4.3 Pracownia Programowania Układów Mikroprocesorowych

Kierownik

dr inż. Marcin Grochowina

budynek A0, skrzydło B2, pokój 374

tel. 17 851 86 39

email: mgrochowina@ur.edu.pl

W ramach Pracowni prowadzone są badania teoretyczne i doświadczalne, dotyczące:

1.1. Prac związanych z programowaniem mikrokontrolerów, których budowa jest oparta o rdzeń ARM7 i ARM9.

1.2. Prac związanych z uruchomieniem systemów operacyjnych wbudowanych na wyżej wymienionych mikrokontrolerach.

1.3. Programowania układów FPGA.

W Pracowni realizowane są badania nad nowoczesnymi algorytmami sterowania. Ważnym zadaniem jest wykorzystanie układów FPGA i realizowanie wybranych algorytmów sterowania bezpośrednio przez układy sprzętowe, a nie programowe. Jest to szczególnie istotne przy sterowaniu procesami szybko zmiennymi, gdy klasyczne sterowniki mikroprocesorowe są zbyt wolne. Planowane badania dotyczą poznania najnowocześniejszych struktur mikrokontrolerów, oraz wykorzystania ich do zadań sterowania. Główną częścią badań będzie przystosowanie różnych systemów operacyjnych do pracy z mikrokontrolerami nowej generacji.

W Pracowni Programowania Układów Mikroprocesorowych znajduje się profesjonalny system do prototypowania układów sterowania MicroDAQ. W MicroDAQ zastosowano procesor firmy Texas Instruments OMAP-L137, który ma cztery niezależne rdzenie: procesor ogólnego przeznaczenia ARM9, zaawansowany procesor DSP i dwa 32-bitowe procesory PRU. Kombinacja procesora DSP i ARM oraz systemu Linux daje możliwości niespotykane w tradycyjnych systemach kontrolno – pomiarowych. Ładowanie aplikacji DSP za pomocą wygodnego interfejsu WWW czy ładowanie aplikacji DSP i kontrola jej parametrów przy użyciu środowiska LabView, to tylko niektóre możliwości systemu MicroDAQ. Urządzenie jest wyposażone w wejścia i wyjścia analogowe. W zależności od opcji, może to być osiem 16-bitowych wejść analogowych ±10 V o maksymalnej częstotliwości próbkowania 166 kSa/s lub 8…32 wejść 16-bitowych o częstotliwości próbkowania 500 kSa/s osiąganej równocześnie na wszystkich kanałach. Użytkownik również ma do dyspozycji 8 wyjść analogowych -/+10V. System jest wyposażony w wejścia i wyjścia GPIO, PWM, wejścia enkoderowe do pomiarów prędkości obrotowej, jak również interfejsy szeregowe SPI, I2C, UART. Dodatkowo, użytkownik ma łatwy dostęp do złącza JTAG, umożliwiającego programowanie oraz uruchamianie aplikacji. Komunikacja z urządzeniem jest możliwa za pomocą USB, Ethernet lub WiFi.

Do Pracowni zakupiono także urządzenia służące do tworzenia systemów wbudowanych, eksperymentalny zestaw do badania algorytmów kompensacji drgań, dodatkowe układy peryferyjne, które pozwolą na testowanie procedur obsługi standardowych urządzeń we/wy.

Najważniejsze zestawy urządzeń: ZedBoard Zynq-7000, BeagleBoard-xM, zestaw mikroprocesorowy OMAP-L138/TMS320C6748, płyta ewaluacyjna TMS320C6678, Xilinx Artix-7 FPGA AC701, karta mikroprocesorowa BL2100 Smartcat, Freescale Ni Elvis microcontrollerprototypeboard, Ni Digital Electronics FPGA Board, Xilinx 6 spartan FPGA DSP KIT, Xilinx Virtex-4 (SX) DB46, Xilinx Virtex-4 (LX) DB36 Daughter Board, AltiumNanoBoard NB2DSK01, Xilinx 12-401-DB 40, Xilinx Spartan-3A DSP DB30.06 Daughter Board (960).

Ponadto w Pracowni tej możliwe jest wykonanie pomiarów poziomu dźwięku jak i drgań różnymi urządzeniami przeznaczonymi do tego celu.

Profesjonalny czterokanałowy miernik drgań i dźwięku SVAN 958, który pozwala na jednoczesny pomiar poziomu dźwięku i poziomu drgań w trzech osiach. Dzięki dużej mocy procesora sygnałowego, w który wyposażony jest miernik SVAN 958, może on wykonywać analizę częstotliwościową mierzonego przebiegu w pasmach oktawowych, tercjowych lub FFT jednocześnie w czterech kanałach, a oprogramowanie dołączone do miernika pozwala na wizualizację danych pomiarowych.

Przeciwwagą dla standardowych pomiarów z użyciem mikrofonów/akcelerometrów jest pomiar z zastosowaniem skaningowych wibrometrów laserowych.

Do badań nad innowacyjnymi rozwiązaniami pomocą służą urządzenia pomiarowe, w które wyposażona jest Pracownia. Aparatura ta obejmuje cały szereg zestawów zasilaczy, generatorów oraz oscyloskopów i kart pomiarowych umożliwiających zbudowanie zaawansowanych stanowisk pomiarowych dla stanowisk badawczych. Aparatura obejmuje głównie urządzenia do wizualizacji i analizy stanów logicznych prototypowanych układów cyfrowych w szczególności umożliwia analizę protokołów komunikacyjnych: SPI, RS232, I2C, Modbus, itd.. Na zdjęciach poniżej przedstawione są urządzenia laboratoryjne wchodzące w skład oprzyrządowania laboratoryjnego. Dodatkowo stanowiska laboratoryjne wyposażone są w zasilacze uniwersalne, profesjonalne stacje lutownicze, multimetry automatyczne.

Do Pracowni tej, oprócz w/w wyposażenia, zakupiono także oprogramowanie specjalistyczne, pozwalające na realizację zajęć z wykorzystaniem najnowszych rozwiązań stosowanych w przemyśle:

• iLearnVibration Professional,
• Code Composer Studio,
• ISE Design Suite : System Edition,
• Altium Designer 2013,
• KompilatorKeil MDK-ARM,
• Catman,
• Nor Build Type 1028,

Pakiet Matlab, Simulink i Toolboxy 2013b (1x licencja badawcza):

Ø Matlab,

Ø Simulink,

Ø Control System Toolbox,

Ø DSP System Toolbox ,

Ø Signal Processing Toolbox,

Ø Simulink Control Design,

Ø System IdentyficationToolbox,

Ø Symbolic Math Toolbox,

Pakiet Matlab, Simulink i Toolboxy 2013b (1x licencja badawcza):

Ø Embedded Coder,

Ø Fixed-Point Toolbox,

Ø FuzzyLogicToolbox,

Ø MATLAB,

Ø MATLAB Coder,

Ø Simulink Coder,

Ø xPC Target,

Ø Simulink Fixed Point,

Ø Control System Toolbox,