Fakultt I Elektro- und Informationstechnik Fachgebiet Industrieelektronik & Digitaltechnik
Mikroprozessor-Experimentier-System
mit einem 8051-Mikrocontroller
Handbuch Version 2.0 vom 25.09.2008
FH Hannover, Fakultt I Elektro- und Informationstechnik, Fachgebiet Industrieelektronik & Digitaltechnik
Inhalt 1 Einleitung........................................................................................................................... 3 2 Hardware............................................................................................................................ 4
2.1 bersicht .................................................................................................................... 4 2.2 Lageplan..................................................................................................................... 5 2.3 Schaltplan................................................................................................................... 6 2.4 Mikrocontroller AT89C5131A-M ............................................................................. 7 2.5 Spannungsversorgung ................................................................................................ 8 2.6 USB-Anschluss .......................................................................................................... 8 2.7 SPI Schnittstelle ...................................................................................................... 9 2.8 Analog-Digital-Wandler TLC549.............................................................................. 9 2.9 Serielle Schnittstelle nach RS-232 (COM-Port) ...................................................... 10 2.10 LC-Display............................................................................................................... 10 2.11 Eingabe-Taster ......................................................................................................... 11 2.12 Erweiterungsstecker ................................................................................................. 11 2.13 Datenbltter.............................................................................................................. 11
3 Software ........................................................................................................................... 12 3.1 Die Entwicklungsumgebung.................................................................................... 12 3.2 Installation des C-Compilers.................................................................................... 12 3.3 Zustzliche Dateien.................................................................................................. 13 3.4 FLIP-Installation ...................................................................................................... 14
4 Das erste Programm......................................................................................................... 17 4.1 Vorbereitung ............................................................................................................ 17 4.2 Make-Wizard ........................................................................................................... 17 4.3 Editor JFE ................................................................................................................ 21 4.4 Compiler starten....................................................................................................... 23 4.5 Flash-Programmierung starten................................................................................. 24
Einleitung 3
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1 Einleitung Das an der Fachhochschule Hannover entwickelte Mikroprozessor-Experimentiersystem MExS ist in drei Ausbaustufen verfgbar. Die vorliegende Version MExS-USB ist nur mit wenig externer Hardware ausgestattet. Sie ist zum Einstieg in die Welt der Mikrocontroller gedacht. Die Zielgruppe sind Studierende die praktische Erfahrungen in der Programmierung und der elektrischen Beschaltung von Mikrocontrollern sammeln wollen. Das Entwicklungssystem besteht aus den Komponenten: MExS-Board
Stecker-Netzteil
USB-Kabel
Handbuch
CD
Der eingesetzte Mikrocontroller vom Typ AT89C5131A ist ein Derivat aus der Familie der 8051-kompatiblen Mikrocontroller. Fr einfache Ein- und Ausgabeoperationen sind vier Taster und acht Leuchtdioden vorgesehen. Textausgaben sind auf einem LC-Display mglich. Es erlaubt die Ausgabe von bis zu 16 Zeichen pro Zeile auf insgesamt zwei Zeilen. Mit einem Analog-Digital-Umsetzer knnen analoge Spannungen eingelesen werden. Auf einer Steckleiste sind diverse Anschlsse des Mikrocontrollers heraus gefhrt, dadurch kann das System um zustzliche Hard-ware erweitert werden.
Der Mikrocontroller AT89C5131A besitzt 32 Kibibyte1 Programmspeicher und 256 Byte Datenspeicher, so dass der Anschluss externer Speicherbausteine nicht notwendig aber mglich ist. Der Speicher ist ein so genannter Flash-Speicher, der elektrisch gelscht werden kann und seinen Speicherinhalt auch ohne angelegte Versorgungsspannung behlt. Die Programmierung des Speichers erfolgt ber die USB-Schnittstelle.
Zur Programmerstellung wurde der C-Compiler der Firma Wickenhuser ausgewhlt. Hierbei handelt es sich um eine Demo-Version mit der Einschrnkung, dass die Gre des erzeugten Programmcode auf 8 Kibibyte beschrnkt ist.
1 Kibibyte (KiB) = 1024 Byte. Ein Kilobyte ist gleich 1000 Byte und in diesem Zusammenhang unzutreffend. Siehe auch Norm IEC 60027-2
4 Hardware
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2 Hardware 2.1 bersicht
ATMEL AT89C5131A-M
8-bit Analog-Digital-
Wandler
TLC549P
USB-
Schnittstelle
RS232-
Schnittstelle
LC-Display
2x16 Zeichen an Port 2
8 LED
an Port 0
4 Taster an Port 3
5 Volt
Spannungs-versorgung
Erweiterungs-
stecker
Abbildung 1: Blockschaltbild MExS-Board
Die Bestandteile des MExS-USB sind:
Mikrocontroller AT89C5131A
SPI-Schnittstelle mit Analog-Digital-Umsetzer
USB-Port
Serielle Schnittstelle nach RS-232
Textausgabe auf einem LC-Display
8 Leuchtdioden
Vier Taster
Erweiterungsstecker
Spannungsversorgung
Hardware 5
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2.2 Lageplan
ATMEL
AT89C5135A-M
USB-Port Serielle Schnittstelle Netzteilanschlu
Potentiometer mit Steckachse
roter Reset-Taster
blauer Programmier-
Taster
4 Eingabetaster
26 poliger Erweiterungs-stecker
8 rote Leuchtdioden
Abbildung 2: Lageplan
6 Hardware
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2.3 Schaltplan
Abbildung 3: Schaltplan
Hardware 7
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2.4 Mikrocontroller AT89C5131A-M Der AT89C5131A-M ist eine erweiterte Version eines 8051-Mikrocontrollers: 32 KiB Programmspeicher (Flash)
256 Byte Datenspeicher (RAM)
1 KiB zustzlicher Datenspeicher (ERAM)
Interrupt-Controller
Zeitgeber bzw. Zhler (Timer 0,1 und 2)
Watchdog Timer
USB-, RS-232-, I2C- und SPI-Interface
PCA, Programmable Counter Array
Tastatur-Anschluss
Programmable LED, programmierbare Stromquellen fr vier LED
ISP, In-System-Programming
Quarzfrequenz 16 MHz
Abbildung 4: Blockdiagramm AT89C5131A
8 Hardware
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2.5 Spannungsversorgung Das mitgelieferte Steckernetzteil erzeugt eine ungeregelte Ausgangsspannung im Bereich von 7 V bis 12 V. Auf dem MExS-Board befindet sich ein Spannungsregler vom Typ 7805, der eine feste Versorgungsspannung von 5 V erzeugt.
Abbildung 5: Spannungsversorgung
2.6 USB-Anschluss Der Mikrocontroller verfgt ber eine USB 2.0 konforme Schnittstelle. Der USB-Port wird zum Herunterladen von Programmen in den Mikrocontroller verwendet. Darber hinaus kann der USB-Port auch von eigenen Anwendungen genutzt werden.
Abbildung 6: USB-Port
Hardware 9
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2.7 SPI Schnittstelle Das Serial Peripheral Interface ist eine Schnittstelle zum einfachen Anschluss weiterer Schaltkreise an den Mikrocontroller. Die Kommunikation findet immer zwischen zwei Bausteinen statt. Beim SPI werden die Daten synchron bertragen. Der Mikrocontroller (Master) erzeugt den Sende- Empfangstakt und der Peripheriebaustein (Slave) erhlt diesen Takt ber die Leitung SCK. An einem SPI knnen viele Peripheriebausteine angeschlossen werden. Um einzelne Schaltkreise gezielt ansprechen zu knnen, besitzen sie einen Chip-Select-Pin (CS). Der Datenaustausch erfolgt ber die Leitungen MOSI (Master Out Slave In) und MISO (Master In Slave Out).
Auf dem SPI finden Schreib- und Leseoperationen immer gleichzeitig statt. Wenn der Master z.B. Daten an den Analog-Digital-Umsetzer schreibt, um eine AD-Umsetzung zu starten, liest er gleichzeitig das Ergebnis der vorherigen AD-Umsetzung ein.
Will der Master nur Daten schreiben ignorier
