Diseño Electrónico e Instrumentación Industrial. Sistema empotrado como núcleo de un Diseño Electrónico. El MSP430 Launchpad y Energía

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Manuela Escobar Navarrete
hace 6 años
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1 Diseño Electrónico e Instrumentación Industrial Sistema empotrado como núcleo de un Diseño Electrónico. El MSP430 Launchpad y Energía

2 El MSP430 Launchpad Índice 2 Introducción Familia MSP430 y plataformas Launchpad Launchpad MSP-EXP430G2 Sistema de desarrollo Energia

3 Introducción Diseño de sistemas basados en Microcontrolador: Uso de sistemas de desarrollo 3 Desarrollo conjunto de HW y SW Necesidad de conocimientos y equipo Problemas interrelacionados Diseños maestros que pueden servir de base Diseños integrables en otros mayores

4 Introducción Diversas soluciones en el mercado Arduino Atmel Mbed NXP Freescale Launchpad 4 Texas Instruments

5 Introducción Todas las soluciones tienen en común: Bajo coste (10-30$) Compilador gratuito y sencillo de usar Ejemplos de programación y manejo Hardware adicional para conectar 5 Shields de Arduino Boosterpacks de Launchpad.

6 Por qué usar el Launchpad? 6 Muy fácil de programar y usar Muy robusto Escalable en capacidad y complejidad Formato DIP y SMD compatibles El más barato (todavía) Amortización de la inversión

7 Familia MSP430 MSP430: Mixed Signal Processor 16 bits, punto fijo Bajo consumo μa/mhz en activo 700 na en reposo Periféricos digitales y analógicos Más de 500 referencias con distintas capacidades

8 Familia MSP430 8 Familia:

9 Plataformas Launchpad 9 21 plataformas diferentes, para 21 MCU s Desarrolladas por Texas Instruments Muchas de ellas, compatibles pin a pin Conectores estándar de 20 y 40 pines

10 Launchpad MSP-EXP430G2 Value line de la familia. Compatible con todos los MC de la familia G2 en formato DIP Programador integrado Jumpers para desconexión del programador Dos MC incluidos: 10 MSP430G2553 MSP430G pulsador, 2 led

11 Launchpad MSP-EXP430G2 11 Conector mini-usb (cable inc.) Conector 20 pines: VCC (3.3V), GND 16 pines E/S Hasta 8 entradas ADC 10 bit Hasta 7 salidas pwm 1 puerto I2C (2 pines) 1 puerto SPI (4 pines) Zócalo para cristal (incluido) Conector de alimentación

12 Pin-out del Launchpad 12 Usando la notación de Energía:

13 Diagrama funcional MSP430G2x53

14 Consideraciones de diseño Entradas digitales: 14 Pull-up y pull-down programables Entrada Schmidtt-trigger Interrupt capability

15 Consideraciones de diseño Salidas digitales: 15 Corriente máxima: 6mA

16 Consideraciones de diseño 16 Pines con funcionalidad configurable

17 Consideraciones de diseño 17 Registros Entradas/Salidas digitales:

18 Consideraciones de diseño Entradas analógicas: 8 entradas multiplexadas a un solo ADC ADC de 10 bits, 200ksps Rango de entrada (VREF) seleccionable: 18 VCC 2.5V 1.5V Tensión externa

19 Consideraciones de diseño Puerto SPI: Bus I2C: Modo Master y Slave Hasta 400 Kbps Usos típicos: sensores con salida I2C, memorias I2C Puerto UART: 19 Modo Master y Slave 3 y 4 hilos (con CS) Hasta 10MHz Usos típicos: conexión de pantallas, memorias Disponible en el conector y a través del USB En el USB, limitado a 9600bps Usos típicos: monitores de depuración, comunicación con ordenadores

20 Consideraciones de diseño Timers: Reloj: 20 Dos temporizadores (A y B) 16 bits 4 modos de operación (stop, continous, up, up/down) 2 ó 3 registros de comparación o captura Salidas configurables con capacidad PWM Interrupciones 3 fuentes: LFXT1, DCOCLK, VLOCLK 3 señales de reloj para elegir: ACLK, MCLK, SMCL

21 Documentación de referencia MSP-EXP430G2 LaunchPadTM Development Kit User s Guide-> Datasheet MSP430G2x53-> MSP430x2xx Family User s Guide->

22 Sistemas de desarrollo IDE: Integrated Development Enviroment Múltiples opciones gratuitas: 22 Code Composer Studio Energía Keil Software Iar Systems

sketches de Energía Gran capacidad de depuración Versión

23 Sistemas de desarrollo Code Composer Studio: 23 Opción nativa (de Texas Instruments) Posibilidad de usar código C y sketches de Energía Gran capacidad de depuración Versión online (cloud) y offline (desktop) Bastantes opciones = bastante complejo

24 Sistemas de desarrollo Energía: Adaptación de Wiring y Arduino a la plataforma de Texas Instruments Community driven Capa de abstracción de hardware 24 Más simple de manejar Menos opciones de configuración Sintaxis similar a C

25 Energía Entorno de desarrollo muy simple: Sólo 6 Botones: 25 verificar, programar, nuevo fichero, cargar y grabar Monitor por puerto serie

26 Energía Programa: Sketch Se deben desarrollar dos funciones, ya predefinidas: 26 void setup(): se ejecuta una sola vez, y sirve para configurar y dar valores iniciales a variables void loop(): se ejecuta continuamente Estas dos funciones serán llamadas por un programa, transparente para el programador, que se encargará de todo lo demás

27 Lenguaje de programación Referencia fundamental: Sintaxis básica como C: 27 Bucles if, for, while, do..while, switch case variables int, float, char, signed y unsigned comparaciones >, <, >=, <=, ==,!= Operaciones booleanas: &&, Operaciones aritméticas básicas: +,-, *, /, %

28 Funciones de manejo de pines Configuración de pines de E/S digital: pinmode(pin, mode) pin: número del pin (o nombre) mode: INPUT, OUTPUT, INPUT_PULLUP, INPUT_PULLDOWN pinmode(p1_2, INPUT_PULLUP); pinmode(red_led, OUTPUT); pinmode(11, INPUT_PULLDOWN); 28 Números de pines: Nombres de pines: P1_0..P1_7, P2_0..P2_7 Nombres propios: RED_LED, GREEN_LED, PUSH2

29 Funciones de manejo de pines Lectura y escritura en los pines: digitalwrite(pin,valor) pin: número del pin (o nombre) valor: 1, 0 (o HIGH, LOW) int digitalread(pin) pin: número o nombre del pin devuelve el valor (0, 1) valor=!digitalread(push2); digitalwrite(red_led,valor); 29 como el botón es activo a nivel bajo, al negarlo hago que valor sea 1 cuando se pulsa

30 Lectura de valores analógicos Referencia de tensión: analogreference(valor) Lectura de un canal: 30 valor es: DEFAULT, INTERNAL1V5, INTERNAL2V5 o EXTERNAL. int analogread(canal) Si la entrada es mayor que 1.25V (la mitad de la referencia), se enciende el led. analogreference(internal2v5); valor=analogread(p1_1); if(valor>=512){digitalwrite(red_led,high);} else{digitalwrite(red_led,low);}

31 Manejo del PWM (salidas analógicas) PWM en determinados pines Frecuencia de 490Hz (aprox.) Resolución de 8 bits (0..255) 31 P1_2, P1_6, P2_1, P2_2, P2_4, P2_5 y P2_6 analogwrite(pin, valor) analogreference(internal2v5); valor=analogread(p1_1); valor=valor/4; analogwrite(p1_6,valor); Como las entradas son de 10 bits y la salida de 8, divido por 4 para ajustar escalas

32 Temporización Varias funciones para introducir un retardo: 32 delay(t): espera t milisegundos delaymicroseconds(t) espera t microsegundos sleep(t): espera en modo bajo consumo t ms. temporización aproximada void loop(){ delay(500); digitalwrite(red_led,!digitalread(red_led)); }

33 Comunicaciones Múltiples métodos de comunicación serie 33 UART (puerto serie asíncrono) SPI (puerto síncrono) I2C (bus síncrono) USB (en algunas placas) Ethernet (en algunas placas)

34 Puerto serie Se usa para depurar y como consola Configuración: Serial.begin(vel) 34 vel: velocidad en bps [9600] Serial.end(): libera los pines Para usar el puerto sobre USB, configurar los Jumpers correctamente: void setup(){ Serial.begin(9600); } void loop(){ Serial.end(); pinmode(p1_1, INPUT);

35 Puerto serie Funciones para el envío de datos: Serial.print(mensaje) Serial.println(mensaje) 35 mensaje puede ser una cadena o un número igual que la anterior, pero manda un CR+LF al final if(!digitalread(push2){ i++; Serial.print( Has pulsado ); Serial.print(i); Serial.println( veces ); while(!digitalread(push2); }

36 Puerto serie Funciones para la recogida de datos: 36 Serial.available(): devuelve el número de datos en el buffer de recepción Serial.read(): devuelve el primer byte de la cola Serial.ParseInt(): busca un entero en el buffer. Si no, devuelve 0. Serial.println("Pulsa una tecla:"); while(!serial.available()); //Espera tecla Tecla=Serial.read(); //Lee la tecla Serial.print("Has pulsado "); Serial.println(Tecla); //La muestra;

37 Librerías El lenguaje se completa con librerías CORE: externas y preinstaladas. IRremote LiquidCrystal Control de placas conectadas Servo Se incluyen con #include Stepper CONTRIBUTED: No siempre la documentación WS2812 Library Capacitive Touch es completa nrf24l Nokia 5110 LCD

38 Ejemplos Ejemplo 1 Encender o apagar los leds al pulsar el botón Ejemplo 2 Encender el led verde en función del valor analógico en A1 Manejo de los leds por el Puerto Serie Ejemplo 4: 38 R conectada entre VCC, GND y el pin A1 Ejemplo 3 Con y sin control de rebotes Manejo de dos pines como entradas capacitivas Uso de la librería CAP_TOUCH

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