Università degli studi di Trieste – Tesi di laurea triennale in Ingegneria elettronica PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE TRA PC E MICROCONTROLLORE PER UN’INTERFACCIA.

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1 Università degli studi di Trieste – Tesi di laurea triennale in Ingegneria elettronica
PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE TRA PC E MICROCONTROLLORE PER UN’INTERFACCIA DI CONTROLLO DI UN MICROSCOPIO A SCANSIONE Laureando: Igor Cerniava Relatore: Prof. Sergio Carrato Correlatore: Dott. Paolo Sigalotti

2 INTRODUZIONE [1] Scopo dell’elaborato: realizzare un protocollo di comunicazione tra computer e periferica esterna (microcontrollore dsPIC); Il sistema di comunicazione utilizza la porta seriale USB; Il protocollo ha una struttura a livelli; Possibili utilizzi: sistema di controllo di un microscopio a scansione (STM) controllo elettronico di qualsiasi sistema di misura

3 INTRODUZIONE [2] Il progetto è diviso in due parti: Lato computer
Lato microcontrollore dsPIC Il protocollo ha tre livelli logici di astrazione: Livello alto – main Livello intermedio – parser Livello basso – driver Ogni livello (layer) è un modulo di funzioni a sé stanti

4 INTRODUZIONE [3] Vediamo i 4 tipi di comunicazione progettati:
Trasmettere un comando di lunghezza prefissata e ricevere una risposta di conferma dalla periferica; Trasmettere un comando di lunghezza prefissata e ricevere valore numerico dalla periferica; Trasmettere un pacchetto di dati e ricevere una risposta di conferma dalla periferica; Trasmettere un comando di lunghezza prefissata e ricevere un pacchetto di dati dalla periferica.

5 ARCHITETTURA Collegamento fisico dei dispositivi utilizzati:

6 IL MICROCONTROLLORE dsPIC
Il micocontrollore incorpora al suo interno una parte di DSP Il progetto ha la funzione di fornire la connettività al processore DSP Capacità di elaborazione di 30 MIPS

7 IL DLP-FTDI245M Questo dispositivo si occupa interamente della ricezione e trasmissione dei dati tramite la porta USB del computer Il suo utilizzo semplifica il lavoro di interfacciamento del dsPIC al PC Il DLP-FTDI245M è progettato per agevolare l’utilizzo delle porte USB

8 LA DEMOBOARD dsPICDEM Caratteristiche: dsPIC 30F6012
Led, pulsanti, convertitori ADC, SPI, sulla millefori è stato saldato il DLP-FTDI245M

9 IL PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE
Lato PC Lato dsPIC

10 IMPLEMENTAZIONE DEL PROTOCOLLO
Le operazioni implementate sono: La prima accende e spegne i quattro led presenti sulla demoboard COMANDO  RISPOSTA La seconda è un comando che legge un valore di tensione tramite il convertitore ADC del dsPIC COMANDO  RISPOSTA VALORE La terza operazione trasmette un pacchetto di dati dal PC al dsPIC FLUSSO DATI  RISPOSTA La quarta operazione è un comando che fa inviare al dsPIC un pacchetto di dati verso il PC COMANDO  FLUSSO DATI

11 COMANDO  RISPOSTA Comandi “Accendi LED” e “Chiudi LED”
Il primo pacchetto dati è il comando che il dsPIC riceve dal PC; Il secondo è l’acknowledge che il dsPIC invia al PC.

12 COMANDO  RISPOSTA VALORE
Comando “Leggi ADC” Il primo pacchetto è il comando che il dsPIC riceve dal PC; Il secondo pacchetto dati è la risposta che il dsPIC invia al PC. Nel pacchetto dati c’è il valore letto dall’ ADC.

13 FLUSSO DATI  RISPOSTA Comando “Flusso dati in uscita”
Il primo comando è il pacchetto di dati che il dsPIC riceve dal PC; Il secondo è l’acknowledge che il dsPIC invia al PC.

14 COMANDO  FLUSSO DATI Comando “Flusso dati in entrata”
Il primo è il comando inviato dal PC indica il numero di dati che il dsPIC dovrà inviare; Il secondo è il flusso di dati inviato dal dsPIC.

15 BYTE DI IDENTIFICAZIONE
BYTE DI INTESTAZIONE Inizio MASTER – Carattere I Inizio SLAVE – Carattere C BYTE DI IDENTIFICAZIONE Il byte di identificazione determina se l’operazione è un: Comando Flusso (pacchetto) dati

16 CODICE FORMATO COMANDI E CODICE FORMATO FLUSSI
A = TIPO DI TRASMISSIONE Se 00 = comando (accendi led) Se 11 = flusso dati (flusso dati in uscita) B = FORMATO DELLA TRASMISSIONE Se > comando accendi led Se > flusso dati su porta in ingresso

17 CONROLLO ERRORE I byte di controllo errore sfruttano una semplicissima operazione matematica: 1° byte Err = SOMMA(Nbyte) MOD 256 2° byte Err = ( [SOMMA(Nbyte)] / 256 ) MOD 256

18 ALGORITMO DEL PARSER (dsPIC)
Controllare l’intestazione del comando che deve essere sempre una ‘I’; Ogni byte ricevuto viene salvato; Somma il valore dei byte ricevuti, escludendo gli ultimi quattro byte; Test su byte di identificazione: se bID1 = bID2 allora test OK; Test errore incrociato: se il 1. ed il 3. byte nonché il 2. ed il 4. byte sono uguali, il primo test è positivo. Successivamente vanno fatti i moduli sulla somma di tutti i byte del pacchetto. Il risultato viene confrontato con i 4 byte di controllo errore del pacchetto ricevuto. Se test OK eseguo le operazioni da eseguire.

19 IL FIRMWARE DEL dsPIC

20 IL SOFTWARE LATO PC

21 IL TEST Si è constatato il corretto funzionamento del sistema di comunicazione Test sulla velocità di comunicazione: FLUSSO DATI  RISPOSTA (Comunicazione 3) A 4 MIPS -> scrittura e lettura in 0,02295 A 8 MIPS -> scrittura e lettura in 0,01403 COMANDO  FLUSSO DATI (Comunicazione 4) A 4 MIPS -> scrittura e lettura in 0,06437 A 8 MIPS -> scrittura e lettura in 0,04857 A 4 MIPS -> scrittura e lettura in 0,02632 con while scritti in assemler Il sistema trasmette e riceve i dati ad una velocità di 111 KBps, 8 volte superiore ad una porte RS232 (14 KBps)

22 OTTIMIZZAZIONE DEL PROTOCOLLO
Funzioni READ e WRITE :

23 CONCLUSIONI L’USB è un importante sistema di comunicazione per le periferiche esterne (a basso costo) Il protocollo di comunicazione offre buone prestazioni sia a livello grammaticale che a livello di prestazioni Il protocollo così costruito offre la possibilità di: sviluppi futuri una facile trasportabilità e flessibilità utilizzo in qualunque sistema di controllo elettronico