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)