praktikum mikrocomputertechnik

Praktikum Mikrocomputertechnik

Versuch 1: Einstieg in dieAssemblerprogrammierung mit dem

Microcontroller XC164

Labor: IE-Labor oder DT-Labor

Versuchsdurchfürhung am: ______________________

Teilnehmer: Gruppe: _________

Semester: _________

Student 1: _______________________________

Student 2: _______________________________

Testat: Datum: _______________________________

___________ Unterschrift: _______________________________

Bemerkungen:

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Praktikum Mikrocomputertechnik

Versuch 1:

Einstieg in die Assemblerprogrammierung

mit dem Mikrocontroller XC164

1 Versuchsinhalte

Vorbereitung:Aufgaben zur Vorbereitung finden Sie bei den Beschreibungen der einzelnen Versu-che.

Aufgabe 1: BlinkenGrundlegende Konfigurationen in einem Assembler-Programm werden vermittelt.

Aufgabe 2: Umgang mit dem DebuggerEs wird mit verschiedenen Speicherbereichen gearbeitet. Die einzelnen Schritte wer-den dann mit dem Debugger analysiert.

Aufgabe 3: LED Blinklicht mit Hilfe von Timern, LauflichtEs ist Ihre Aufgabe einen Timer zu konfigurieren, damit er in bestimmten Zeitabstän-den einen Interrupt auslöst. Mit diesem Interrupt soll eine LED getoggelt werden. Alsweiteren Schritt sollen Sie in der ISR (Interrupt Service Routine) ein Lauflicht realisie-ren.

Ausarbeitung:Nach Beendigung des Versuches haben Sie alle Arbeiten erledigt. Sie können dieAusarbeitung direkt nach dem Praktikumstermin abgeben. Die Ausarbeitung bestehtaus folgenden (für ein erfolgreiches Testat notwendigen) Komponenten:

○ Ausgefülltes Deckblatt○ Das am Ende befindliche, von Ihnen ausgefüllte Fragenblatt zur Theorie○ Am PC erstellte Flussdiagramme, Material aus der Vorbereitung (ggf.

Berechnungen, etc.)○ Ausdruck der Assemblerdateien zur Durchsicht. Entfernen Sie alle nicht

benötigten Routinen und Unterprogramme vor dem Ausdruck.○ Screenshots der in Aufgabe 2 definierten Speicher-Fenster

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2 Grundlagen

In diesem Abschnitt sollen die Grundlagen vermittelt werden, die zur Durchführung desPraktikumsversuches nötig sind.Im Anhang finden sich nützliche Tabellen um den XC164 richtig zu konfigurieren.

2.1 Allgemeines

Um Anwendungen mit dem Mikrokontrollersystem XC164 erstellen zu können, benötigensie folgende Hard- und Software, die ihnen im Industieelektonik-Labor an den entspre-chenden Arbeitsplätzen zur Verfügung steht:

XC164CS RapidIO Board (ist an jedem der Versuchsplätze vorhanden) Personal Computer Intronix Logicport (34 Channel Logic Analyzer) mit USB A-A-Verbindungskabel

2.2 Inbetriebnahme

2.2.1.) Erste Schritte

Sowohl der DAS Server (USB Treiber zur Kommunikation mit dem xC164 Boards) alsauch die Keil Entwicklungsumgebung sind auf allen PCs im Labor für industrielle Elektro-nik als auch in Labor für Digitaltechnik bereits installiert.

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2.2.2.) Die Keil Entwicklungsumgebung

Da über die KEIL-Entwicklungsumgebung die Versuchsprogramme im FLASH des µCon-trollers abgelegt werden, laufen eventuell vorhandene Programme Ihrer Vorgänger direktnach dem Anschluss los. Dies brauchen Sie nicht weiter zu beachten. Sobald Sie IhreSoftware das erste mal übertragen, werden die vorhandenen Programme gelöscht.

a.) Aufbau des Projektes

Nachdem Sie die Keil µVision3 Entwicklungsumgebung gestartet haben, öffnen Sie dasProjekt „PMC_Blinken“, das auf der WEB-Seite des Labors zum Versuch 1 herunter gela-den werden kann. Dieses Projekt beinhaltet bereits alle Settings, die zum Betrieb desxC164 in der vorhandenen Konfiguration benötigt werden. Des weiteren beinhaltet dasProjekt auch einen Programm-Rumpf mit den notwendigen Rahmen.

Folgende Source-Files sind in dem Projekt bereits eingebunden:

● START_V2.A66Dieses File beinhaltet die Initialisierung des xC164. Darunter befinden sich u.a. dieEinstellungen für die Taktfrequenz, Speicherbereiche, etc. Dieser Programmcodewird vor der Ausführung der eigenen Software ausgeführt.

● XC164.INCDieses File beinhaltet alle Kürzel für die Register des µC. Bitte beachten Sie, dassdie Bezeichnung verschiedener Register von den Namen des C167 abweicht. Bei-spielsweise haben die Register für die Steuerung der Timer andere Namen(„T3CON“ heißt beim xC164 nun „GPT12E_T3CON“). Die genaue Registerbe-zeichnung können Sie den beiden Manuals für den µC entnehmen. Eine PDF-Ver-sion finden Sie auf der WEB-Seite des IE-Labors. Registerbezeichnungen bitte imAssemblerprogramm immer groß schreiben - case sensitiv.

● MAIN.A66Dieses File beinhaltet den notwendigen Rumpf für Ihre eigenen Routinen. In die-sem File erstellen Sie Ihr Hauptprogramm sowie alle Unterprogramme, Interrupt-Routinen und Datenbereiche.

b.) Header

$SEGMENTED CASE MODV2 ; Definition des Speichermodells$MODINF (43) ; -“-$INCLUDE(XC164.inc) ; Einbinden der Registernamen

NCODE CGROUP ?PR?MAIN ; Definition ProgrammsettingsNCONST DGROUP ?NC?MAIN ; Definition Datensettings

ASSUME DPP1 : NCONST ; Pagedefinition DatenspeicherASSUME DPP3 : SYSTEM ; Pagedefinition Systemspeicher ; (Stack, Register, ...)

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c.) Programmbereich

?PR?MAIN SECTION CODE WORD 'NCODE'

main PROC NEARGLOBAL main

; Hier Hauptprogramm einfügen

main ENDP

; Hier Unterprogramme und ISR mit Header einfügen

?PR?MAIN ENDS

Um die Startadresse kümmert sich der Assembler zusammen mit der Initialisierungsdatei,die vor der Software ausgeführt wird. Nach dem Download der Software in den µC wirddie Software automatisch ausgeführt (bzw. steht im debugging-Modus zur Verfügung).

Die beiden Zeilen

?PR?MAIN SECTION CODE WORD 'NCODE' und?PR?MAIN ENDS

definieren Anfang und Ende des Code-Bereiches im Speicher.

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d.) Unterprogramme

Wenn Sie für die Lösung Ihres Problems Unterprogramme verwenden möchten, dann kön-nen Sie das nach folgender Syntax machen. Für „up_name“ wählen Sie einen passendenNamen für Ihre Routine. Bitte beachten Sie, dass vergebene Namen nicht doppelt vorkom-men dürfen. Das betrifft ebenfalls Sprungmarken, Datenbereiche oder definierte Konstan-ten. Jedes Unterprogramm wird mit einem Funktionskopf dokumentiert.

;-----------------------------------------------------------------------------------; Funktionsname: z.B. Warteschleife Version: wenn sinnvoll; Autor(en) wer es halt selber geschrieben hat Datum: ;-----------------------------------------------------------------------------------; Funktion: Beschreibt, was das Programm macht; (so 2-3 Zeilen kurze möglichst präzise Beschreibung);-----------------------------------------------------------------------------------;; Übergabeparameter: R0 innere Schleife (z.B. Wertbereich: R0 = 0x0fff dh. xy ms); R1 äußere Schleife (ist Multiplikationsfaktor für R0);; Ergebnisparameter: - keine -;-----------------------------------------------------------------------------------; zerstörte Register: Rxy;-----------------------------------------------------------------------------------

up_name PROC NEAR

; Hier Unterprogramm-Code einfügen

ret

up_name ENDP

e.) Interrupt Service Routinen (ISR)

Für benötigte Interrupts können Sie folgendes Konstrukt verwenden:

;-----------------------------------------------------------------------------------; ISR-Name: Timer_T3 Version: wenn sinnvoll; Autor(en) wer es halt selber geschrieben hat Datum: ;-----------------------------------------------------------------------------------; Funktion: Beschreibt, was die ISR so macht; (so 2-3 Zeilen kurze möglichst präzise Beschreibung);-----------------------------------------------------------------------------------; Ergebnisparameter: Speicheradresse oder Register;-----------------------------------------------------------------------------------

isr_code PROC INTERRUPT = {Interrupt-Nummer} GLOBAL isr_code

; Hier den Code für die ISR eintragen

RETI

isr_code ENDP

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Welcher Interrupt verwendet wird, wird über die „Interrupt-Nummer“ definiert. WelcherWert hier eingetragen werden muss, entnehmen Sie bitte dem xC164 Handbuch, Teil 1(Volume 1 (of 2): System Units) auf Seite 5-12ff. Dieses Dokument finden Sie im Internetauf der Labor Homepage.Der Assembler übernimmt auch automatisch das Setzen der Interrupt Vektor Sprungtabel-le.

f.) Datenbereich

Um Daten (z.B. Tabellen oder Texte) in Ihrem Programmablauf verfügbar zu machen, ha-ben Sie die Möglichkeit diese in einem speziellen Datenbereich zu definieren:

?NC?MAIN SECTION DATA WORD 'NCONST'

name_word dw 0xA242

name_byte db 0x10

?NC?MAIN ENDS

Auch diese Daten werden im FLASH abgespeichert. Sie haben also aus Ihrem Assembler-programm keinen Schreibzugriff darauf.

Für die Ablage der Daten im RAM gibt es einen anderen Bereich:

?ND?MAIN SECTION DATA WORD 'NDATA'

RAM_ODD dsb 16 ; Speicherbereiche im RAMRAM_WORD dsw 16

?ND?MAIN ENDS

Im RAM ist keine Vorbelegung des Speichers wie z.B. im FLASH möglich. Es können nurSpeicherbereiche definiert werden.„dsb“ und „dsw“ stehen für „Define Storage Byte“ respektive „Define Storage Word“. Nachdem Einschalten des µC ist das RAM nicht initialisiert und die dort gespeicherten Wertesind mehr oder weniger zufällig. Hier müssen durch die Software zunächst Daten ge-schrieben werden, bevor sinnvoll gelesen werden kann.

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2.2.3.) Assemblieren, Herunterladen und Ausführen

Wenn Sie Ihr Programm so weit geschrieben haben, können Sie Ihr File assemblieren umeventuelle Fehler noch zu finden. Dazu klicken Sie bei geöffnetem File einfach auf folgen-des Icon:

Im Output Window sollten Sie bei erfolgreicher Übersetzung folgendes sehen:

Im nächsten Schritt müssen die übersetzten Files verlinkt werden und ein HEX-File für denDownload zum µC generiert werden. Eventuell noch nicht übersetzte Programmteile wer-den dann automatisch assembliert und mit verlinkt.

Hierzu betätigen Sie einfach folgendes Icon:

Im Output-Fenster sollten Sie nun in etwa folgenden Meldungen sehen:

Nun ist Ihr Programm bereit auf den µC übertragen zu werden.

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Das Programm wird durch Betätigen der Schaltfläche zum µC-Board übertragen. Da-durch wird der entsprechende FLASH-Bereich im xC164 gelöscht, das assemblierte Pro-gramm gespeichert und nach erfolgreicher Übertragung automatisch gestartet. Das Pro-gramm läuft nun, und Sie sollten die Ausgaben auf die LEDs sehen können. In der µVi -sion3 Umgebung erkennen Sie eine erfolgreiche Übertragung mit folgender Ausgabe:

2.2.4.) Debug-Möglichkeiten

Über die µVision3 Umgebung haben Sie verschiedene Möglichkeiten der Fehlersuche.

Bei laufendem Assembler-Programm kann man durch Betätigen des Icons in den De-bug-Modus wechseln. Durch erneutes Betätigen beenden Sie den Debug-Modus und sindzurück im Programmier-Modus

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Über folgende Icons können Sie verschiedene Funktionen aktivieren. Hier eine Liste deram meisten benötigten Funktionen:

Icon Funktion

Setzt den µC wieder in den Ursprungszustand und startet die Software neu.

Startet das Programm

Einzelschritt wird durchgeführt (Auch Unterprogramme werden imEinzelschritt-Modus ausgeführt)

Einzelschritt wird durchgeführt (ein eventuell vorhandenes Unterprogrammwird komplett ausgeführt und beim nächsten Befehl nach dem Rücksprungwieder auf Usereingabe gewartet.

Haltepunkt setzen

Alle Haltepunkte löschen

Alle Haltepunkte temporär abschalten

Im Hauptfenster können Sie die aktuelle Position im Code verfolgen. Im Fenster auf derlinken Seite werden alle Register dargestellt. Die Programmausführung erfolgt auf demµC, über die USB / JTAG Verbindung werden die entsprechenden Informationen an denPC übertragen.

Nutzen Sie diesen ersten Versuch, um sich mit den Funktionalitäten der Keil-µVision Um-gebung vertraut zu machen. Die nachfolgenden Versuche werden komplexer und dahersollten Sie mit Ihrem Handwerkszeug vertraut sein!

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Anzeigen des Speichers im µC

In der Keil Entwicklungsumgebung haben Sie eine einfache Möglichkeit den Speicher imMikrocontroller zu beobachten. Hierzu öffnen Sie im Debug-Modus im Menü „View“ ein„Memory Window“:

Stellen Sie sicher, dass etwas weiter unten im Menü „View“ der Haken bei „Periodic Win-dow Update“ gesetzt ist, da Sie sonst eventuelle Aktualisierungen nicht zeitnah im Fenstersehen.

Das Speicherfenster wird üblicherweise in die Statuszeile der Keil-Umgebung eingeblen-det. Der Übersichtlichkeit halber kann es aber auch abgedockt werden und z.B. auf dem 2.Monitor in passender Größe angezeigt werden.

Im Programm-Code haben die verschiedenen Speicherbereiche einen Namen, mit demSie im Code adressiert werden können. Dieser Name kann nun einfach in das Feld „Ad-dress:“ im Memory-Fenster geschrieben werden. Als Präfix muss nur das Zeichen „&“ ge-setzt werden, das dem Keil Debugger mitteilt, dass es sich um eine Adresse handelt.

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Mit der rechten Maustaste kann man im Speicher-Fenster ein Kontext-Menü anzeigen,über das verschiedene Darstellungsweisen gewählt werden können.Für das Praktikum dürften in erster Linie die Anzeigearten „Unsigned Char“, „UnsignedShort“ und „ASCII“ von Interesse sein. Gerne aber können Sie auch die anderen Artenausprobieren.

HINWEIS:

Wenn Sie mit einer Teilaufgabe fertig sind, ist es das einfachste, das gesamte Projekt zuschließen und auf Explorer Ebene zu kopieren und umzubenennen. Wenn Sie das Projektim kopierten Ordner wieder öffnen, sind alle zugehörigen Dateien und Einstellungen vor-handen und Sie können weiterarbeiten ohne die ursprünglichen Dateien zu verändern.

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2.3 Das Projekt ‘Basic‘

Sie müssen das Projekt als ZIP-File von der Labor Homepage herunterladen. Den Namendes Unterverzeichnisses können Sie nach Belieben ändern. Die Dateien im Verzeichnissollten Sie im Originalzustand belassen und nur über die Keil-Umgebung damit arbeiten.

Entpacken Sie das ZIP-File auf die lokalen Festplatte oder auf Ihr G: -Laufwerk. Das Ar-beiten von einem USB-Stick kann je nach Typ sehr langsam sein. Vergessen Sie abernicht eventuelle lokale Kopien Ihrer Projekte zu sichern

Nach dem Start der Keil Entwicklungsumgebung öffnen Sie das entpackte Projekt„Basic.Uv2“. Das eingebettete Assemblerprogramm „main.A66“ sieht wie folgt aus:

; ----------------------------------------------------------------------; Datei : Einfaches Blink-Programm; Datum : ; Autor : ; Projekt : XC164-Versuch fuer Praktikum Microcomputertechnik (PMC); Prozessor : XC164CS-16F; Aufgabe : Versuch 1 - Einführung; ----------------------------------------------------------------------

$SEGMENTED CASE MODV2$MODINF (43)$INCLUDE(xc164.inc)

NCODE CGROUP ?PR?MAINNCONST DGROUP ?NC?MAIN

ASSUME DPP1 : NCONSTASSUME DPP3 : SYSTEM

; Konstantendefinition:

Wartezeit EQU 0xFFFF ; Definition der Wartezeit

?PR?MAIN SECTION CODE WORD 'NCODE'

; Hauptprogramm:

main PROC NEAR GLOBAL main

extr #2 ; Zugriff auf Extended Register (für 2 Befehle) mov DP1L, #0FFh ; Setzen von Port 1 auf Ausgang mov DP1H, #0FFh mov P1L, #00h ; Setzen der Anfangswerte für Port 1 mov P1H, #0FFh

toggle: call wait ; Unterprogramm "wait" aufrufen xorb P1L, #0xff ; Port 1 invertieren xorb P1H, #0xff jmp cc_uc, toggle ; Endlosschleife

main ENDP

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; Unterprogramme und ISRs

wait PROC NEAR ; Unterprogramm "wait"

PUSH R0 ; Sichern von R0 MOV R0, #Wartezeit ; Laden des Startwertes

wloop: SUB R0, #1 ; Substraktion der Wartezeit um '1' JMP cc_nz, wloop ; Wiederholen bis R0 den Wert '0000' erreicht hat ; Flags werden durch die Substraktion gesetzt POP R0 ; Zurückholen von R0 RET ; Rücksprung zum Hauptprogram

wait ENDP

?PR?MAIN ENDS

; Datenbereich

?NC?MAIN SECTION DATA WORD 'NCONST'?NC?MAIN ENDS

END

Verwenden Sie dieses Projekt nun als Vorgabe für die Versuche von V1 des Prakti -kums.

Bitte kopieren Sie nach Ende eines jeden Versuchsteiles das Verzeichnis an eine sichereStelle, bevor Sie weiterarbeiten. Denken Sie daran, dass Sie am Ende die einzelnen TeileIhrem Betreuer vorführen müssen. Außerdem gehören zur Abgabe die entsprechendenTeile in Dateiform.

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2.4 Das Board

Abb. 2.4.1: RapidIO Versuchsboard mit XC164

Auf dem Board finden Sie folgende Funktionen, die Sie frei programmieren können:

● 16 LEDs (Port 1)● 4-stellige 7-Segment Anzeige (HEX-fähig, am selben Port (P1) wie LEDs)● Dreh-Encoder (2-Kanal mit Push-Button)● Intelligentes LC-Display mit Industrie-Standard Hitachikompatiblem Controller● 2 Taster für Versuche zum Prellen● Cursor-Feld mit insgesamt 6 Tasten● 2 Potentiometer für Versuche mit dem internen A/D-Wandler● 1-Wire Temperatursensor (derzeit nicht bestückt)● Anschlußbuchse für PS/2 Geräte (Tastatur, Maus)

Den Schaltplan des Boards finden Sie auf der Homepage des Labors bzw. inausgedruckter Form an der Tür des Labors. In der nachfolgenden Tabelle auf derfolgenden Seite können Sie die Ports der einzelnen Funktionen des Boards nachschlagen.

Auf dem Board befindet sich neben dem µC noch ein CPLD, das die Dekodierung für die 7-Segment-Anzeigen sowie deren Mulitplexing übernimmt.

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Funktion Signalname im Schaltplan Port

LED 0 & 7-Segment, 4. Stelle, 20 P1.0 P1L.0








LED 8 & 7-Segment, 2. Stelle, 20 P1.8 P1H.0








LC-Display, D0 P0.0 P0L.0


L-Display, D2 P0.2 P0L.2






LC-Display, RS (Register Select) P20.4 P20.4

LC-Display, EN (Enable) P20.0 P20.0

LC-Display, WR (Write) P20.1 P20.1

PS/2 Anschluss, Clock KB_CLK P3.13

PS/s Anschluss, Data KB_DATA P3.8, P3.9

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Funktion Signalname im Schaltplan Port

Dreh-Encoder, Kanal A ENC0 P5.13

Dreh-Encoder, Kanal B ENC1 P5.14

Dreh-Encoder, Push-Button ENC2 P5.15

Potentiometer 1 AN0 P5.0

Potentiometer 2 AN1 P5.1

1-Wire Temperatursensor 1WIRE P4.1

Prellender Taster 1 (klein) BOUNCE0 P4.2

Prellender Taster 2 (groß, Kontakt 1) BOUNCE1 P4.3

Prellender Taster 2 (groß, Kontakt 2) BOUNCE2 P4.4

Cursor Kreuz, Up S300 P9.0

Cursor Kreuz, Left S301 P9.1

Cursor Kreuz, Right S302 P9.2

Cursor Kreuz, Down S303 P9.3

Cursor Kreuz, Taster 1 S304 P9.4

Cursor Kreuz, Taster 2 S305 P9.5

...

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3 Aufgabe 1: Blinken

Aufgabe: Es soll das Programm ‘Basic‘, beschrieben in Kapitel 2.3, verändert wer-den.

Vorbereitung: Zeichnen Sie einen Programmablaufplan für die neue Warteschleife.

Durchführung: Bringen Sie Ihre Änderungen in das Programm ein und testen Sie die Funktion. Probieren Sie auch andere Werte für die Verzögerung aus und beobachten Sie das Ergebnis.

Anmerkung: Sie können die Teilversuche einzeln dem Betreuer abnehmen lassenoder am Ende des Termins alle Programme vorführen. Bitte vergessenSie nicht von den jeweiligen Versionen eine Kopie anzufertigen bevor Siezur nächsten Aufgabe weitergehen.

3.1 Aufgabenbeschreibung

Schließen sie die Rapid I/O-Karte wie in Kapitel 2.2 beschrieben an.

Ändern Sie das Unterprogramm ‘wait‘ so ab, dass die Blinkfrequenz noch 1/5 des ur-sprünglichen Wertes beträgt (die LEDs sollen langsamer blinken, die Wartezeit also5x so lange sein). Verwenden Sie für den Faktor eine weitere Equate-Anweisung('EQU').

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4 Aufgabe 2: Umgang mit dem Debugger

Aufgabe: In dieser Aufgabe sollen Sie lernen, wie mit dem Debugger gearbeitetwird und wie verschiedene Informationen aus dem Programmlauf darge-stellt werden können. Der Umgang mit dem Debugger ist essentiell fürdie Fehlersuche bei Programmen.

Vorbereitung: - Laden Sie sich das Projekt „Copy_Memory“ von der Homepage des Labors herunter und analysieren Sie die Funktionen- Erstellen eines Programmablaufplanes für das gegebene Unterprogramm und für die nachfolgenden Aufgaben

Durchführung: - Codieren der Programme- Analysieren der Funktionen

4.1 Durchführung

4.1.1 Wortweises Kopieren des FLASH in das RAM

Entpacken Sie das Projekt „Copy_Memory“ und öffnen Sie es in Keil. Übersetzen Sie dasProgramm, laden Sie es aber NICHT auf das Board! Beim späteren Starten des Debug-gers wird der Code automatisch auf den µC übertragen. Der Kopiervorgang zwischenFLASH und RAM soll Schritt für Schritt nachvollzogen werden.

Starten Sie nun den Debugger über das Menü oder über das Icon . Das Hauptpro-gramm besteht nur aus einem Unterprogrammaufruf für den Kopiervorgang und einer End-losschleife, um nach dessen Beendigung einen definierten Zustand einzunehmen.

Öffnen Sie ein Speicher-Fenster und laden Sie in zwei Tabs („Memory #1“ und „Memory#2“) die zwei Speicherbereiche, die kopiert werden sollen (FLASH_DATA undRAM_WORD).

Nun gehen Sie das Programm im Einzelschrittmodus ( ) durch, und beobachten dieAdressregister im Projektfenster sowie die sich ändernden Daten im RAM. Wenn Sie inetwa die Hälfte der Daten im Einzelschrittmodus kopiert haben, machen Sie einenScreenshot des RAM-Bereiches und heften diesen als Ausdruck Ihrer Ausarbeitung bei.

Sehen Sie sich das RAM nach dem Kopieren nicht nur in SHORT (Word) Darstellung an, sondern auch in 8-Bit Darstellung (Unsigned Char). Was fällt Ihnen dabei auf?

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4.1.2 Byteweises Kopieren des FLASH in das RAM

Erstellen Sie nun ein zusätzliches Unterprogramm, das den FLASH-Inhalt nicht wortweise,sondern in Bytes in zwei dafür vorgesehene RAM-Bereiche kopiert („RAM_ODD“ und „RAM_EVEN“).

Dabei soll das Low-Byte in den Bereich „RAM_ODD“ und das entsprechende High-Byte in den Bereich „RAM_EVEN“ kopiert werden. Auch hier ist auf das Ende der Tabelle im FLASH abzufragen.

Dokumentieren Sie den erfolgreichen Daten-Transfer durch Screenshots der jeweiligen Speicher-Fenster.

4.1.3 Auffüllen des Speichers mit eigenen Werten

Schreiben Sie ein Unterprogramm, das zwei weitere Speicherbereiche „RAM_COUNT_BIN“ und „RAM_COUNT_ASCII“, die jeweils 8 Byte groß sein sollen, mit Werten auffüllt.

a) Füllen Sie den Bereich „RAM_COUNT_BIN“ mit den Binärwerten 0x01 bis 0x08

b) Füllen Sie den Bereich „RAM_COUNT_ASCII“ mit den ASCII-Zeichen „1“ bis „8“

Das Füllen der beiden Bereiche hat in Schleifen zu erfolgen!

Diese Art von Software ist Grundlage aller gängigen Spechertest-Verfahren.

Dokumentieren Sie das erfolgreichen Füllen des Speichers durch Screenshots der jeweili-gen Speicher-Fenster.

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5 Aufgabe 3: Lauflicht

Aufgabe: In dieser Aufgabe soll ein Interrupt-gesteuertes Lauflicht programmiertwerden. Im ersten Schritt soll ein Timer konfiguriert werden und in derISR eine LED zum Blinken gebracht werden. Als zweiter Schritt soll dieISR so abgeändert werden, dass sich ein auf den 16 LEDs hin- und herlaufendes Lauflicht ergibt.

Vorbereitung: - Überlegen Sie sich die passenden Konfigurationen der Register für Timer und Interruptsteuerung (Siehe Aufgabenblatt in Kapitel 6)- Erstellen Sie Programmablaufpläne für die einzelnen Komponenten des Programms.

Durchführung: - Codieren Sie das Programm

Lernziele: Erlernen und Handhabung von Bit-Operationen, Umgang mit Interrupts

Anmerkung: Dieser Versuchsteil besteht aus 2 Teilaufgaben (siehe Abschnitt '5.2Durchführung').

5.1 Grundlagen

Diese Aufgabe des Versuchs ist mit dem Einsatz eines Timers zu realisieren. In diesemVersuch soll der ‘Timer T3‘ des XC164 verwendet werden.Es handelt sich um einen 16-Bit-Zähler welcher als Aufwärts- oder Abwärtszähler einge-setzt werden kann.

Abb. 5.1: Aufbau und Funktionsweise des Timers T3

Um den Timer wunschgemäß einsetzen zu können, müssen Sie zuerst das zugehörigeKonfigurations- und Interruptregister mit den richtigen Bit-Kombinationen belegen. Dieskann in binärer als auch in hexadezimaler Form erfolgen. Der Übersichtlichkeit halberempfiehlt sich die binäre Schreibweise.Die Konfiguration der Register erfolgt am Anfang des Hauptprogramms.

Belegung des Konfigurationsregisters (GPT12E_T3CON):

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D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0RDIR CHDIR EDGE BPS1 BPS1 OTL OE UDE UD T3R T3M T3M T3M T3I T3I T3I

Tab. 5.2: Konfigurationsregister ‘GPT12E_T3CON‘

Tab. 5.3: Bitbelegung des Konfigurationsregisters ‘GPT12E_T3CON‘

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Die Systemfrequenz des hier verwendeten Systems ist 20 MHz.

Ein Interrupt wird im einfachsten Fall immer dann ausgelöst, wenn das Timer-Registerüberläuft. Überlegen Sie sich ein Teilerverhältnis, das insgesamt für eine blinkende LEDund später für ein Lauflicht eine sinnvolle Ansteuerfrequenz ergibt.

Als nächstes ist der Timer Mode T3M (Bit D3 bis D5) anzupassen. Stellen Sie die Be-triebsart ‘Timer‘ ein.

Das Timer Run-Bit (Bit D6) soll auf ‘Run‘ gesetzt werden. Das bedeutet, dass der Timersofort nach dem Start des Programms läuft.

Pin T3 EUD Bit T3 UDE Bit T3 UD Zählrichtung

X 0 0 aufwärts

X 0 1 abwärts

0 1 0 aufwärts

1 1 0 abwärts

0 1 1 abwärts

1 1 1 aufwärts Tab. 5.4: Funktion der Up- und Down Steuerung

Wählen Sie eine Bit-Kombination der Up-Down-Steuerung (Bit D7 und D8) aus der Tabelle5.4, damit Sie einen ‘Aufwärtszähler‘ erhalten.

Das Bit Timer 'Output Enable' (Bit D9) soll eine Ausgabe an Pin P3.3 sperren.

Wenn Sie alle Bit-Kombinationen gewählt haben, können Sie mit dem Assembler-Befehl‘MOV GPT12E_T3CON, #xxxxxxxxxxxxxxxxb‘ das Register belegen.

Detaillierte Informationen zur Konfiguration des Timers finden Sie im Handbuch zumXC164:

Teil 2: Peripherie-Handbuch, Seite 14ff.

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Konfiguration des Interruptregisters (GPT12E_T3IC):

Ein Überlauf des Timers setzt das Interrupt Request Bit ‘T3IR‘ im zugehörigen InterruptControl Register und löst damit die zugehörige Interrupt-Service-Routine aus.

D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

- - - - - - - GPX IR IE ILVL

ILVL

ILVL

ILVL

GLVL

GLVL

Tab. 5.5: Interruptregister ‘GPT12E_T3IC‘

Zuerst muss der Group Level (D8, D1, D0) eingestellt werden. Er soll hier auf ‘000‘ gesetztwerden. Der Interrupt-Level (Bit D5 bis D2) sollte auf ‘0001‘ gesetzt werden.

Damit der Interrupt freigegeben wird, muss das Interrupt Enable Bit (Bit D6) auf ‘1‘ gesetztwerden.

Die generelle Freischaltung von Interrupts erfolgt später im Programm mit dem Befehl‘bset IEN‘.

Das Laden des Registers erfolgt wie im Falle des Timer-Konfigurationsregisters mit demBefehl ‘MOV GPT12E_T3IC, #xxxxxxxxxxxxxxxxb‘. Die führenden Nullen könnenauch hier weggelassen werden, erhöhen aber die Lesbarkeit.

Die Interrupt-Service-Routine:

Eine Tabelle mit den Interrupt-Nummern finden Sie im Systemhandbuch des µC ab Seite189 (5-12).Für den Timer 3 ist es die 23h (35d). Diese Interrupt-Nummer muss in der Definition IhrerISR entsprechend angegeben werden. (Siehe Kapitel 2)

5.2 Durchführung

Schließen sie die Rapid I/O-Karte wie in Kapitel 2.2 beschrieben an.

(1) Teilaufgabe 1Schreiben Sie ein Programm, in dessen Hauptprogramm die Konfiguration der Portssowie des Timers und der Interrupts erfolgt. Das Programm endet in einer Endlos-schleife ohne weitere Befehle.In der Interrupt-Service-Routine sollen nun eine oder mehrere LEDs Ihrer Wahl zumBlinken gebracht werden. Wählen Sie über den Vorteiler eine passende Frequenz.

(2) Teilaufgabe 2Anstelle des Blinklichts soll nun ein Lauflicht in der ISR realisiert werden. Es soll sichabwechselnd von rechts und links ein Lichtbalken aufbauen:

Alle LEDs aus → LED15 → LED 15 und 14 → … → Alle LEDs einDanach:Alle LEDs aus → LED0 → LED 0 und 1 → … → Alle LEDs ein

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Das ganze soll in etwa so aussehen ….

… und dann wieder von vorne.

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Weitere Informationsquellen:

1. Infineon technologies; XC164-16 User’s Manual, Volume 1 (of 2): System Units

2. Infineon technologies; XC164-16 User’s Manual, Volume 2 (of 2): Peripheral Units

3. Infineon technologies; XC164-16 Data Sheet

4. Infineon technologies, C166S User Manual (Befehlssatz)

5. http://www.infineon.com

6. https://hps.hs-regensburg.de/~fam39454/ie_lab/pmc.php

7. http://www.keil.com

8. G. Schmitt; Mikrocomputertechnik mit dem Controller C167, Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, München 2000

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http://www.infineon.com/

http://www.keil.com/

6 Begleitende Fragen (Vorbereitung, mit abzugeben!)

Zu Aufgabe 1 (Blinken):

1. Warum muß zum Verlangsamen des Blinkens eine zweite Schleife eingefügt wer-den anstatt den existierenden Wert 0xFFFF zu vergrößern?

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Zu Aufgabe 2 (Debugger)

2. In der ersten Teilaufgabe wurde der Speicher Wort-weise aus dem FLASH in dasRAM kopiert. Wenn nun im Speicher-Fenster des RAMs die Werte als Bytes (Char)dargestellt werden fällt etwas mit der Reihenfolge auf. Was ist das und erklären Siediesen Effekt?

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Zu Aufgabe 3 (Timer und Interrupt):

Bitte ermitteln Sie für die beiden folgenden Register die Konfigurationswerte:

GPT12E_T3CON:

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

GPT12E_T3IC:

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

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