Sistema de Entrada / Salida Múltiples Entradas Laboratorio de Microprocesadores

Transcripción

1 Sistema de Entrada / Salida Múltiples Entradas Laboratorio de Microprocesadores

2 Temario n Sistema de Múltiples E/S Teclas y Llaves para entradas. Indicadores Leds para salidas. n Sw. de Base Interrupciones y Rebotes. Timers Estructura de Datos n Ej. Basado en un Sistema de Alarmas. 2

3 Input (Matriz de Entradas) 64 Puerto Salida P2 Asignación de teclas más adelante Puerto Entrada P1 22/08/13 3

4 Detalle Entrada P2 P1 Por qué los diodos? 4

5 Detalle Entrada F6 0 P2 C6 C2 P1 Lectura Correcta: F6/C6 5

6 Sin los diodos Lectura: F6/C6, F6/C2 6

7 Diodos para lectura correcta 0 No Conduce 0 1 Lectura Correcta: F6/C6 7

8 Output (Matriz de Salidas) 64 Puerto Salida P Puerto de Salida P1 22/08/13 8

9 Salida con LEDs Indicadores P3 Encender led (j,i): Columna(i)=1 Fila(j)=0 Necesita amplif Corriente. Resto columnas en 3 state. P1 9

10 Visión Global (entrada+salida) P3 P2 P1

11 Mayor Análisis. n Qué pasa si las entradas estuvieran muy dispersas (lejanas)? n Hay un problemas de Cableado. n Alternativa I Dividir la matriz en 4 partes iguales. Sacar un cable UTP (8 contactos) por c/u. En cada contacto poner una caja n Entrada y Salida de cable UTP con RJ45. n En la caja va el diodo y salen dos cables hacia el contacto. 11

12 Otras Alternativas n Alternativa II. Incorporar concentradores (MCUs) por zonas. Transferencia serial al MCU central. n Alternativa III Enviar solo 2 UTPs. Es posible? n Ventajas y Desventajas? 12

13 Ejemplo: Panel Remoto Sist Alarma Permite Introducir Claves y teclas de función Fallas 1 Armado Presente Forzado 2 3 Se podría usar un UTP Pero hay 4 salidas!! Forzado F 0 C Función Presente Clear 10/10/11 13

14 Teclado Remoto. n El teclado tiene 12 entradas y 4 salidas LEDs. Se trabajó para que así fuera. Una primera versión tenía un led de intrusión (5 leds) También hacían falta más teclas de entrada. 14

15 Reducción de Leds n Se quita Led de Intrusión. n Se reemplaza por led Forzado titilando. n Se agrega LED Intrusión en un panel central. n Concepto: 3 estados para Leds. Off. On Titilante 15

16 Reducción Teclas de Entrada n Se pone una tecla de Función. n Se crean nuevas entradas Combinación de F con otra tecla n F+0 = Clear n F+C= Presente n 16

17 Mayor Análisis n Considerando el teclado remoto. 4 leds indicadores. 12 teclas de entrada. n Solución Teclas en filas 0-1-2, columnas 0-3 (7 cables) Salidas en fila 2, columnas 0-3 (1 cable) n Por conveniencia en organizar Salidas (más adelante) n Se coloca en la fila 3 del cable UTP de ese cuadrante. Enviar todo en 1 UTP. Si no hacen falta tantas entradas se pueden resignar 4 de ellas sino encontrar alternativas. 17

18 Ej. Disposición Física Entradas Posición Matriz Número Función 0/0.0/ ,4,7,F 1/0,1/ ,5,8,0 2/0.2/ ,6,9,C 3/0.3/ ///No Usar/// 0/4.0/7 4-7 Teclas de Función-C 1/4, 1/ Teclas de Función-C 2/4,2/ Fuego y Expansión F 3/4/,3/ Fuego y Expansión F 4/0, 5/ Sensores Intrusión6/0, 6/0, 7/ Expansión Sensores El teclado remoto debe conectarse como una matriz. de 4x4 (UTP). 4 contactos Fila 2 para 4 Leds Se usan 6 teclas de función en un panel central Si en el futuro cambia el Hw de E/S?... Cómo mantener el resto del sistema sin cambios? 22/08/13 18

19 Asignación Lógica de Input Número Lógico Función 0.9 Teclas Numéricas 10,15 /// 16 Test Sirena 18 Status 19 Status-A 20 Clear 21 Function Armar-C, Forzar-C 24 Fuego Cocina 25 F. Living-Comedor 26 F. Dormitorios Expansión Fuego Sensores Intrusión Expansión Sensores Teclas numéricas de 0-9 Es también una matriz pero reordenada Filas para - Números - Funciones (ej TEST). - Sensores. Salidas: Existe una correspondencia Biunívoca entre filas de sensores y filas de Leds que los representan. 22/08/13 19

20 Imagen de la Entrada n El sistema lleva una imagen del estado de las entradas, tal como fue detectado la última vez. n Se empleará una matriz de 8x8, coincidente con la disposición física de los contactos. ME matriz de entrada. 20

21 Imágen Lógica de la Entrada Para independizarse de las entradas y facilitar la lógica del programa de aplicación n Se mantiene también una matriz lógica. MEL. n Informa los contactos tal como los ve la aplicación. n Se agrupan las entradas funcionalmente. n Un contacto de un sensor que se activa da 1. n Una tecla cuando se activa da 1. 21

22 Salidas: LEDs y Alarmas n Hay 5 filas de leds (3-7): Correspondencia 1 a 1 con Entradas Lógicas. n Una Fila más de Leds (1) ( funciones ): n 6 indicadores tableros. n 2 activadores de alarma (con un capacitor) a través de una compuerta. n Alternativa: asignar 2 pins dedicados. n Total: 6 filas de Salida (2-7). 22

23 Refrescado de Leds n Persistencia óptica: 50 Hz. n A realizar por Interrupciones provocados por un Timer del MCU. n También se encargan del Ingreso de Datos de la matriz. n Frecuencia de Refrescado: 55x6 Hz. 330 Hz. n Por qué no 50x6 Hz? n Dedicar un timer para esto y programarlo. 23

24 Imagen de la Salida n Las salidas son Leds y alarmas. Dispuestos en 6 filas. n La aplicación no accede directamente a la salida. Lo hace a la imagen de la salida. MIS. Las que aparecen como una matriz (6x8). n Interrupción se encarga de manejar las salidas. n Existe una correspondencia biunívoca Entre Matriz de Salida (MIS) y Salidas. Facilita la programación de la rutina de Interrupción n Si cambiara la disposición de salidas. La imagen de salida sería lógica. No cambiaría la aplicación, sino la INT. 24

25 Entrada de Datos n Para evitar el rebote Suficiente esperar no más de 50 ms. Con la señal estable. n Se tomarán 8 muestras de entrada en un intervalo de 50 ms. 8 matrices en cola circular. Tomadas cada 2 refrescados por la Rutina Interrupción 1/8 de 50 ms aproximadamente. 25

26 Debouncing n Si en 8 muestras: Una entrada es estable. Será su valor final. n Para saber qué entradas son constantes: AND de 8 matrices da los 1 s à M1 OR de 8 matrices da los 0 s à M0 n Observación: Los ceros estables idénticos en M1 y M0. Los unos estables idénticos en M1 y M0. Los inestables difieren en M1 y M0 26

27 Nueva Matriz de Estado. n Cuáles entradas están estables? MS=/(M0 XOR M1) 1 en cada entrada estable. n Cuáles entradas han cambiado? MC = ME XOR M1 AND MS n Los ceros que se ponen a 1, dan 1. n Los unos que se ponen a 0, dan 1. n Para quedarse con los estables, se filtra con MS n Cuál es el nuevo estado? ME = ME XOR MC n Mejor performance: realizar todas las operaciones juntas. 27

28 Trabajo Práctico ME n Tomar 5 muestras de 3x3 y ME inicial n Calcular Nueva ME. n Si quisiera tener una matriz de transición de 0 s a 1 s solamente? MT = MC AND M1 n Calcular y Comprobar MT. n Caso en que se reacciona solo a flancos positivos 28

29 En ambientes de mucho ruido n Puede ser que no se vea el cambio. n En ese caso Si más de 80% de las muestras dan uno. n Se considera estable en 1 Si menos de 20% dan uno. n Se considera estable en 0. Si están en un valor intermedio n Se considera que no cambió todavía. n Se requieren 64 contadores. n La matriz de cambios se obtiene analizando contador por contador. n Es más lenta y consume más M. 29

30 Ejemplo Contadores ME XOR MN = MC Cuál es M1? Cuál es MT? MT también se calcula como MC AND MN. 30

31 Muestreo y Proceso de Input n Interrupción INT: Cada dos interrupciones se toma una muestra física de datos y se encola. n Hilo ENTRADA: Procesa las 8 muestras cada vez que hay una nueva muestra. Presenta entradas lógicas al Sist Otras funciones. 31

32 Coordinación INT Vs. ENTRADA n Debe haber una coordinación Entre INT y ENTRADA. Emplean la misma cola de matrices. ENTRADA procesa solo si hay datos nuevos. n INT indica con un flag=1 si hay nuevos datos. n Proceso ENTRADA. Flag=2 mientras procesa datos. Pone flag=0 una vez que procesó datos. INT no toca datos si flag=2 n Solo hará refrescado No debe demorar mucho n Para no perder entradas 32

33 Funciones del hilo ENTRADA n Eliminar el rebote. por qué no en Interrupción? n Generar matriz de Entrada ME y MT. n Convertir MT y ME a matrices lógica MTL y MEL. n Siempre el Sistema verá la misma configuración E/S. n A pesar de cualquier cambio futuro. 33

34 Práctica n Programar Rutina Interrupción. n Programar Hilo Entrada. n Programar conversión a matriz lógica. n Probar por separado (simulación). n Bajar el práctico. 34