Sistemas Didácticos en el aprendizaje con MCU s.

Sistemas Didácticos en el aprendizaje con MCU s

La Problemática en el aprendizaje de los MCUs... Desde el punto de vista del Estudiante. Desde el punto de vista Docente. Desde el punto de vista de la Institución Educativa.

La problemática... Desde el punto de vista del Estudiante. Hardware 3 mundos con sus dificultades que interaccionan con el estudiante novel... Bibliografía Software

Desde el punto de vista del estudiante... Hardware Desconocimiento del hardware funcional mínimo... Como empiezo una aplicación? Que líneas son necesarias? Circuitos Externos Auxiliares Precauciones, líneas especiales, otros detalles. Errores de diseño Elección del método de montaje del circuito electrónico... Donde lo armo? * PCB Profesional * PCB casero Excelente!... Pero carísimo, no apto para novicios... Buena calidad de armado, no apto SMD, requiere tiempo de diseño. * Placa fenólica experimental Armado artesanal trabajoso, no apto SMD * ProtoBoard de Inserción (Breadboard) Simplemente... Un Horror!!!

Hardware, continúa... Pérdidas de tiempo por el método de armado elegido... ProtoBoard... Simple de armar, pero... Falsos contactos a granel No apto para alta Frecuencia, SMD, señales débiles. Suciedad entre contactos, capacidad parásita, no apto para circuitos osciladores de los MCUs. Tendencia al armado caótico que dificulta revisión posterior. Placa fenólica experimental... El método más usado, pero... Armado artesanal, requiere prolijidad y mucho trabajo. Facilidad para cometer errores de conexión, cortos, etc.. Dificultad en el seguimiento visual de conexiones.

Hardware, continúa... PCB Profesional... Excelente, pero... Altos costos de Pre - fabricación para pequeñas cantidades. Requiere tiempo de diseño y conocimientos de herramientas. Tiempos a tener en cuenta entre el diseño y la provisión. PCB casero... Una buena elección, pero... Requiere tiempo de diseño y conocimientos de fabricación. No apto para SMD Todos los métodos aquí mostrados no son los aconsejados para el estudiante con poca o nula experiencia en el mundo de los MCUs, ya que el mismo consume tiempo en armado, depuración de fallas y errores de conexión, gastos en componentes, y otros temas que no corresponden al nivel inicial y pueden dificultar el aprendizaje...

Desde el punto de vista del estudiante... Software Conocimientos que debe adquirir... Aprendizaje de la arquitectura del MCU, registros, repertorio de instrucciones, etc.. Funcionamiento de los sub - sistemas, módulos, periféricos, modos especiales del MCU. Resolución lógica de una aplicación - Diagramas de Flujo, de estados, por tareas, etc.. Lenguajes de programación - Bajo nivel - Alto nivel - Reglas del Buen Arte. Aplicaciones prácticas con periféricos utilizados en el mundo de los MCUs Herramientas modernas para el diseño y depuración de programas (Entornos integrados de Trabajo (IDE), Emulación en Tiempo Real y en circuito, Asistentes gráficos de configuración del MCU.

Software, continúa... De los puntos mencionados anteriormente, los dos últimos (en color rojo) por lo general no son abordados en profundidad debido a la complejidad de llevarlos a la práctica (gran inversión de tiempo y dinero) sin el uso de un sistema didáctico integrado que contenga en un ambiente controlado los periféricos más utilizados en el mundo de los MCUs (Displays LCD, 7 segmentos, Interfaces de comunicación I2C, SPI, UARTs, IrDA, redes RS-422, PWM, Captura de pulsos, ADC, etc.). Entornos Integrados de Trabajo (IDE) y Sistemas de Emulación en Tiempo Real en circuito son hoy una realidad en el mundo del diseño profesional con MCUs. Sin embargo, se hacen difíciles de utilizar si no se dispone de un sistema didáctico que incorpore en forma integral dichas herramientas dentro del entorno de trabajo.

Desde el punto de vista del estudiante... Bibliografía Preguntas que se suele hacer el estudiante al comenzar con los MCUs... Por donde comenzar?... Manuales de Datos?... Notas de aplicaciones?... Como hacer las prácticas acorde a los conceptos teóricos aprendidos? Estoy dando pasos en el vacío? Lenguaje ensamblador o lenguaje de alto nivel ( C, C++, Basic)

La problemática... Desde el punto de vista del Docente. De donde obtengo el material didáctico para el curso, para mi y para el estudiante? Teoría / Práctica - Como Balancearlas con una carga horaria limitada? Contemplar dentro de la carga horaria destinada a la práctica, los tiempos insumidos en armado y puesta en marcha de las placas con aplicaciones de los estudiantes. Limitación en la cantidad y tipo de prácticas por razones de tiempo / costo y no por aspectos puramente pedagógicos. Elección de la plataforma tecnológica, herramientas y entornos de trabajo, etc. Obsolescencia?, Permite Actualizaciones y migrar a mayores prestaciones?

La problemática... Desde el punto de vista de la Institución Educativa. Elección de la plataforma tecnológica en función de su peso en el mercado comercial Elección de la plataforma tecnológica, herramientas y entornos de trabajo, etc. Obsolescencia?, Permite Actualizaciones y migrar a mayores prestaciones? Costos de equipamiento, insumos, actualizaciones y migraciones. Que costo por alumno tengo? Soporte en el tiempo a docentes, estudiantes, a la propia institución.

Porqué utilizar un sistema didáctico en el aprendizaje de MCUs? Elimina el armado de múltiples placas para las prácticas. Mejor aprovechamiento de las horas de práctica, al no tener que gastar tiempo en armados y puestas en marcha. Entorno controlado de trabajo que permite que el estudiante pueda aprender paso a paso con el mínimo de dificultades y sin frustraciones. Considerable ahorro de costos en el tiempo, al no tener que gastar en insumos como placas y componentes para las prácticas. El estudiante aprende a manejar una gran cantidad de periféricos y aplicaciones que son utilizadas en la industria como UARTs, Redes RS-422, IrDA, SPI, I2C, PWM, Captura de pulsos, EEPROM. FLASH, Timers, RTCs, LCDs, ADC, etc. Ambiente de trabajo integrado (IDE) con herramientas de Emulación en Tiempo Real que permiten que el estudiante tome contacto con los sistemas profesionales actuales.

Porqué utilizar... El sistema debe poder responder a la problemática de la actualización y migración a mayores prestaciones tanto para las instituciones educativas como para los docentes. El material bibliográfico como documentación técnica, cursos teóricos / prácticos, prácticas probadas, material para el docente, deben ocupar un lugar de importancia en la propuesta del sistema didáctico elegido. Un buen sistema didáctico debe permitir el auto aprendizaje del estudiante con poca intervención del docente y servir como plataforma de capacitación para profesionales y personal técnico no idóneos en el área de los microcontroladores.

La propuesta de Edudevices... Sistema Didáctico / Entrenamiento para las flias. HC908 / HC9S08 / Serie Flexis (8 / 32 Bits).

EDUKIT08... Características Principales Placa didáctica con hardware completo para prácticas con cada módulo típico del HC908 / HC9S08 / Serie Flexis (8 / 32 Bits) y periféricos de la industria. In Circuit Debugger incorporado Mon08 para la familia HC908. Puerto Serial USB y RS-232C para conexión a la PC (p/ HC908). Entornos Integrados de Desarrollo WinIDE y CodeWarrior incluidos. Actualizable por placas PLUGIN_xx para soportar a cada familia. Placas de Expansión diversas (Puertos I/O, Display Gráfico, ZigBee, GSM). Curso teórico completo sobre MCUs HC908, más guía de trabajos prácticos. Soporte mediante sitio web para alumnos y docentes. Alimentación AC / DC de 9 a 16V externa o por medio del puerto USB 2.0

EDUKIT08... Características Principales 2 Puertos seriales completos para el usuario. Uno de los puertos puede configurarse como RS-232C / RS-422 / IrDA. Se puede implementar una RED BUS AMO / ESCLAVO de hasta 32 Nodos!!!. Comunicación Inalámbrica por IrDA entre dos o más sistemas EDUKIT08. Display LCD de 16 x 2 con Backlight y Display 7 Segmentos de 4 dígitos LED. Prácticas de UARTs / SPI / I2C / ICAP / PWM / TIMER / RTC / FLASH como EEPROM / ADC / Redes AMO - ESCLAVO, etc.

EDUKIT08... Otras Características Permite Actualizar / Migrar a distintas familias de MCUs por medio de placas PLUGIN y sistemas BDM a muy bajo costo abarcando flias. de 8 a 32 Bits. El kit básico viene completo, listo para trabajar con la flia. HC908, incluye CD ROM s con documentación, bibliografía, soft de instalación, cables Seriales USB y RS-232C. Homologado por Freescale Third Party Tools Division

La bibliografía... El valor agregado más importante!! Guía de prácticas de 225 páginas. Curso teórico de 460 páginas. Manual del Usuario de 107 páginas Cada kit contiene cursos completos en castellano, teóricos - prácticos, más de 40 prácticas probadas con los periféricos, manual del usuario, esquemáticos, artículos técnicos, material para el docente, y mucho más...

La bibliografía... Cada KIT de personalización PLUGIN_xx contiene cursos teóricos y prácticos de la familia del MCU soportado y abundante bibliografía complementaria...

La bibliografía... C onten ido d e los C u rsos T eóricos / P rácticos. El contenido del curso Teórico es el siguiente: 1- Q ué es un m icrocontrolador? 2- Sistem as de Num eración y Código. 3- Memoria y Dispositivos de I/O. 4- Arquitectura de una Com putadora. 5- El repertorio de Instrucciones del M C68H C05 y el M C68H C08. 6- Program ación. 7- Paced Loop o Lazo cíclico o de paso. 8- Sistem as Periféricos integrados en el Chip. 9- Introducción y Arquitectura del CPU 08. 10- Set de instrucciones del CPU08. 11- Reset e Interrupciones. 12- M ódulo Generador de Reloj (CGM ). 13- M ódulo de Integración de Sistem as (SIM ). 14- Puertos de Entrada / Salida (I/O Ports). 15- Módulo de Comunicación Serial Asincrónico (SCI). 16- Módulo de comunicación Serial Sincrónico (SPI). 17- Módulo de Comunicación Serial Sincrónico IIC (MMIIC). 18- M ódulo de Tim er Tim er Interface M odule (TIM 08). 19- Módulo Conversor Analógico Digital (ADC). 20- Módulo COP Computadora operando Apropiadam ente.

La bibliografía... 21- Registros de Configuración y Máscara de Opciones. (CONFIG1 CONFIG2 MOR) 22- Módulo Supervisor de Baja Tensión (LVI). 23- M ódulo TBM (Time Base M odule) o módulo Base de Tiempo. 24- M ódulo de Interrupciones por Teclado (KBI). (Keyboard Interrupt Module) 25- Break Module o módulo generador de Break points (BRK). 26- Monitor ROM Module (MON08). Modo Monitor en ROM. 27- Módulo de Memoria FLASH Borrado / Grabación Uso como EEPROM. 28- Herramientas de Hard & Soft. 29- Familias de MCUs HC9S08 y Flexis de 8 Bits / 32 Bits.

La bibliografía... El Contenido de la guía Práctica es el siguiente: Parte I 1.1 Programas que usan LEDs 1.1.1 Programa "LED01.asm" 1.1.2 Programa "LED02.asm" 1.2 Programas que usan pulsadores 1.2.1 Programa "Pulsador01.asm" 1.2.2 Programa Pulsador02.asm 1.3 Programas que usan displays 7 segmentos 1.3.1 Programa "Disp701.asm" 1.3.2 Programa "Disp702.asm" 1.3.3 Programa "Disp703.asm" 1.3.4 Programa "Disp704.asm" 1.4 Programas que usan LCD 1.4.1 Programa "LCD01.asm" 1.4.2 Programa "LCD02.asm" 1.4.3 Programa "LCD03.asm" 1.5 Programas que usan el módulo KBI 1.5.1 Programa "KBI01.asm"

La bibliografía... Parte II 2.1 Programas que usan el módulo conversor A/D 2.1.1 Programa "AD01.asm" 2.1.2 Programa "AD02.asm" 2.1.3 Programa "AD03.asm" 2.1.4 Programa "AD04.asm" 2.2 Programas que usan el módulo timer 2.2.1 Programa "Timer01.asm" 2.2.2 Programa "Timer02.asm" 2.2.3 Programa "Timer03.asm" 2.2.4 Programa "PWM01.asm" 2.2.5 Programa "PWM02.asm" 2.3 Programas que usan los módulos SCI 2.3.1 Programa SCI01.asm" 2.3.2 Programa SCI02.asm" 2.3.3 Programa SCI03.asm" 2.3.4 Programas "SCI04.asm", "SCI05.asm" y "SCI06.asm"

La bibliografía... Parte III 3.1 Programas que usan el módulo SCI infrarrojo 3.1.1 Programa "IR01.asm" 3.1.2 Programa "IR02.asm" 3.2 Programas que usan la interfaz RS-485 3.2.1 Programa "RS48501.asm" 3.2.2 Programas "RS48502_rx.asm" y RS48502_tx.asm 3.2.3 Programas "RS48503_rx.asm" y RS48503_tx.asm 3.3 Programas que usan el módulo IIC 3.3.1 Programa "I2C01.asm" 3.4 Programas que usan el módulo SPI 3.4.1 Programa "SPI01.asm" 3.5 Programas que usan el módulo timer 1 en modo ICAP 3.5.1 Programa "ICAP01.asm" 3.5.2 Programa "ICAP02.asm" 3.6 Programas que usan la memoria FLASH 3.6.1 Programa "FLASH01.asm" 3.7 Programas que usan el módulo TBM 3.7.1 Programa "TBM01.asm" 3.7.2 Programa "TBM02.asm"

La bibliografía... En el sitio web de edudevices, miembro del Freescale Alliance Program, se pueden encontrar artículos técnicos, herramientas de desarrollo, otros sistemas para MCUs y la capacitación técnica en gral.

Herramientas embebidas en el sistema que permiten Emulación en Tiempo Real... Así se debe trabajar!! Entorno de Trabajo Integrado WinIDE

Herramientas embebidas... Entorno de Trabajo Integrado CodeWarrior

Herramientas embebidas... Al utilizar entornos integrados de trabajo (IDE s) y sistemas de Emulación en Tiempo Real, el estudiante adquiere conocimientos actualizados de cómo se trabaja en el mundo profesional, adoptando las reglas del buen Arte que lo llevarán a trabajar en forma más eficiente en el diseño de las aplicaciones. Utilidades como Breakpoints por program Counter, Breakpoints condicionados, Breakpoints por accesos a memoria (watchpoint), accesos a variables del programa en tiempo real y otras muchas características de estos sistemas, permiten saber con exactitud donde se encuentran los bugs del programa y NO ADIVINAR lo que REALMENTE está sucediendo...

Gracias por su presencia!! Contactos: Ing. Daniel Di Lella - D.D.F.A.E Freescale Semiconductor Products Dto. Ingeniería ELKO / ARROW - www.elkonet.com - ddilella@elkonet.com Edudevices - E-mail: info@edudevices.com.ar educacion@edudevices.com.ar