Duración: 2 h MCF52221 PTA[2:0] SCL SDA PQS0 PQS1 PQS2 PQS3 PQS4 PQS5. Figura 1. Diagrama de bloques del sistema.

Transcripción

1 UNIVERSIDAD DE ALCALÁ ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA I. T. Telecomunicación, esp. Sistemas de Telecomunicación I. T. Telecomunicación, esp. Sistemas Electrónicos I. T. Industrial, esp. Electrónica Industrial ASIGNATURA Lab. Sistemas Electrónicos Digitales Lab. Sistemas Electrónicos Digitales I FECHA Lab. Sistemas Digitales APELLIDOS, N SOLUCIÓN Nº lista ESPECIALIDAD Cuestión 1 Cuestión 2 Cuestión 3 Cuestión 4 Cuestión 5 Cuestión 6 TOTAL Problema (6 puntos) Duración: 2 h Se desea diseñar un sistema de control de una máquina de vending para la preparación de café a partir de un microcontrolador MCF52221 y los periféricos que se muestran en la figura 1. Detector monedas M[2:0] INT_M PTC[2:0] IRQ4 MCF52221 PTA[2:0] SCL SDA NA[2:0] SCL SDA Nivel de azúcar Display Selector bebida + Azúcar - Azúcar Cancelar B[2:0] INT_B INC_AZUCAR DEC_AZUCAR CANCELAR PUA[2:0] IRQ5 IRQ2 IRQ3 IRQ7 PQS0 PQS1 PQS2 PQS3 PQS4 PQS5 V C AZ CC CD L Actuadores Vaso Cucharilla Azúcar Café con Café des Leche Figura 1. Diagrama de bloques del sistema. El funcionamiento de los periféricos de entrada es el siguiente: Detector monedas : Cada vez que se introduce una moneda en la máquina este periférico genera una solicitud de interrupción a nivel bajo y entrega un código binario de 3 bits, M[2:0], distinto por cada moneda, según se recoge en la tabla 1. Está conectado al PORTTC[2:0] y a la entrada de interrupción IRQ4. El handler de esta interrupción se denomina detector_monedas(). Selector bebida : Cuando se pulsa para seleccionar la bebida la salida INT_B genera un nivel bajo y entrega un código binario de 3 bits distinto, B[2:0], por cada una de las bebidas que se pueden seleccionar, según la tabla 2. Está conectado al PORTUA[2:0] y a la entrada de interrupción IRQ5. El handler de esta interrupción se denomina selector_bebida(). Pulsadores + Azúcar y - Azúcar : Se activan a nivel bajo y permiten variar el nivel de azúcar de la bebida a preparar. Están conectados a las entradas de interrupción IRQ2 e IRQ3, respectivamente. Los handler de estas interrupciones se denominan inc_azucar() y dec_azucar(), respectivamente. Pulsador Cancelar : Se activa a nivel bajo y lleva al sistema al estado de reposo, devolviendo las monedas que se hayan introducido. Se encuentra conectado a la entrada de interrupción IRQ7. El handler de esta interrupción se denomina cancelar(). 1/5

2 Tabla 1 Tabla 2 M[2:0] Moneda B[2:0] Bebida Café express Café largo cent Café cortado cent Café con leche cent Descafeinado cent Descafeinado largo Descafeinado cortado Descafeinado con leche Y la descripción de los periféricos de salida es la siguiente: Display Nivel de azúcar : Muestra el nivel de azúcar de la bebida a preparar, pudiendo estar comprendido entre 0 y 5. Por defecto el nivel de azúcar es el 3. Está conectado al PORTTA[2:0]. Display : Visualiza mensajes relativos al estado de la máquina de vending. Está conectado al MCF52221 por medio de una interfaz I2C. Actuadores : Controlan la dispensación de cada uno de los elementos necesarios para la preparación del café: vaso, cucharilla, azúcar, café con cafeína, café descafeinado y leche. Con un nivel alto en cada uno de los terminales se activa el actuador correspondiente. Están conectados al PORTQS[5:0]. El funcionamiento de la máquina para la preparación de una bebida es el siguiente: 1. Inicialmente la máquina está en estado de reposo mostrando por el display el mensaje Listo. Si se selecciona alguna bebida sin introducir suficientes monedas mostrará el mensaje Importe 0,70 durante 2 segundos. 2. En primer lugar es necesario introducir monedas por importe igual o superior al precio de la bebida, fijado en 70 céntimos. Cuando esta situación tenga lugar, el display mostrará el mensaje Seleccione bebida. Solamente en este momento se podrá modificar el nivel de azúcar. Si se activa el pulsador de cancelar se devolverán las monedas y la máquina volverá al estado de reposo. 3. Cuando se pulse la bebida deseada la máquina devolverá el cambio, mostrará el mensaje En preparación por el display e iniciará el proceso de elaboración de la bebida para a continuación devolver el cambio. 4. La preparación de la bebida dispensará en primer lugar un vaso, la cucharilla, el azúcar y a continuación el café y leche deseados. 5. Una vez finalizada la preparación de la bebida se mostrará en el display Listo y la máquina volverá al estado de reposo. Para la preparación de la bebida se sigue la siguiente temporización, dejando transcurrir 1 segundo entre la activación de un actuador y el siguiente: Se activa el actuador del vaso durante 100ms. Se activa el actuador de la cucharilla durante 100ms. Se activa el actuador del azúcar un tiempo NAx100ms, siendo NA el nivel de azúcar seleccionado, entre 0 y 5. Se activa el actuador del café (con cafeína o descafeinado, según corresponda) durante 2 segundos si es normal, cortado o con leche y 4 segundos si es largo. Se activa el actuador de la leche durante 4 segundos si es con leche y 2 segundos si es cortado. 2/5

3 La implementación del sistema se realiza como una máquina de estados. El estado actual se almacena en la variable global Estado, pudiendo ser alguno de los siguientes: REPOSO, SEL_BEBIDA, PREPARACION, definidos previamente. Partiendo de estas especificaciones conteste de forma justificada las siguientes preguntas. A la hora de desarrollar código, suponga que el fichero cabecera mcf5211.h está incluido. 1. Complete el código de la siguiente función utilizada para configurar adecuadamente los terminales del puerto EDGE PORT atendiendo a las especificaciones dadas. Emplee las máscaras que considere oportunas. void cfg_edgeport() { MCF_EPORT_EPDDR =0b ; // Programo entradas (0x43) MCF_EPORT_EPPAR =0x8AA0; // Flancos bajada (0b ) MCF_EPORT_EPIER =0b ; // Habilito interrupciones 7, 5 y 4 2. Codifique la función de configuración de las interrupciones, incluyendo el código para la inicialización de la máscara de interrupciones del microcontrolador (en su registro de estado SR). Tenga en cuenta que la configuración del módulo EDGE PORT se realizo en la función anterior. (1punto) void conf_irqs() { MCF_INTC_IMRL &=0xFFFFFF4E; // Habilito IRQs 7, 5 y 4, y global MCF_INTC_IMRH =0xFFFFFFFF; // El resto desactivadas *(void**)(ipsbar+(64+ 4 )*4) = (void*)detector_monedas; *(void**)(ipsbar+(64+ 5 )*4) = (void*)selector_bebida; *(void**)(ipsbar+(64+ 2 )*4) = (void*)inc_azucar; *(void**)(ipsbar+(64+ 3 )*4) = (void*)dec_azucar; *(void**)(ipsbar+(64+ 7 )*4) = (void*)cancelar; asm { move.w #0x2000,SR 3. A partir de la plantilla siguiente codifique las funciones de tratamiento de interrupción inc_azucar() y dec_azucar(). Utilice la función void Retardo(uint16 mili) para eliminar los rebotes incluyendo un retardo de 50 ms. Esta función provoca un retardo de la cantidad de milisegundos que se indica en el parámetro mili. volatile uint8 azucar; interrupt void inc_azucar () { Retardo(50); //Si pulsación es correcta incremento azúcar //si no, salgo sin hacer nada if!(mcf_eport_eppdr & (1<<2)) // comprueba si válida if (azucar < 5) azucar+=1; // saturo a 5 MCF_EPORT_EPFR =(1<<2); // borro flag de interrupción (0x04) MCF_GPIO_PORTTA = azucar & =X07; // Mostramos valor por los leds 3/5

4 interrupt void dec_azucar () { Retardo(50); //Si pulsación es correcta decremento azúcar //si no, salgo sin hacer nada if!(mcf_eport_eppdr & (1<<3)) if (azucar > 0) azucar-=1; // saturo a 0 MCF_EPORT_EPFR =(1<<3); // borro flag de interrupción (0x08) MCF_GPIO_PORTTA = azucar & =X07; // Mostramos valor por los leds 4. Programe la función void Retardo(uint16 mili) que permita generar un retardo de duración variable comprendida entre 10 y 4000 milisegundos empleando para ello el PIT0 con un error menor de 0,2 ms. La duración del retardo se indica en el parámetro mili. /*** Para un retardo de 4000 ms, mediante la expresión T=(PRE*(PMR+1)*2)/fclk, con un valor máximo de PMR (65535), obtenemos un valor de PRE de 1464,84. El valor posible superior es PRE=2048. Con este valor, la precisión, es decir, el tiempo transcurrido entre un código y el siguiente es Precisión=2048*(1+1)/48x10e6=0,17 ms, lo cual cumple las condiciones que nos imponen. Por tanto PRE=2048 para todo el margen de tiempos, y PMR dependerá del retardo ***/ void Retardo (uint16 mili) { MCF_PIT0_PCSR= 0x0B20 ; // PRE=2048 //Cálculo de PMR MCF_PIT0_PMR= (uint16)((float)milli*0.001* /(2.0*2048)-1); MCF_PIT0_PCSR = 0x0001 ; // Habilitar timer while(!(mcf_pit0_pcsr&0x0004)); // Esperar a que finalice la cuenta MCF_PIT0_PCSR = 0x0004; // Borrar flag MCF_PIT0_PCSR &= ~0x0001; // Deshabilitar timer 4/5

5 5. Codifique la función de tratamiento de interrupción del pulsador de cancelar, empleando para ello las variables y funciones que se indican a continuación. uint8 Saldo; // Almacena el saldo introducido en céntimos uint8 Estado; // Almacena el estado del sistema void MostrarMensaje(char *Mensaje) // Envía la cadena de texto al display void DevolverCambio(uint8 Cambio) // Devuelve el cambio interrupt void cancelar () { MCF_EPORT_EPFR =0x80; Estado = REPOSO; MostrarMensaje( Listo ); DevolverCambio(Saldo); Saldo=0 6. Codifique las funciones de tratamiento de interrupción del detector de monedas, empleando para ello las variables y funciones que se indican a continuación y definiendo aquellas adicionales que necesite. uint8 Saldo; // Almacena el saldo introducido en céntimos uint8 Estado; // Almacena el estado del sistema void MostrarMensaje(char *Mensaje) // Envía la cadena de texto al display interrupt void detector_monedas () { uint8 Moneda; uint8 ValorMoneda[]={200,100,50,20,10,5; MCF_EPORT_EPFR =0x10; Moneda= (MCF_GPIO_PORTTC & 0x07); Saldo += ValorMoneda[Moneda]; if (Saldo >= 70) { Estado = SEL_BEBIDA; MostrarMensaje( Seleccione bebida ); MCF_EPORT_EPIER = 0x0C; // Habilitar en EPORT int IRQ2 e IRQ3 MCF_INTC_IMRL &= 0xFFFFFFF3; // Habilitar en INTC fuentes 2 y 3 5/5