Tappertzhofen MSR mit C-Control M-Unit 2

Der Ein-Chip-Mikrocontroller von Conrad Electronic für C-Control Generation 2.0
1. Auflage 2009
ISBN: 978-3-7723-3838-0
Verlag: Franzis Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 220 Seiten

Reihe: Messtechnik

Mikrocontroller sind im Automatisierungsbereich tonangebend. Wo früher teure und komplex aufgebaute Schaltungen verwendet wurden, sind heute leistungsstarke und extrem preisgünstige Mikrocontrollersysteme im Einsatz. Die breite Produktpalette bietet dabei Lösungen für den privaten, aber auch professionellen und industriellen MSR-Bereich an. Ein wichtiges Mikrocontroller-Auswahlkriterium ist neben dem Preis- Leistungs-Verhältnis auch die erforderliche Einarbeitungszeit. Hier sticht besonders das seit Jahren bewährte C-Control-Mikrocontrollersystem der Firma Conrad Electronic hervor. In der Generation 2.0 präsentiert es sich hinsichtlich Hard- und Software nun mit einer geradezu unglaublichen Leistungsvielfalt.

Autoren/Hrsg.

Tappertzhofen, Stefan

Inhaltsverzeichnis

1;Inhalt;7
2;1 Erste Schritte;11
2.1;1.1 Controllerversionen;11
2.1.1;1.1.1 M-Unit 2.0;13
2.1.2;1.1.2 Station 2.0;13
2.1.3;1.1.3 Micro;13
2.1.4;1.1.4 Advanced Versionen;19
2.2;1.2 Unterschiede zum Vorgänger;20
2.3;1.3 Überblick über die Programmiersoftware;21
2.4;1.4 Inbetriebnahme der C-Control;23
3;2 Einführung in BASIC++;26
3.1;2.1 Umstieg von CCBasic auf BASIC++;26
3.2;2.2 Die WorkBench++;28
3.2.1;2.2.1 Installation und Inbetriebnahme;28
3.2.2;2.2.2 Der Code-Explorer;29
3.2.3;2.2.3 Die Speicher-Map;30
3.3;2.3 Globale Variablen und Konstanten;30
3.4;2.4 Selektive Programmierung;32
3.4.1;2.4.1 IF-Bedingung;32
3.4.2;2.4.2 SELECT-CASE-Anweisung;33
3.5;2.5 Schleifen;34
3.5.1;2.5.1 DO-Schleife;35
3.5.2;2.5.2 FOR-Schleife;36
3.5.3;2.5.3 WHILE-Schleife;36
3.6;2.6 Funktionen, Sprungmarken und lokale Variablen;37
3.6.1;2.6.3 Lokale Variablen;38
3.6.2;2.6.4 Referenzen;38
3.7;2.7 Binäre Operationen;39
4;3 Fortgeschrittene Programmiertechniken;41
4.1;3.1 Split-Variablen;41
4.2;3.2 Speicher- und Zeigeroperationen;43
4.3;3.3 Strings;46
4.4;3.4 Fehlerbehandlungsroutinen;48
4.5;3.5 Dynamische Lokale Variablen;50
4.6;3.6 Fließkomma-Arithmetik;51
4.6.1;3.6.1 Einfache Berechnungen.;52
4.6.2;3.6.2 Wissenschaftliche Notation;53
4.6.3;3.6.3 Typenkonvertierung;54
4.6.4;3.6.4 Weitere Funktionen und FP-Bibliothek;55
4.6.5;3.6.5 Fehlerbehandlung;56
4.7;3.7 Interrupts;57
4.8;3.8 Propertys;58
4.9;3.9 Vorkompilierte Bibliotheken;60
4.10;3.10 Präprozessor-Anweisungen;60
4.11;3.11 Dynamischen Code zur Laufzeit erzeugen;61
4.12;3.12 Objekte;63
5;4 DigitaleI/O-Ports;64
5.1;4.1 Technischer Überblick;64
5.2;4.2 Digitale Ausgänge;68
5.3;4.3 Digitale Eingänge;69
5.3.1;4.3.2 Taster entprellen;71
5.4;4.4 Einfache Beschaltung;72
5.5;4.5 Leistungsausgänge;74
5.6;4.6 Schrittmotoren;77
6;5 Zeitmessung und -Steuerung;80
6.1;5.1 Die interne Echtzeituhr;80
6.2;5.2 Das DCF-77 Funkuhrmodul;85
6.3;5.3 Zeit- und datumsgesteuerte Programme;89
6.4;5.4 Zeitmessung;91
6.4.1;5.4.1 Grobe Zeitmessung;91
6.4.2;5.4.2 Zeitmessung mit hoher Auflösung;92
6.5;5.5 Frequenzmessung;94
6.5.1;5.5.1 Einfache Frequenzmessung;94
6.5.2;5.5.2 Frequenzmessung von 32 bis 65 kHz;96
6.5.3;5.5.3 Messung hochfrequenter Rechtecksignale;97
7;6 Serielle Schnittstelle;99
7.1;6.1 Mehrere Controller miteinander verbinden;99
7.2;6.2 Fernsteuerung mit rs232-Server;104
7.3;6.3 Daten offline auslesen;105
8;7 Analoge Ein- und Ausgänge;109
8.1;7.1 Analog/Digital-Wandler;109
8.1.1;7.1.1 Zusätzliche I/O-Ports;112
8.2;7.2 Messverstärker;113
8.3;7.3 Temperaturmessung;115
8.4;7.4 Digital/Analog-Wandler;121
8.4.1;7.4.1 Leistungsausgänge für Motoren und Verbraucher;123
8.4.2;7.4.2 Servo-Mode;124
8.5;7.5 Regelungstechnik;125
8.5.1;7.5.1 Soll- und Istgröße;126
8.5.2;7.5.2 Reglertypen;127
8.5.3;7.5.3 Regelkreise;129
9;8 Erweiterungsmodule und Extended Functions;133
9.1;8.1 Interne Config-Register;133
9.1.1;8.1.1 Config1;134
9.1.2;8.1.2 Config2;136
9.2;8.2 433 MHz Funkübertragung;138
9.3;8.3 IR-Sender/Empfänger-Modul;144
9.4;8.4 Chipram;149
9.4.1;8.4.1 Externes EEPROM als Arbeitsspeicher;149
9.4.2;8.4.2 Programmcode von Chipkarte lesen;151
10;9 I2C-Schnittstelle;152
10.1;9.1 Technischer Überblick;152
10.2;9.2 PCF-8574-Porterweiterung;154
10.3;9.3 Serielle I2C-EEPROMs;156
10.4;9.4 I2C-Dallas-Temperatursensor;159
10.5;9.5 Die C-Control Micro als I2C-Slave;166
11;10 Assembler und Systemtreiber;169
11.1;10.1 Übersicht über CCASM;169
11.1.1;10.1.1 Technischer Überblick;169
11.2;10.2 Bereiche, Speicher und Konstanten;170
11.3;10.3 Hardware- und Software-Register;172
11.3.1;10.3.1 Hardware-Register;172
11.3.2;10.3.2 Software-Register;173
11.4;10.4 Sprungmarken, Sprünge und Schleifen;176
11.4.1;10.4.1 Sprungmarken;176
11.4.2;10.4.2 Unbedingte Sprünge;177
11.4.3;10.4.3 Bedingte Sprünge;178
11.4.4;10.4.4 Schleifen;179
11.4.5;10.4.5 Unterprogramme;180
11.5;10.5 Operationen und Adressierungen;180
11.5.1;10.5.1 Arithmetische und logische Operationen;180
11.5.2;10.5.2 Direkte, indirekte und relative Adressierung;181
12;11 Sprachreferenz;183
13;12 Anhang;198
13.1;12.1 Technische Daten;198
13.1.1;12.1.1 M-Unit 2.0;198
13.1.2;12.1.2 Station 2.0;199
13.1.3;12.1.3 Micro;200
13.1.4;12.1.4 Advanced Versionen;200
13.2;12.2 Anschluss- und Steckplatzbelegung;202
13.2.1;12.2.1 M-Unit 2.0 und Advanced Version;202
13.2.2;12.2.2 Station 2.0;202
13.2.3;12.2.3 Micro;202
13.2.4;12.2.4 Application-Board;203
13.2.5;12.2.5 Anschlüsse Schnittstellen/Erweiterungsmodule;204
13.3;12.3 Schaltdiagramme;205
13.3.1;12.3.1 M-Unit 2.0 und Advanced Version;205
13.3.2;12.3.2 Station 2.0;206
13.3.3;12.3.3 Application-Board;207
13.4;12.4 Bezugsquellen;208
13.5;12.5 Tokentabelle für die C-Control;208
13.6;12.6 Literaturhinweise;215
13.7;12.7 Abbildungsverzeichnis;215
14;Sachverzeichnis;217

Leseproben

1.2 Unterschiede zum Vorgänger (S. 20-21)

Die Vorgängerversion der C-Control gab es als Basic Set und M-Unit, wobei die M-Unit über den gleichen Funktionsumfang wie das Basic Set verfügte, jedoch speziell für platzsparende Anwendungen optimiert wurde. Die neue M-Unit 2.0 ist schmaler, dafür aber etwas länger als der Vorgänger. Sie lässt sich problemlos auf je zwei 20-polige Buchsenleisten von rund 2,5 cm Abstand aufsetzen. Einer der größten Unterschiede zum Vorgänger ist die deutliche Anhebung der Ausführungsgeschwindigkeit. Im Vergleich zur Taktfrequenz der alten Unit mit 4 MHz enthält die neue Unit einen weiterentwickelten Mikroprozessor mit einer Taktrate von 32 MHz. Der neue Mikroprozessor stammt ebenfalls aus der Moto- rola-68HC-Reihe. Ähnlich wie der Vorgänger arbeitet auch die neueste C-Con- trol-Generation Basic-Tokens ab.

Im Schnitt benötigt der Controller etwa 50 ` s für die Ausführung eines Basic-Befehls. Laut Conrad Electronic entspräche das etwa 18.000 Instruktionen pro Sekunde. Die M-Unit mit der Revision 2.03 soll so- gar bis zu 20.000 Instruktionen pro Sekunde schaffen, womit aber wohl in abseh- barer Zeit die Grenze des technisch Möglichen erreicht ist. Der C-Control-Chip der alten Generation verbrachte fast 60 % der Zeit allein da- mit, die einzelnen Programmcode-Befehle zu lesen. Hinzu kommt noch die Aus- führung des Befehls. Hier sei zu erwähnen, dass die C-Control die Befehle inter- pretiert, weshalb die Befehle auch nicht in Maschinencode vorliegen. Auf der einen Seite spart man durch den Interpreter sehr viel Speicher, auf der anderen Seite aber führt dies zu langsameren Ausführungsgeschwindigkeiten.

Eine einfache Geschwindigkeitsmessung mit einer For-Schleife, die von jeweils 1 bis 10, 100, 1.000, 10.000 und 30.000 läuft, ergab ein deutliches Bild zugunsten der neuenM-Unit 2.0. So brauchte die alte Unit für eine Zählerschleife von 1 bis 30.000 rund 82 Sekunden, der neue Controller dagegen nur etwa drei Sekunden. Im Schnitt stellt man bei diesem Beispiel eine bis zu 28-fache Geschwindigkeitserhöhung der M-Unit 2.0 fest. Neben der höheren Taktfrequenz bietet dieM-Unit 2.0mit 140 Byte 116 Bytemehr an Variablenspeicher. Zusätzlichen Variablenspeicher können Sie zudem mit dem Stack-Modul einsparen.

Das Stack-Modul gehört zu den sogenannten Extended- Funktionen, die mit dem neuen Controller eingeführt wurden. Unter anderem können Sie mit den Extended-Funktionen auf komfortable Art undWeise ein LC- Display oder den I2C-Bus ansteuern. Da die neueste Generation der C-Control I sich immer noch in der Entwicklung befindet, wird wohl in kommenden Versionen immer noch ein wenig an einer Erhöhung der Ausführungsgeschwindigkeit gefeilt. Außerdem wurde im Zuge der Entwicklung mit dem Config2-Modul eine weitere Extended-Funktion implementiert. Sollte einmal die Geschwindigkeit der Basic-Tokens nicht ausreichen, kann man auf Systemtreiber oder Assembler zurückgreifen.