Semiconductors: 8051/ARM7/ARM9/ Cortex-M0/Cortex-M3 Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 15

16 Weitergehende Informationen Heiko Böhmer, Dipl.-Ing. 16