1. ОБЗОР ПЛАТЫ MSP-EXP430G2 LaunchPad
1.1. Обзор
Отладочная/экспериментальная плата MSP-EXP430G2 LaunchPad (далее просто MSP-EXP430G2) представляет собой полноценную платформу для разработок на базе новой линейки микроконтроллеров (МК) MSP430G2xx от Texas Instruments. Доступная цена и самодостаточность (нет необходимости в приобретении дополнительных инструментальных, а на этапах освоения и ознакомления – и программных средств разработки) делают MSP-EXP430G2 привлекательным решением для радиолюбителей, студентов и начинающих инженеров, а также разработчиков, находящихся на этапе выбора семейства МК для рабочих проектов. На плате интегрирован полнофункциональный USB-эмулятор, поддерживающий все МК серии MSP430G2xx; реализована инструментальная поддержка флэш-эмуляции, позволяющая непосредственно подключать плату к ПК и облегчающая процессы программирования и отладки. Целевой МК (любой из линейки семейства с количеством выводов не более 20) устанавливается в 20-контактное DIP-гнездо. Кроме того, посредством платы MSP-EXP430G2 можно программировать целевые отладочные платы eZ430-RF2500T, eZ430-F2012T/F2013T и модуль eZ430-Chronos. Возможности платы позволяют подключать МК к персональному компьютеру (хосту) или к другой целевой плате с использованием последовательного приемопередатчика UART на скорости 9600 Бод.
Для написания, программирования и отладки приложений с применением MSP-EXP430G2 используются такие интегрированные среды разработки как IAR Embedded Workbench и Code Composer Studio (CCS). Используемый отладчик не требователен к ресурсам и позволяет пользователю запускать приложение на полной скорости с аппаратными точками останова или в пошаговом режиме.
Основные характеристики MSP-EXP430G2:
-
USB-интерфейс программирования и отладки с возможностью установки без драйверов и использовании связи по UART на скорости до 9600 Бод;
-
поддержка всех МК семейств MSP430G2xx и MSP430F20xx в корпусах PDIP14 или PDIP20;
-
два пользовательских светодиода, подключенных к линиям ввода/вывода общего назначения для отладки и визуального контроля ПО;
-
две кнопки – пользовательская и кнопка сброса МК;
-
удобный доступ к выводам МК для отладки и подключения плат расширения;
-
высококачественное 20-контактное гнездо типа DIP с облегченной установкой и извлечением микросхемы МК.
Внешний вид платы с расположением ее основных элементов приведен на рис. 1.
Рис. 1 - Внешний вид платы MSP-EXP430G2
1.2. Состав набора
В набор включено следующее:
-
плата MSP-EXP430G2;
-
кабель мини-USB 0,5 м;
-
два МК семейства MSP430 (MSP430G2231: низкопотребляющий 16-разрядный МК со встроенным модулем 8-канального 10-разрядного АЦП, 2 кБ памяти программ типа Flash, 128 байт RAM; MSP430G2211: низкопотребляющий 16-разрядный МК со встроенным модулем аналогового компаратора, 2 кБ памяти программ типа Flash, 128 байт SRAM);
-
две пары 10-контактных разъемов на плату («папа»/«мама»);
-
кварцевый резонатор 32,768 кГц;
-
руководство по быстрому старту.
2. УСТАНОВКА
Процесс установки MSP-EXP430G2 включает в себя три этапа:
-
Скачивание необходимого программного обеспечения.
-
Установка выбранной среды разработки.
-
Присоединение платы к ПК.
После соединения к ПК на плате запускается предварительно загруженное демо (при первом запуске) или пользовательское приложение, и плату можно использовать для дальнейшей работы.
2.1. Необходимое программное обеспечение
Основными программными пакетами, предназначенными для разработки приложений с использованием MSP-EXP430G2 являются начальная (стартовая) версия пакета IAR EW KickStart и CCS. Оба пакета имеют функционально ограниченные версии, распространяемые бесплатно. Ограничения главным образом связаны с размером компилируемого кода: 4 кБ для IAR EW KickStart и 16 кБ для CCS. Программное обеспечение доступно по адресу www.ti.com/msp430 или на страничке, посвященной MSP-EXP430G2 http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_LaunchPad_(MSP-EXP430G2). Существуют и другие IDE, предназначенные для семейства MSP430, например, такие как Rowley Crossworks и MSPGCC, однако все примеры проектов-приложений выполнены с использованием IAR EW KickStart и CCS.
2.2. Установка программного обеспечения
Скачайте один из пакетов IDE. IAR EW KickStart и CCS включают в себя все необходимые драйвера для поддержки средств эмуляции MSP-EXP430G2. При установке ПО MSP-EXP430G2 определяется системой как устройство с USB:HID отладочным интерфейсом. После этого все готово для разработки приложений на базе MSP-EXP430G2.
2.3. Подключение оборудования
Для подключения MSP-EXP430G2 к компьютеру используется USB-разъем, расположенный на плате, и идущий в комплекте соединительный кабеля. После первого подключения запустится автоматическая установка драйвера, Для автоматической установки драйвера после первого подключения платы к компьютеру, Вы должны принять запрос Windows на разрешение этого действия. При этом предполагается, что на компьютере уже установлено все необходимое ПО (см. разд. 2.2).
3. ПРИСТУПАЕМ К РАБОТЕ С ПЛАТОЙ MSP-EXP430G2 LaunchPad
3.1. Начало
При первом подключении MSP-EXP430G2, как только на плату через USB-разъем поступает напряжение питания (о наличии питания свидетельствует зеленый индикаторный диод PWR), запускается предварительно «зашитое» в память МК демо-приложение. При этом попеременно начинают мигать два пользовательских светодиода, что свидетельствует об исправности платы.
3.2. Демонстрационный проект
На плате установлен МК предварительно запрограммированный МК MSP430G2231. Демо-приложение запускается сразу же после подключения платы к ПК через USB и одновременной подачи питания (см. рзд. 3.1.). При нажатии на кнопку P1.2 (в новой версии руководства эта кнопка обозначена как P1.3) происходит переключение работы демо-приложения в режим измерения температуры с помощью внутреннего датчика МК. Опорная температура фиксируется в точке перехода к режиму при нажатии на кнопку; при этом увеличение или уменьшение температуры относительно опорной сопровождается изменением яркости красного или зеленого светодиодов соответственно. Опорную температуру можно переопределить повторным нажатием на кнопку P1.2. Данные о температуре также передаются от посредством программно-эмулируемого UART МК к ПК через схему эмуляции USB. Передаваемые значения представляют собой температуру, измеренную с помощью внутреннего датчика температуры МК MSP430G2231 и выраженную в градусах Фаренгейта. Температура может быть выведена на экран компьютера с помощью любой программы-терминала или специального графического интерфейса пользователя (GUI), доступного на страничке MSP430 LaunchPad http://processors.wiki.ti.com/index.php/MSP430_LaunchPad_(MSP-EXP430G2).
Последовательный порт компьютера, к которому подключается плата, должен быть сконфигурирован следующим образом: скорость передачи 2400 бод/сек; 1 стоп-бит; для корректного отображения значений температуры аппаратное управления потоком (flow control) не используется.
В демо-приложении используется внутренняя периферия МК: 10-разрядный АЦП, оцифровывающий аналоговый сигнал встроенного датчика температуры; 16-разрядный таймер, который используется для генерации ШИМ-сигнала, управляющего яркостью свечения светодиодов и программный UART, использующийся для связи с ПК. Исходный код этого демонстрационного проекта доступен для скачивания в разделе «Проекты /Projects» веб-странички, адрес которой приведен выше. Демо-приложение и исходный код к нему может послужить отправной точкой при разработке собственных проектов и дает неплохое представление о возможностях линейки МК MSP430G2xx.
4. РАЗРАБОТКА СОБСТВЕННОГО ПРИЛОЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ MSP-EXP430G2
4.1. Разработка приложения
IDE, которые были рассмотрены в разделе 2.1, поддерживают всю линейку МК MSP430G2xxx. Для работы с MSP-EXP430G2 не требуется дополнительного оборудования – достаточно подключить плату к ПК через USB. Напряжение питания и сигналы TEST и RST JTAG-интерфейса (Spy-Bi-Wire JTAG) должны быть подключены от «инструментальной» части платы (питание, эмуляция) к МК через перемычки колодки разъема J3. В DIP-гнездо можно установить любой из прилагаемых в комплекте МК: и 14-контактный и 20-контактный МК устанавливаются в гнездо по ключу – первому выводу корпуса, как показано на рис. 2. Полный список поддерживаемых МК приводится в разделе 4.7.
Рис. 2
4.1. Демо-приложение по измерению температуры. Программирование и отладка
О приложении см. разд. 3.2. Для демо-проекта требуется предустановленное IDE CCS v4 или выше.
Приложение может быть загружено в рабочую область (workspace) с помощью команды Import меню [File], для чего необходимо открыть папку, куда Вы распаковали исходные файлы проекта и выбрать соответствующий файл с расширением .pjt. Для программирования и отладки проект должен быть помечен как активный.
Подключите плату с установленным МК MSP430G2231 к ПК и нажмите кнопку [Debug] на инструментальнгой панели CCS. При этом происходит инициализация аппаратной части и загрузка скомпилированного кода. По окончании загрузки внешний интерфейс CCS переключается в окошко отладки, а само приложение готово к запуску. Внешний вид интерфейса CCS в отладочном режиме показан на рис. 3.
Рис. 3
4.3. Отсоединение внутриплатного эмулятора от целевого устройства при помощи перемычек колодки J3
Связь между внутриплатным эмулятором MSP-EXP430G2 и присоединенным целевым МК можно «разорвать» с помощью «массива» перемычек J3. Такая возможность может быть полезной для доступа к одной из плата-расширений семейства eZ430 при ее подключении или в случаях, когда линии RST и TEST JTAG-интерфейса используются в иных пользовательских целях. Перемычки J3 также могут быть использованы для измерения мощности, потребляемой приложением. Для этого размыкаются все соединения-перемычки, исключая VCC; для измерения мощности (тока потребления) достаточно использовать обычный мультиметр, подсоединив его к клеммам VCC. Перемычка 5 VCC также размыкается в случае, если плата питается от отдельного источника через разъем J6. Обозначение и назначение перемычек массива J3 приводится в табл. 1.
Таблица 1
Назначение перемычек массива J3
|
Номер перемычки |
Сигнал |
Назначение |
|
1 |
TEST |
Тестовый режим интерфейса JTAG / Вход тестового тактового сигнала Spy-Bi-Wire при программировании и тестировании |
|
2 |
RST |
Reset / Вход/Выход тестовых данных Spy-Bi-Wire при программировании и тестировании |
|
3 |
RXD |
Вход UART |
|
4 |
TXD |
Выход UART |
|
5 |
VCC |
Напряжение питания целевого МК (перемычка для оценки мощности, потребляемой приложением) |
4.4. Кварцевый резонатор
Для подключения кварцевого резонатора системы тактирования на плате предусмотрено посадочное место, что позволяет пользователю самостоятельно выбрать его частоту. Система тактирования (сигналы XIN и XOUT) поддерживает низкочастотные резонаторы, например, часовой кварц с частотой 32768 Гц или ряд стандартных кварцевых резонаторов в диапазоне частот, определенном в соответствующей технической документации. Сигнальные линии XIN и XOUT могут быть также использованы как входы/выходы общего назначения или как вход внешнего тактового сигнала. Более подробная информация о системе тактирования и выборе кварцевого резонатора приводится в технической документации на конкретный тип МК и документе MSP430x2xx Family User's Guide (SLAU144).
Сигналы кварцевого резонатора также подводятся на соответствующие выводы внешнего штыревого разъема J2 и могут быть использованы для тактирования внешних модулей. В случае, если наблюдается искажение сигнала тактирования базового модуля, линии кварцевого резонатора могут быть отключены от контактов разъема J2 с помощью резисторов R29 и R28, играющих в данном случае роль выпаиваемых перемычек.
4.5. Подключение внешних модулей и устройств
MSP-EXP430G2 представляет собой замечательную аппаратную платформу для знакомства с семейством МК MSP430G2xx и начала разработки собственных приложений на его основе. Разъемы J2/J2 и разъем питания J6, представляющие собой горизонтальную линейку контактов типа PLS с шагом 2,54 мм позволяют легко подключать пользовательские платы-расширения. Контакты обозначенных разъемов позволяют получить доступ к любому выводу целевого МК, включая линии интерфейса программирования, таким образом, плата MSP-EXP430G2 может использоваться как программатор для внешних микроконтроллерных модулей. Расположение интерфейсных разъемов и их цоколевка приведены в разделе 5. Для быстрого старта в комплекте поставки к плате MSP-EXP430G2 идут четыре 10-контактных разъема (две вилки и две розетки).
4.6. Поддерживаемые микроконтроллеры
Texas Instruments предлагает несколько МК семейства MSP430 в PDIP-корпусах, совместимых с LaunchPad. Поддерживаемые МК приведены в табл. 2.
Таблица 2
|
Тип МК |
Описание |
| MSP430F2001 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства F2xx, 1 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, аналоговый компаратор |
|
MSP430F2002 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства F2xx, 1 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, 10-разрядный АЦП последовательного приближения, модуль USI (SPI/I2C) |
|
MSP430F2003 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства F2xx, 1 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, 16-разрядный сигма-дельта АЦП, модуль USI (SPI/I2C) |
|
MSP430F2011 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства F2xx, 2 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, аналоговый компаратор |
|
MSP430F2012 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства F2xx, 2 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, 10-разрядный АЦП последовательного приближения, модуль USI (SPI/I2C) |
|
MSP430F2013 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства F2xx, 2 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, 16-разрядный сигма-дельта АЦП, модуль USI (SPI/I2C) |
|
MSP430G2001 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства G2xx, 512 Б Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ |
|
MSP430G2101 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства G2xx, 1 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ |
|
MSP430G2111 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства G2xx, 1 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, аналоговый компаратор |
|
MSP430G2121 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства G2xx, 1 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, модуль USI (SPI/I2C) |
|
MSP430G2131 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства F2xx, 1 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, 10-разрядный АЦП последовательного приближения, модуль USI (SPI/I2C) |
|
MSP430G2201 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства G2xx, 2 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ |
|
MSP430G2211 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства G2xx, 2 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, аналоговый компаратор |
|
MSP430G2221 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства G2xx, 2 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, модуль USI (SPI/I2C) |
|
MSP430G2231 |
16-разрядный МК со сверхнизким энергопотреблением семейства G2xx, 2 кБ Flash-памяти программ, 128 байт ОЗУ, 10-разрядный АЦП последовательного приближения, модуль USI (SPI/I2C) |
5. АППАРАТНАЯ ЧАСТЬ
5.1. Цоколевка корпуса
Цоколевка DIP-гнезда, предназначенного для установки МК в 14-и и 20-выводном корпусах, показана на рис. 4.
Рис. 4.
5.2. Принципиальная схема
Схема электрическая принципиальная, топология печатной платы, сборочный чертеж и перечень элементов приводятся в соответствующих разделах оригинального документа TI SLAU318.
|
