201301180810


Mикропроцессорная техника - 2013

Особенности

1. Преподаватель (инвалидность - хуже говорит, пишет, движется)

2. Предшествующее компьютерное образование (нашел в расписании только "arvutikasutus-õpetus" плюс возможно некоторые лабораторные и тесты по другим предметам - поправьте если не прав).


Необходимые знания

Математика - физика - электротехника - электроника - цифровая электроника (digitaaltehnika) - автоматика. Языки - чем больше знаете, тем лучше (русский, английский, другие международные средства общения - математическое описание условия задачи и решение, языки программирования).


Объекты изучения

  1 Основной объект изучения - контроллер Siemens Logo!. Причина - взаимосвязь с последующими предметами (AV), наличие в школе материальной базы (AV,EV), относительная простота использования (лестничные диаграммы, язык электронных схем, программирование).

  2 Те, кто считают упрощенное использование контроллеров (цена одного контроллера порядка 100EUR (зависит от модели и фирмы-изготовителя) неоправданной, могут разрабатывать устройства на базе микроконтроллеров (от 2EUR) и других электронных компонентов.
     
  (В разделе "Как устроен PLC" (программируемый логический контроллер), рассмотрим подробнее работу устройства на базе открытого проекта OpenPLC и микроконтроллера ATmega328 от фирмы Atmel, также применяемого в популярном проекте Audrino.

    http://code.google.com/p/open-plc/
       
    Atmel AVR, VMLab http://www.amctools.com/vmlab.htm). 

    В предыдущие годы много внимания уделялось программированию микропроцессоров (Intel 8080, 8085, 8086, ...) а затем микроконтроллеров (8051, Atmel AVR, Microchip PIC) на языке ассемблера. На сегодняшний день этот трудоемкий процесс почти повсеместно автоматизирован - более эффективные компиляторы с языков высокого уровня, большой объем наработанных решений в виде отлаженных фрагментов кода, централизованный выпуск контроллеров, программируемых матриц включающих в себя программно коммутируемые логические элементы и микропроцессоры на одном кристалле (CPLD, complex programmable logic device), систем на чипе (SoC, system on chip), автоматические методы генерации электронных схем на кремниевых кристаллах (один из последних процессоров, в котором в разработке или оптимизации схемы применялись методы проектирования "вручную" был DEC Alpha в конце 90-х годов прошлого столетия).

    На сегодняшний день знание ассемблера полезно

    - при написании простых фрагментов кода
     
    - при чтении и мелкой корректировке результатов автоматической трансляции с языка высокого уровня
      
    - при написании программ для устройств, для которых на сегодняшний момент невозможно найти массового применения (массовый выпуск окупается в случае с персональными компьютерами, Power, ARM, x64, x86 платами для построения серверных решений и масс-параллельных суперкомпьютеров, смартофонами и планшетами, smart RFID-метками и др.)
         
     - в качестве хобби.
     
     Пункт 2 можно изучать независимо от п.1.

  3 Третье направление - это создание решений автоматизации человеческой деятельности на основе микропроцессоров / контроллеров - например такая область, как роботика. Удобные средства:

    V-REP (Virtual Robot Experimentation Platform)
    
      http://coppeliarobotics.com/
      
    Microsoft Robotics Developer Studio
    
      https://www.microsoft.com/robotics/
         
  Помимо прочего, необходимо свободное владение средствами п.п. 1 и 2.


Установка эмулятора Siemens Logo версия 7.0

  1 С сайта http://nelus.tpt.edu.ee по ссылке
   
    "Portables OOP, DE, MP (extract to c: root, 250MB)" 

  cкачать файл

    http://nelus.tpt.edu.ee/big/portables-20121205.exe
    
  Это самораспаковывающийся архив, запустить распаковку направив ее в головной директорий диска C:\. Примерно через 3-6 минут будет создана директория С:\xampp c требуемыми программами, готовыми к запуску.
   
  2 по ссылке

    Siemens Logo Russian Update (for Portables, extract to c:root, 40MB)
    
  скачать файл

    http://nelus.tpt.edu.ee/big/Logo7UpdateRus-20130114183600.exe
    
  Это самораспаковывающийся архив, запустить распаковку направив ее в головной директорий диска C:\. Примерно через 1 минуту в директории С:\xampp будет произведена русификация программы Siemens Logo! и установлена портабельная среда Java Runtime Environment, требуемая для работы Siemens Logo!.

  Если русификация программы не требуется а JRE уже установлена, то пункт 2. выполнять не нужно.

  3 Запустить среду программирования и симуляции контроллера Siemens Logo!. Для этого зайти в папку

    C:\xampp\Siemens\LOGOComfort_V7(Demo)
    
  И запустить программу Start.exe

  4 Опционально можно включить язык подсказки / язык интерфейса:

    сервис -> настройки -> язык -> english
    tools -> options -> language -> русский язык

  5 Опционально можно проверить подписи (md5sum) скачанных файлов. Для этого
     
    - зайти в папку C:\xampp
    - запустить программу Start.exe, находящуюся в этой папке.
    - в появившемся меню запуска выбрать TCCLE
    - набрать слово init, нажать ввод, будет выполнена инициализация окружения (environment).
    - командой cd пройти к закачанным файлам, например:
    
      > cd \Users\opilane\Desktop
      
    - вывести на экран подпись файла (файлы должны быть скачаны
      и находиться в текущей папке):
      
      > ls
      
      portables-20121205.exe.md5sum
      portables-20121205.exe
      Logo7UpdateRus-20130114183600.exe.md5sum
      Logo7UpdateRus-20130114183600.exe
      
      > cat portables-20121205.exe.md5sum
      366b247b10693813a239bf0ed57d27bb
      > md5sum portables-20121205.exe.md5sum
      366b247b10693813a239bf0ed57d27bb
      > cat Logo7UpdateRus-20130114183600.exe.md5sum
      3a999d317f9a6899179aacf620321aad
      > md5sum Logo7UpdateRus-20130114183600.exe
      3a999d317f9a6899179aacf620321aad
      
      реальная контрольная сумма (md5sum foo.exe) и сумма содержащаяся в теле файла .md5sum (cat foo.md5sum) должны совпадать. В случае несовпадения при закачке были ошибки передачи файла, либо, что более вероятно, компьютер заражен.
       

Упражнения по дигитальной технике на симуляторе Siemens Logo!

Общая часть

  1. Файл -> Создать -> Функциональная блок схема
  2. Элементы Вход Выход Базовые функции
  
  
Пример варианта.

Вариант номер 19. Построить логическую схему по рассматриваемому примеру

  19 -> 0x13 -> 0b00010011
                  ^      ^
             MSB(7)*     (0)LSB**
             
  *)  MSB - most significant bit
  **) LSB - least significant bit

  +-------+------+
  |Бит    |Отклик|       _  _  _    _  _          _  _
  |  210  |      |   f = x2 x1 x0 + x2 x1 x0 + x2 x1 x0
  +-------+------+   
  |0 000  |1     |                 x2
  |1 001  |1     |              -------
  |2 010  |0     |         +---+---+---+---+
  |3 011  |0     |         | 0 | 0 | 1 | 1 |
  |4 100  |1     |         +---+---+---+---+
  |5 101  |0     |      x0|| 0 | 0 | 0 | 1 |
  |6 110  |0     |         +---+---+---+---+
  |7 111  |0     |          -------
  +-------+------+            x1
                _  _    _  _    _   _    _
  f(x0,x1,x2) = x1 x0 + x1 x2 = x1 (x0 + x2)

  +--+  +--+   +---+
  |x2+--o  +---+  1|
  +--+  +--+   |   |   +---+
               |   +---+  &|
  +--+  +--+   |   |   |   |   +---+
  |x0+--o  +---+   |   |   |   |Out|
  +--+  +--+   +---+   |   +---+put+-
                       |   |   |   |
  +--+  +--+           |   |   +---+
  |x1+--o  +-----------+   |
  +--+  +--+           +---+


