Средства разработки и отладки адаптера eZ430-F2013
Ю.Р. Никитин,
П.В. Лекомцев
Изучение микроконтроллера MSP430F2013 и адаптера eZ430-F2013
Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1
по дисциплине «Микропроцессорная техника» для студентов направлений 150900.62 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и 220100.62 «Системный анализ и управление»
Ижевск 2011
УДК 004.416(07)
ББК 32.973.26-04
Н62
Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры «Мехатронные системы» (протокол № 9 от 20.04.2011)
Рецензент: канд. техн. наук, доцент кафедры «Мехатронные системы» С.А.Трефилов
Никитин Ю.Р., Лекомцев П.В.
Изучение микроконтроллера MSP430F2013 и адаптера eZ430-F2013: Методические указания к выполнению лабораторной работы № 1 по дисциплине «Микропроцессорная техника» для студентов направлений 150900.62 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и 220100.62 «Системный анализ и управление». – Ижевск, База учебно-методических материалов ИжГТУ, 2011. – 24 с. Регистрационный номер 1319/ , 1375 кБ.
Данные методические указания к выполнению лабораторной работы № 1 по дисциплине «Микропроцессорная техника» предназначены для студентов направлений 150900.62 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и 220100.62 «Системный анализ и управление».
В методических указаниях сформулировано задание на данную лабораторную работу, приведен порядок выполнения работы в интегрированной среде разработки IAR Embedded Workbench for MSP430, рассмотрены средства разработки и отладки eZ430-F2013, архитектура микроконтроллера MSP430F2013, интегрированная среда разработки IAR Embedded Workbench for MSP430.
ã Ю.Р.Никитин, П.В.Лекомцев 2011
Содержание
Введение. 4
Задание. 4
1 Порядок выполнения работы.. 4
2 Структура и содержание отчета. 8
3 Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы.. 8
Литература. 9
Приложение А Средства разработки и отладки адаптера eZ430-F2013. 10
Приложение Б Архитектура микроконтроллера MSP430F2013. 11
Приложение В Интегрированная среда разработки IAR Embedded Workbench for MSP430. 17
Приложение Г Исходный текст программы управления светодиодом на ассемблере. 18
Приложение Д Кодирование символов в азбуке Морзе. 19
Введение
Микроконтроллеры широко применяются в автоматических системах во всех сферах жизни человека, например, в промышленности, на транспорте, в быту. Микроконтроллеры являются ядром системы управления роботов, мехатронных систем, автоматических устройств. Большой интерес вызывает активно развивающееся семейство микроконтроллеров MSP430 с флэш-памятью и сверхмалым энергопотреблением, производимых корпорацией Texas Instruments. В рамках данной лабораторной работы предусмотрено изучение представителя данного семейства – микроконтроллера MSP430F2013, комплекса программно-аппаратных средств eZ430-F2013, предназначенного для отладки программ и схемотехники, знакомство с архитектурой микроконтроллера MSP430F2013.
Задание
1. Ознакомиться с отладочной платой eZ430-F2013.
2. Изучить структуру микроконтроллера MSP430F2013.
3. Изучить и настроить среду отладки и программирования микроконтроллеров IAR Embedded Workbench.
4. Загрузить и выполнить тестовую программу. Тестовая программа производит переключение светодиода через задержку времени, задаваемую в цикле. Тестовая программа управления светодиодом на ассемблере приведена в приложении Д.
5. Выполнить индивидуальное задание: разработать алгоритм и программу управления светодиодом. Закодировать свою фамилию в азбуке Морзе. Кодирование символов в азбуке Морзе приведено в приложении Е.
6. Оформить отчет по лабораторной работе.
Порядок выполнения работы
Выполнение лабораторной работы состоит из следующих шагов.
Шаг 1 – запуск программы IAR Kick Start Embedded Workbench IDE.
На рабочем столе выберите в главном меню «\Программы\IAR Systems\IAR Embedded Workbench KickStart for MSP430 V3» пункт «IAR Embedded Workbench IDE». Перед Вами появится окно программы, приведенное на рисунке 1.
Рисунок 1 – Главное окно программы
Шаг 2 – создание и сохранение нового проекта.
Для создания нового проекта выберите пункт меню «Project>Create New Project». Появится диалоговое окно, показанное на рисунке 2, в котором Вы можете выбрать шаблон проекта. Выберите пункт «Empty project» для создания нового проекта с настройками по умолчанию и нажмите «ОК».
Рисунок 2 – Диалоговое окно создания нового проекта
Далее появится стандартное диалоговое окно «Сохранить как», укажите местоположение создаваемого проекта в папке проекта и его имя, нажмите «Сохранить». Файл проекта с расширением «.ewp» создается в папке проекта и содержит настройки Вашего проекта. Проект появится в окне «Workspace», показанном на рисунке 3.
Рисунок 3 – Окно рабочей среды
Перед тем как добавлять к проекту файлы необходимо сохранить рабочую область (среду). Выберите пункты меню «File>Save Workspace», укажите местоположение папки созданного проекта и введите имя файла рабочей среды, нажмите «Сохранить». Файл рабочей среды с расширением «.eww» будет содержать все проекты, которые Вы добавите к этой рабочей среде.
Шаг 3 – добавление файлов к проекту.
Добавьте к проекту файл на языке ассемблера «msp430x2xx_fet_1.s43» из демонстрационного примера включения-выключения пользовательского светодиода, который расположен в директории установки: «IAR Systems\Embedded Workbench 4.0\430\FET_examples\msp430x2xx».
Шаг 4 – настройка опций проекта.
В основном меню программы выберите пункт меню «Project>Options>General Options>Target». Укажите устройство «MSP430F2013» из предложенных в списке, как показано на рисунке 4. В этой же вкладке укажите, что исходные файлы Вашего проекта будут на языке ассемблера – поставьте галочку напротив «Assembler-only project».
Рисунок 4 – Выбор устройства
В опциях отладчика проекта укажите драйвер, определяющий режим отладки, «FET Debugger», как показано на рисунке 5. Отладка в режиме эмуляции флэш-памяти микроконтроллера реализуется программно-аппаратными средствами отладочной платы eZ430-F2013.
Далее в окне опций проекта выберите пункт меню «FET Debugger>Setup>Connection>TI USB FET»для использования USB-интерфейса, как показано на рисунке 6.
Рисунок 5 – Выбор драйвера программно-аппаратного отладчика
Рисунок 6 – Выбор интерфейса подключения устройства
Шаг 5 – компиляция проекта.
В основном меню для компиляции и компоновки исходных файлов Вашего проекта выберите пункт меню «Project>Rebuild All». В случае успешной компиляции можно запускать программу в отладчике.
Шаг 6 – отладка.
Для запуска отладчика C-SPY выберите пункт меню «Project>Debug». Отладчик С-SPY очистит флэш-память устройства и запишет в него объектный файл Вашего приложения. Для запуска приложения выберите пункт меню «Debug>Go», после чего пользовательский светодиод на целевой плате eZ430D начнет периодически включаться и выключаться.
Шаг 7 – изменение параметров цикла в тестовой программе для изменения частоты мигания светодиода в соответствии с индивидуальным заданием, демонстрация результатов работы преподавателю.
Структура и содержание отчета
В соответствии с заданием после выполнения лабораторной работы необходимо оформить и представить к защите отчет, содержащий следующие элементы и разделы:
- титульный лист;
- содержание;
- введение;
- задание на лабораторную работу;
- разработка схемы алгоритма решения задачи в соответствии с ГОСТ 19.701-90;
- разработка программы в соответствии с ГОСТ 19.401-78;
- результаты вычислительного эксперимента;
- выводы;
- список литературы (в соответствии с ГОСТ 7.0.5-2008).
Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы
Для успешной защиты лабораторной работы необходимо ответить на следующие контрольные вопросы преподавателя по теме выполненной работы:
- состав и назначение отладочной платы eZ430-F2013;
- общие сведения о микроконтроллере MSP430F2013;
- центральный процессор;
- система тактирования;
- энергосберегающие режимы;
- память;
- периферийные устройства;
- модуль 16-битного АЦП SD16_A;
- порты ввода-вывода;
- модуль USI;
- сторожевой таймер WDT+;
- таймеры;
- создание проекта, компиляция и отладка программы в среде разработкиIAR Embedded Workbench.
Литература
1. Analog, Embedded Processing, Semiconductor Company, Texas Instruments. URL: http://www.ti.com (дата обращения: 21.04.2011)
2. MSP430x2xx Family User’s Guide (SLAU144F) – руководство пользователя на англ.яз., 2010. URL: http://ti.com (дата обращения – декабрь 2010г.)
3. MSP430x20x1, MSP430x20x2, MSP430x20x3 MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER (SLAS491F) – техническое описание микроконтроллеров на англ. яз., исправл. 2011. URL: http://focus.ti.com/lit/ds/slas491f/slas491f.pdf (дата обращения – март 2011 г.)
4. Семейство микроконтроллеров MSP430x1xx. Руководство пользователя: Пер. с англ. – М.:Серия «Библиотека Компэла». ЗАО «Компэл», 2004. – 368 с. ISBN 5-98730-001-0.
5. Семейство микроконтроллеров MSP430x2xx. Архитектура, программирование, разработка приложений / пер. с англ. Евстифеева А.В. – М.: Додэка-XXI, 2010. – 544 с. ISBN 978-5-94120-221-9
6. Семенов Б. Ю. Микроконтроллеры MSP430: первое знакомство. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. – 128 с. ISBN 5-98003-265-7
Приложение А
(справочное)
Средства разработки и отладки адаптера eZ430-F2013
С помощью комплекта eZ430-F2013, внешний вид которого показан на рисунке А.1, выполненного в виде USB-устройства, можно не только ознакомиться с архитектурой MSP430, но и от начала до конца выполнить разработку устройства на контроллере MSP430F20xx. На сегодняшний день это самое компактное и недорогое решение среди средств разработки для контроллера MSP430.
Карта eZ430-F2013 подключается непосредственно к стандартному USB-порту компьютера, не требуя при этом никаких дополнительных кабелей и источников питания. В корпусе устройства размещаются интерфейсная плата эмулятора (MSP-EZ430U) и съемная основная плата с контроллером MSP430F2013 (MSP-EZ430D), которую можно легко заменить. Эта универсальность и отличает eZ430 от других систем подобного назначения. Устройство использует фирменный двухпроводный Spy-интерфейс отладки.
Рисунок А.1 – Адаптер eZ430
Плата эмулятора непосредственно взаимодействует с платой контроллера, и устройство будет обладать такими же электрическими характеристиками на выходе, что и проектируемое устройство. В интерфейсной части используются контроллер USB TUSB3410 и регулятор питания TPS77301, подающий напряжение 3 В. На плате контроллера располагается сам контроллер MSP430F2013 (причем контакты всех его 14 выводов полностью доступны и выведены на специальные контактные площадки с шагом 0,1 дюйм), а также пользовательский светодиод. Схема электрическая принципиальная eZ430-F2013 представлена в приложении А. Более подробную информацию о комплекте eZ430-F2013 можно получить на сайте производителя [1]. С другими вариантами записи и отладки готовых программ в память микроконтроллеров семейства MSP430 и средами программирования можно познакомиться в книге [6].
Приложение Б
(справочное)