TEKMOVANJE ELEKTRO IN RAUNALNIKIH OL 2019 KATEGORIJA ELEKTROTEHNIK

TEKMOVANJE ELEKTRO IN RAČUNALNIŠKIH ŠOL 2019 KATEGORIJA: ELEKTROTEHNIK Jure Petric, jure. petric@sc-nm. si

Potrebna predznanja Za realizacijo naloge so potrebne strokovne in ključne kompetence iz naslednjih obveznih in izbirnih strokovnih modulov: - Izdelava osnovnih vezij, - Načrtovanje in priklop električnih naprav e - Uporaba mikroprocesorkih naprav, - Upravljanje s programirljivimi napravami, - Uporaba regulacij. - Osnove angleškega jezika (podatkovni listi).

Potrebna predznanja Znotraj naštetih modulov je še posebej poudarek na poznavanju in uporabi: - tranzistorjev (tudi MOSFET), - optičnih spojnikov, e - NTK (NTC) uporov. Izračun ustreznih preduporov na osnovi podatkovnih listov. Spajkanje elementov.

Potrebna dodatna znanja iz zgradbe, delovanja in programiranja mikrokontrolerjev Programiranje mikrokrmilnika v okolju SW 4 STM 32 in STM 32 Cube. MX z uporabo jezika C++. Poznavanje in uporaba: e digitalnih in analognih vhodov (merjenje napetosti), digitalnih izhodov (PWM), komunikacije UART (PC programi: Putty, MTTTY, Moba. Xterm). Poznavanje osnovnih knjižnic jezika C++.

Potrebna dodatna znanja iz zgradbe, delovanja in programiranja mikrokontrolerjev V programu je predvidena: uporaba časovnih zakasnitev, krmilnih stavkov, zank, e standardnih C++ knjižnic in pretvorba med različnimi podatkovnimi tipi spremenljivk.

Orodje in pribor Tekmovalca prineseta lastno orodje in pribor: - univerzalni merilni instrument, - odspajkovalna pumpica ali odspajkovalna pletenica, - komplet izvijačev (ploščati za vrstne sponke), - spajkalnik za fino spajkanje in spajka, e - klešče (ščipalke, ščipalke za fino ščipanje, ščipalke za odstranjevanje izolacije), - olfa nož, - kalkulator. Zaščitna oprema je obvezna in sicer delovna obleka oz. halja.

Izvedba naloge Tekmovalca bosta morala za uspešno izvedbo tekmovalne naloge narediti naslednje korake: Izdelava krmilnega vezja (vmesnika), kjer bo potrebno prispajkati elemente in jih medsebojno povezati glede na vezalno shemo. e Ožičenje krmilnega vezja (vmesnika) za priklop Nucleo razvojne plošče, kjer bo potrebno namestiti in prispajkati letvice. Ožičenje krmilnega vezja (vmesnika) za priklop ostalih zunanjih komponent, kjer bo potrebno namestiti vrstične sponke.

Izvedba naloge e

e

Izvedba naloge Dimenzioniranje elementov (kratek in preprost izračun). Branje karakterističnih, tehničnih podatkov iz podatkovnih listov za izbrane elemente vezja in uporaba podatkov za pravilen priklop elementov ter zapis ustrezne programske kode. Izdelava programske kode za izbranie mikrokrmilnik glede na zastavljeno nalogo.

Časovna omejitev Tekmovalci morajo tekmovanje zaključiti v roku 120 min. e

Povezave do programske opreme STM 32 Cube. MX - https: //www. st. com/en/developmenttools/stm 32 cubemx. html SW 4 STM 32 - http: //www. openstm 32. org/Home. Page ST-Link Utility - https: //www. st. com/en/development-tools/stswe link 004. html Putty - https: //www. putty. org/ MTTTY - https: //www. netburner. com/download/mttty-download/ Moba. XTerm - https: //mobaxterm. mobatek. net/

STM 32 MIKROKONTROLERJI Jure Petric

Opis STM 32 mikrokontrolerjev So 32 -bitni mikrokontrolerji (z razliko od AVR in PIC, ki sta 8 bitna), Odlikuje jih cena, hitrost, periferija, nizka poraba energije, . . . e Procesorji so razdeljeni na štiri kategorije: • Visoka zmogljivost - oznaka H, • splošna uporaba - oznaka F in G, • nizka poraba energije - oznaka L, • brezžična povezava - oznaka W.

Opis STM 32 mikrokontrolerjev Povprečna periferija: • SWD - Razhroščevanje na samem mikrokontrolerju • RTC - Real Time Clock, • PLL z mozžnostjo uporabe internega oscilatorja • ADC (12 -bit ali več), • Časovniki: • PWM (16 -bitni), • Osnovni (16 -bitni). • Komunikacija: • I 2 C (1 Mbit/s) • USART (do 6 x) • SPI e • DMA - Direct Memory Access

Opis STM 32 mikrokontrolerjev “Eksotična” periferija: • Komparatorji • LCD step-up pretvornik, • 16 -bitni Sigma-Delta ADC • Kapacitivni kanali za senzorje, občutljive na dotik. • Komunikacija • Časovniki • 12 -bit DAC e • USB 2. 0 full-speed, • splošni 32 -bitni, • SAI (serial audio interface) • za krmiljenje motorjev, . . . • CAN • Vmestnik za zunanje pomnilnike • IRTIM (infrared interface) • Sigma Detlta digitalni filtri • True random number generator • Operacijski ojačevalniki s PGA • Floating point unit

Opis STM 32 mikrokontrolerjev • Najcenejši STM 32 F 030 - 0, 84€ • Najdražji STM 32 H 743 -22, 18€ • 48 MHz • 400 MHz • 16 KB flash • 2 MB flash • 4 KB SRAM • Časovniki • Komunikacija: SPI, UART, I 2 C • ADC • 15 GPIO e • 864 KB SRAM • . . . Ostalo na povezavi: tukaj

Opis Nucleo razvojnega TIV • Kompatibilnost z Arduino razvojnim TIV, • Tri različne velikosti: • Nucleo-32, • Nucleo-64, e • Nucleo-144. • Vsako TIV vsebuje programator ST-Link V 2/V 2. 1

Nucleo - strojni del Sestavljen je iz dveh delov: e - Programator ST-LINK - Razvojno vezje z mikrokontrolerjem

Programator ST-LINK Možna uporaba kot samostojna naprava, podpira vse STM 32 mikrokrmilnike, e omogoča razhroščevanje (tudi izven Nucleo TIV), ponuja UART povezavo med PC in MCU, je podprt na Mac OS, Windows in Linux operacijskih sistemov.

Programator ST-LINK Če oba skakača odstranimo, lahko programiramo STM 32 izven Nucleo ploščice (tudi, če je programator še vedno pritrjen). e Priključka za UART (povezana na Nucleo UART!) Povezovalni priključji SWD za programiranje MCU zunaj Nucleo TIV

SWD Programator ST-LINK e Začetki s STM 32

Mikrokrmilniški del Tipka za ponastavitev oz. “Reset” Uporabniška tipka Indikacija napajanja Vsi priključki MCU Uporabniška LED dioda e Arduino kompatibilni priključki

Okolje za programiranje STM 32 Med najpopularnejšimi so: ARM Keil: MDK-ARM, IAR: EWARD, e Plačljivi, zastonj le do 32 KB SW 4 STM 32: AC 6, Zastonjski Arm Mbed online.

Grafično pomagalo STM 32 Cube. MX Je grafično pomagalo, ki olajša delo razvijalcem aplikacij. Podpira Winows, Linux in Mac. OS. e inicilizacijo periferije. Je generator programske kode za Ponuja generiranje programske kode za inicilizacijo “low-level” ali “hardware abstraction layer (HAL)” knjižnic.

Grafično pomagalo pri razvoju aplikacij s STM 32 Program uporabniku ponudi: opis posameznega MCU, nastavitev I/O priključkov, nastavitev periferije, e nastavitev ure procesorja (PLL, ure vodil, . . . ), enostavna manipulacija med periferijami (npr. : ADC in DAC), generiranje nastavitev projekta in same programske kode , . . .

Ustvarjanje projekta e Klikni za izdelavo novega projekta Začetki s STM 32

Ustvarjanje projekta Filtriranje željenega krmilnika Dvojni klik za izbiro STM 32 L 476 RG e

Ustvarjanje projekta – nalaganje potrebnih knjižnic Pri prvem zagonu aplikacije je potrebno naložiti knjižnice (za vsako družino mikrokrmilnika posebaj) e

Ustvarjanje projekta - digitalni vhod in izhod e

Ustvarjanje projekta - UART e Začetki s STM 32

Ustvarjanje projekta - ADC e Začetki s STM 32

Ustvarjanje projekta – Nastavitev ure Kristal za krmiljenje modula realnega časa Frekvenca za posamezno periferijo e Vrednost kristala za tvorjenje urinega takta Nastavitev frekvence za periferijo

Ustvarjanje projekta – generiranje projekta in datotek e Začetki s STM 32

Primer – Vklop LED ob pritisku na tipko e Začetki s STM 32

Primer – Vklop LED ob pritisku na tipko e Priklopi: PC 13 = tipka PA 5 = LED dioda Uporabljene funkcije: HAL_GPIO_Read. Pin(GPIOx, GPIO_PIN_x); HAL_GPIO_Write. Pin(GPIOx, GPIO_PIN_x, x)

Ustvarjanje projekta – Vklop LED ob pritisku na tipko e Programska koda, ki jo uporabnik napiše sam.