Разработка встроенных систем с помощью микроконтроллеров PIC. Принципы и практические примеры

Автор: Тим Уилмсхерст
Год издания: 2008
Издательство: МК-Пресс, КОРОНА-ВЕК
Язык: русский
Размер: 14,70 Мб
Страниц: 543
Формат: DJVU
ISBN: 978-5-903383-61-0
Благодаря полезным примерам и иллюстрациям, эта книга дает глубокие познания в сфере проектирования систем с помощью микроконтроллеров PIC, а также - программирования этих устройств на ассемблере и С. Подробно рассмотрены микроконтроллеры 16F84A, 16F873A и 18F242. Даны примеры реальных проектов, включая модель робота, выполненного в виде транспортного средства с автономным управлением. Дополнительно рассматриваются такие вопросы повышенной сложности, как применение устройств в сетевой среде и построение операционных систем реального времени.
Содержание:
Введение
ЧАСТЬ 1. ВВЕДЕНИЕ В ПОНЯТИЕ «ВСТРОЕННЫЕ СИСТЕМЫ»
Глава 1. Миниатюрные компьютеры, невидимый контроль
1.1. Встроенные системы в сегодняшнем мире
1.2. Несколько примеров встроенных систем
1.3. Основы компьютеров
1.4. Микропроцессоры и микроконтроллеры
1.5. Компания Microchip и микроконтроллер PIC
1.6. Знакомство с микроконтроллерами PIC на примере семейства 12
1.7. Микроконтроллер Freescale
ЧАСТЬ 2. СИСТЕМЫ С МИНИМАЛЬНОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬЮ И PIC® 16F84A
Глава 2. Знакомство с семейством Р1С® 16 и микроконтроллером 16F84A
2.1. Семейство PIC 16 - общее представление
2.2. Обзор архитектуры микроконтроллера 16F84A
2.3. Обзор технологий памяти
2.4. Память микроконтроллера 16F84A
2.5. Некоторые вопросы синхронизации
2.6. Подача питания и сброс
2.7. Микроконтроллер Atmel AT89C2051
2.8. Встроенная схема сброса микроконтроллера 16F84A
Глава 3. Параллельные порты, электропитание и генераторы синхроимпульсов
3.1. Основная идея - параллельный ввод-вывод
3.2. Технические вызовы, связанные с параллельным вводом-выводом
3.3. Подключение к параллельному порту
3.4. Параллельные порты PIC 16F84A
3.5. Генератор синхроимпульсов
3.6. Электропитание
3.7. Аппаратный проект электронной игры в пинг-понг
Глава 4. Начнем программировать - введение в Ассемблер
4.1. Основная идея - что программы делают, и как мы их создаем
4.2. Набор команд семейства PIC 16 и немного больше об арифметико-логическом устройстве (АЛУ)
4.3. Ассемблеры и формат программы на Ассемблере
4.4. Создание простых программ
4.5. Настройка среды разработки
4.6. Вводное занятие по MPLAB
4.7. Введение в имитацию
4.8. Загрузка программы в микроконтроллер
4.9. Что делают другие - краткое сравнение наборов команд CISC и RISC
4.10. Двигаемся дальше - формат набора команд семейства PIC 16
Глава 5. Компоновка программ, написанных на языке Ассемблера
5.1. Основная идея - построение структурированных программ
5.2. Управление последовательностью выполнения команд - переходы и подпрограммы
5.3. Генерирование временных задержек и интервалов
5.4. Работа с данными
5.5. Введение в логические команды
5.6. Введение в арифметические команды и флаг переноса
5.7. Приручение сложности Ассемблера
5.8. Дополнительные возможности использования имитатора MPLAB
5.9. Программа электронного пинг-понга
5.10. Выполнение программы электронного пинг-понга на имитаторе - учебное упражнение
5.11. Что делают другие - графические имитаторы
Глава 6. Работа со временем: прерывания, счетчики и таймеры
6.1. Основная идея - прерывания
6.2. Работа с прерываниями
6.3. Основная идея - счетчики и таймеры
6.4. Применение таймера 0 в 16F84A на примере электронного пинг-понга
6.5. Сторожевой таймер
6.6. Режим бездействия
6.7. Что делают другие
6.8. Двигаемся дальше - время ожидания прерывания
ЧАСТЬ 3. БОЛЬШИЕ СИСТЕМЫ И PIC® 16F873A
Глава 7. Большие системы и PIC® 16F873A
7.1. Основная идея - PIC 16F87XA
7.2. Блок-схема 16F873A и его ЦП
7.3. Память 16F873A и карты памяти
7.4. «Специальные» операции с памятью
7.5. Прерывания в 16F873A
7.6. Генератор в 16F873A, сброс и электропитание
7.7. Параллельные порты в 16F873A
7.8. Инструментальные средства тестирования, диагностики и ввода в эксплуатацию
7.9. Внутрисхемный отладчик Microchip (ICD 2)
7.10. Применение 16F873A: АУСМ Derbot
7.11. Выгрузка, тестирование и выполнение простой программы с использованием ICD 2
7.12. Двигаемся дальше - 16F874A/16F877A: порты D и E
Глава 8. Человеко-машинные и физические интерфейсы
8.1. Основная идея человеко-машинного интерфейса
8.2. От ключей к малым клавиатурам
8.3. Светодиодные индикаторы
8.4. ЖК-индикаторы
8.5. Основная идея - формирование интерфейса с физическим миром
8.6. Некоторые простые датчики
8.7. Больше о дискретных входах
8.8. Исполнительные механизмы: электромоторы и сервоприводы
8.9. Организация интерфейса с исполнительными механизмами
8.10. Сборка АУCM Derbot
8.11. Применение датчиков и исполнительных механизмов - программа «слепой» навигации АУСМ Derbot
Глава 9. Дальнейшее исследование вопросов синхронизации
9.1. Основная идея - углубленное исследование вопросов, связанных со счетом и временной привязкой
9.2. Таймер 0 и таймер 1 в 16F87XA
9.3. Таймер 2 в 16F87XA, компаратор и регистр PR2
9.4. Модули сбора данных/сравнения/ШИМ (ССР-модули)
9.5. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
9.6. Программная генерация сигналов ШИМ
9.7. Использование ШИМ для цифро-аналогового преобразования
9.8. Измерение частоты
9.9. Управление скоростью в применении к АУСМ Derbot
9.10. Когда нет таймера
9.11. Режим бездействия
9.12. Куда двигаться дальше?
9.13. Сборка АУСМ Derbot
Глава 10. Начинаем изучать последовательный информационный обмен
10.1. Введение в последовательный информационный обмен: основная идея
10.2. Простые последовательные каналы связи - синхронный информационный обмен
10.3. Модуль главного синхронного последовательного порта (MSSP) 16F87XA в режиме SPI
10.4. Простой пример использования SPI
10.5. Ограничения, характерные для Microwire, SPI и простой синхронной последовательной передачи данных
10.6. Расширение возможностей синхронного последовательного канала связи, шина 12С
10.7. MSSP, сконфигурированный для 12С
10.8. Применение 12С в АУСМ Derbot
10.9. Оценка синхронного последовательного информационного обмена и введение в асинхронный информационный обмен
10.10. Адресуемый универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (USART) в 16F87XA
10.11. Реализация последовательной связи без использования последовательного порта - «битовые серии»
10.12. Сборка АУСМ Derbot
Глава 11. Сбор и манипулирование данными
11.1. Основная идея - аналоговые и дискретные величины, их сбор и использование
11.2. Система сбора данных
11.3. Модуль АЦП в PIC® 16F87XA
11.4. Использование АЦП в программе замера освещенности АУСМ Derbot
11.5. Некоторые простые методы манипулирования данными
11.6. Программа поиска источника света для АУСМ Derbot
11.7. Модуль компаратора
11.8. Применение схем Derbot для измерительных целей
11.9. Конфигурирование АУСМ Derbot в качестве светопоискового робота
ЧАСТЬ 4. БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ И PIC® 18FXX2
Глава 12. Более сложные системы и PIC® 18FXX2
12.1. Основная идея устройств семейства PIC 18 и 18FXX2
12.2. Блок-схема 18F2X2 и регистр состояния
12.3. Набор команд семейства PIC 18
12.4. Память данных и специальные функциональные регистры
12.5. Память программ
12.6. Стеки
12.7. Прерывания
12.8. Электропитание и приведение в исходное состояние
12.9. Источники тактовой частоты
12.10. Введение в программирование 18F242
Глава 13. Периферийные устройства в PIC® 18FXX2
13.1. Основная идея периферийных устройств 18FXX2
13.2. Параллельные порты
13.3. Таймеры
13.4. Модуль сбора данных/сравнения/ШИМ (ССР)
13.5. Последовательные порты
13.6. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
13.7. Обнаружение падения напряжения
13.8. Применение устройств семейства 18 в АУСМ Derbot-18
13.9. 18F2420 и расширенный набор команд
Глава 14. Введение в язык C
14.1. Основная идея - почему C?
14.2. Введение в C
14.3. Компиляция программ на C
14.4. Компилятор MPLAB C18
14.5. Учебник по С18
14.6. Моделирование программы на C
14.7. Второй пример программы на языке C - программа Фибоначчи
14.8. Библиотеки MPLABC18
14.9. Дальнейшее чтение
Глава 15. Язык C и встроенная среда
15.1. Главная идея - перенос C во встроенную среду
15.2. Настройка и управление значениями разрядов
15.3. Больше о функциях
15.4. Больше о переходах и циклах
15.5. Использование таймера и периферийных устройств ШИМ
Глава 16. Получение и использование данных с помощью C
16.1. Главная идея - использование C для манипуляции данными
16.2. Использование АЦП в 18FXX2
16.3. Указатели, массивы и строки
16.4. Использование внешних устройств I2С
16.5. Форматирование данных для вывода на дисплей
Глава 17. Более глубокие знания языка C и его среды окружения
17.1. Основная идея - более глубокие знания C и его среды
17.2. Ассемблерные вставки
17.3. Контроль за выделением памяти
17.4. Прерывания
17.5. Пример прерывания на переполнение - мигание светодиодов на Derbot
17.6. Классы памяти и их применение
17.7. Код начальной загрузки: c018i. c
17.8. Структуры, объединения и битовые поля
17.9. Заголовочные файлы, специфичные для процессора
17.10. Идем дальше - компоновщик MPLAB и. map-файл
Глава 18. Многозадачность и операционная система реального времени
18.1. Основные идеи - вызовы, связанные с многозадачностью и режимом реального времени
18.2. Обеспечение мультизадачности при использовании последовательного программирования
18.3. Операционная система реального времени (ОСРВ)
18.4. Диспетчеризация и диспетчер
18.5. Разработка задач
18.5.1. Определение задач
18.6. Защита данных и ресурсов - семафор
18.7. Куда мы будем двигаться дальше?
Глава 19. Операционная система реального времени Salvo™
19.1. Основная идея: Salvo - пример ОСРВ
19.2. Конфигурирование и использование ОСРВ Salvo
19.3. Написание программ для Salvo
19.4. Первый пример программы для Salvo
19.5. Использование прерываний, задержек и семафоров при работе с Salvo
19.6. Использование сообщений Salvo и повышение сложности ОСРВ
19.7. Пример программы с сообщениями
19.8. Накладные издержки ОСРВ
ЧАСТЬ 5. ВЗАИМНЫЕ СВЯЗИ И СЕТИ
Глава 20. Взаимные связи и сети
20.1. Основная идея: сети и связь
20.2. Инфракрасная связь
20.3. Радиосвязь
20.4. Локальная управляющая сеть (CAN) и локальная сеть взаимосоединений (LIN)
20.5. Встроенные системы и Internet
20.6. Заключение
Приложение 1. Набор команд микроконтроллеров PIC 16
Приложение 2. Электронный настольный теннис
Приложение 3. Подробности аппаратной реализации АУСМ Derbot
Приложение 4. Основные сведения об АУСМ Derbot
Приложение 5. Набор команд (не расширенный) микроконтроллеров PIC 18
Приложение 6. Основы языка C