B A D E N - W Ü R T T E M B E R G R E G I E R U N G S P R Ä S I D I E N Freiburg // Karlsruhe // Stuttgart // Tübingen Abt. 7 Schule und Bildung Fortbildungsmodule >> Elektrotechnik Präzisierung zu Modulbereich Mikrocontroller [E61] Teilmodul E611 Grundlagen Mikrocontrollertechnik (µc) Dieses Modul ist das Einstiegsmodul in die Welt der Mikrocontroller. Es vermittelt die notwendigen Einstiegshilfen in die Anwendung von Mikrocontrollern am Beispiel der weit verbreiteten 8051er µc Familie oder eines anderen überschaubaren Controller.( ATMEL / ARM M0 ) Für die notwendige weitere Vertiefung in dieses Thema sollte ein passendes System zur Verfügung stehen. Prinzipieller Aufbau eines Controllers Komponenten des µc besprechen Vorgehensweise bei der Beschaltung von µc klären ( Hardware Komponenten ) Einführung in eine Entwicklungssoftware Vorgehensweise bei der Programmierung in Assembler ( Maschinensprache) Einfache Beispielprogramme Grundlagen Elektronik PC Raum mit Entwicklungssoftware µc sinnvoll Elektronik-Labor Passendes uc-system µcontroller Hardwarebeispiele Das Teilmodul hat den Umfang von einem Tag und soll den Einstieg in die µc- Technik unterstützen und ermöglichen. Auf dieses Modul bauen die weiteren µc-module E61.x auf. Dauer: Datum: Referenten: ein Tag nach Absprache Reinhold Birk und andere µcontroller Blockschaltbild
- 2 - Teilmodul E612 C-Programmierung für µcontroller Dieses Modul bietet den Einstieg in die Programmierung von Mikrocontrollern mit der Programmiersprache C. Ein Schwerpunkt bildet die hardwarenahe Programmierung mit Zugriff auf Register (Special-Funktion-Register) des Controllers. Auch die Benutzung von ISR (Interrupt-Service-Routinen) wird behandelt. Der Schwerpunkt liegt somit auf den Besonderheiten der hardwarenahen C-Programmierung. Damit dies im gegebenen Zeitrahmen gelingt, sind grundlegende C-Kenntnisse notwendig. Dieses Modul baut auf dem Modul E611 (Grundlagen µcontroller ) auf. Wer keine Controllerkenntnisse mitbringt, sollte zuvor dieses Modul besucht haben. Hardwarenahe C-Programmierung Zugriff auf Register für IO, Timer Entwicklung von Interruptroutinen Einsatz von Softwaretreibern (Benutzung von Funktionen mit Variablenübergabe) Einbindung externer Hardware wie z.b. LC-Display Grundlegende µc-kenntnisse siehe Modul 611 Grundlagen C-Programmierung PC Raum mit Entwicklungssoftware passende Hardware Erweiterungshardware Hardwareerweiterungen für µcontroller Dieses Teilmodul hat den Umfang von 2 Tagen und setzt auf das Modul 611 auf. Einstieg in die hardwarenahe Programmierung in der Sprache C Einbindung ergänzender Hardwarekomponenten die einfache Kleinprojekte ermöglichen. Ausblick auf erweiterte Projekte für den Unterrichtseinsatz Referenten: Reinhold Birk und andere
- 3 - Teilmodul E613 µc mit 32bit Cortex-Kern Dieses Modul behandelt die Programmierung von 32 µcontrollern mit dem Cortex-M4-Prozessor-Kern. Diese Controller sind sehr leistungsfähig und sehr günstig. Deshalb werden diese µc immer häufiger eingesetzt. Die Einführung erfolgt hier direkt mit der Sprache C. Dabei wird industrietaugliche Hard- und Software zum Einsatz kommen. Die Teilnehmer unterschiedlicher Schularten werden Soft- und Hardware kennenlernen und unterrichtstaugliche Anwendungen erstellen. Einführung in die 32bit µc Anhand von praktischen Übungen und Beispielen den Einstieg in das Handling der Softwarepakete erlernen. Anhand von praktischen Beispielen und Übungen Programme schreiben, debuggen und auf die Zielhardware aufspielen Problemstellungen aus der Welt der Mechatronik und Elektronik Benutzung intelligenter Sensoren auf Basis serieller Kommunikation wie IIC, SPI Projekthafte didaktische Lösungen orientieren sich am Lernfeldkonzept sowie den Inhalten der Fachschulen. ARM Trainingsplatine, Digitale und analoge Bausteine, Grundlegende Kenntnisse der Sprache C. Hardware uc Cortex PC Raum mit Software zur Programmentwicklung und Download. Z.B. KEIL Einarbeitung in die Entwicklungsumgebung mit Debugger mit Übungsbeispielen Download und Test der Programme auf der 32 bit µc-cortex-m4-hardware Referenten: Reinhold Birk und andere
- 4 - Teilmodul E614 Mikrocontrollerprogrammierung für EGS mit Technischen Richtlinien!!NEU!! Dieses Modul zeigt die Intentionen und den Einsatz der Bibliotheksfunktionen aus der neuerstellten technischen Richtlinie FA205 für den Geräteberuf EGS. Die Fortbildung geht auf folgende Aspekte ein: Vorstellung der Technischen Richtlinien. Auswirkung auf die zentrale Abschlussprüfung Praktischer Einsatz mit den drei ausgearbeiteten µc-systemen: ARDUINO mit IDE ARDUINO AVR ATmega mit IDE ATMELStudio 8051er mit IDE Keil C-Kenntnisse und Grundwissen in der Funktionsweise von µc (z.b. Modul E612) sind von Vorteil und erforderlich. Zielgruppe sind Teilnehmer (techn. und wissenschaftliche KollegInnen) die Controllertechnik vorzugsweise im EGS Beruf Verwendung Bibliotheksfunktionen der Technischen Richtlinien FA205 im Unterricht und zur Prüfungsvorbereitung sowie Prüfungserstellung C-Programmierung Controller Unterrichtsbeispiele (Interruptroutinen, LC Display, RS232, IIC, ) µc Arduino steuert Schrittmotor Elektrotechnisches Grundwissen Grundwissen in der Programmiersprache C Kenntnisse im Umgang mit µc Eigenes Notebook sehr wünschenswert Mobiler Roboter µc8051er PC Raum mit Entwicklungssoftware, Internetzugang, Hardware ARDUINO, AVR, 8051 Sinnvoll: Oszilloskop, Multimeter, Labornetzgerät Einarbeitung in Bibliotheksfunktionen FA205 noch offen Referenten: K. Baier, R. Rahm, G. Albrecht, R. Birk; G. Neumaier
- 5 - Teilmodul E615 Bussysteme mit µcontroller Serielle Datenübertragung ist inzwischen in der Welt der Elektronik ein fester Bestandteil. Dieses Modul bietet den Einstieg in die gängige Bustechnologie die im Bereich der µcontroller zum Einsatz kommen. Das sind RS232 (auch virtuelle COM), IIC=I2C, SPI und CAN. Diese Systeme dienen der Datenübertragung vom µc zum PC, zu externen ICs, zwischen µcontrollern und Elektronikkomponenten wie Sensoren und Aktoren. Für die Controllerprogrammierung kommt die Sprache C zum Einsatz. Deshalb ist es hilfreich, wenn die Inhalte von Modul E611(Grundlagen µc) und Modul E612 (C-Programmierung für µc) bekannt sind. Kommunikation PC - µc über RS232 auch mit virtueller COM-Schnittstelle (USB) Kommunikation mit IIC- Bausteinen wie z.b. Sensoren Datenaustausch über SPI µc- µc Datenaustausch über CAN zwischen CAN-Knoten Controllerkenntnisse aus Modul E611 und E612 Grundkenntnisse Bussysteme IIC-Trainingsplatine PC Raum mit Entwicklungssoftware Controllersystem mit busfähigen Zusatzkomponenten Dieses Teilmodul hat den Umfang von 2 Tagen und setzt auf das Modul CAN Knoten mit angesteuerter Hardware E611 und E612 auf. Anwendung der oben genannten Bussystemen Einbindung ergänzender Hardwarekomponenten die Unterrichtsprojekte ermöglichen. noch offen Referenten: R. Birk A. Busch G. Neumaier und andere