Обработка аналоговых сигналов на основе МК C8051F064

Цель курсовой работы – получение навыков программирования аппаратных комплексов, включающих взаимодействующие между собой различные 8- или 32-разрядные микроконтроллерные системы (МК-системы) и персональные компьютеры (РС), на языках Ассемблеров, С – для микроконтроллеров (МК) и языке С++ для РС с платформой Windows.

1. Постановка задачи 6
1.1. Стандартное задание 6
1.2. Индивидуальное задание 6
2. Техническое задание 7
3. Описание аппаратных и программных средств лабораторного комплекса 8
3.1. Структура аппаратных средств 8
3.1.1. Структурная схема лабораторного комплекса 8
3.1.2. Плата МК – системы 9
3.1.2.1. Конфигурируемые узлы МК C8051F064 11
3.1.2.2. Внешняя память XRAM 16
3.1.2.3. Входные усилители 17
3.1.2.4. Микросхема моста UART-USB 18
3.1.2.5. Сопряжение платы с PC 20
3.1.2.6. Питание платы 21
3.1.3. Требования к PC 21
3.1.4. ОСЦИГЕН 21
3.2. Перечень программных средств лабораторного комплекса 22
3.2.1. Средства программирования и отладки МК-системы 22
3.2.1.1. Интегрированная среда разработки фирмы SiLabs IDE 2.0 22
3.2.1.2. Ассемблер, компилятор и линкер интегрированной среды разработки Keil 23
3.2.2. Средства разработки Windows-приложений 24
3.2.2.1. Среда разработки 24
3.2.2.2. Библиотека WIN32 API функций 24
3.2.3. Приложения для ОСЦИГЕНа. 25
3.2.3.1. Драйвер конфигурируемого выносного блока 25
3.2.3.2. Windows-приложение OGView 25
3.2.4. Драйвер виртуального COM-порта фирмы SiLabs 26
4. Разработка программного комплекса для решения целевой задачи 26
4.1. Функциональная схема реализации функций запоминающего осциллографа 26
4.2. Состав и механизм взаимодействия приложений программного комплекса 27
4.2.1. Схема программного комплекса 27
4.2.2. Протокол обмена между PC-приложением и МК-приложением 27
4.2.3. Таблица допустимых команд 27
4.2.4. Размещение в памяти значений выборок сигнала со стороны МК и ПК 28
4.3. Разработка приложения для МК-системы 29
4.3.1. Обобщенная схема алгоритма 29
4.3.2. Обоснование выбора языка программирования и среды разработки 30
4.3.3. Описание файлов проекта приложения 30
4.3.3.1. Модули приложения 30
4.3.3.2. Модули, подключаемые на этапе линкования 30
4.3.4. Структура и организация программы 30
4.3.5. Схемы алгоритмов и описание функций приложения 30
4.3.5.1. Перечень функций приложения 30
4.3.5.2. Организация бесконечного цикла встроенного приложения 31
4.3.5.3. Отключение сторожевого таймера 31
4.3.5.4. Переключение с внутреннего генератора на внешний 32
4.3.5.5. Конфигурирование портов ввода/вывода 33
4.3.5.6. Конфигурирование аналого-цифровых преобразователей ADC 32
4.3.5.7. Конфигурирование интерфейса DMA 34
4.3.5.8. Инициализация последовательного интерфейса UART 35
4.3.5.9. Выбор и инициализация таймера для установки скорости обмена данными по последовательному каналу 36
4.3.5.10. Инициализация таймера для установки времени дискретизации входного сигнала 36
4.3.5.11. Выбор режимов работы внешней памяти XRAM и ее интерфейса 36
4.3.5.12. Инициализация прерываний 37
4.3.5.13. Формирование цифровых отсчетов и их сохранение во внешней памяти XRAM 37
4.3.5.14. Передача данных на PC 37
4.3.5.15. Прием данных с PC 37
4.3.5.16. Другие используемые функции 38
4.3.5.17. Конфигурирование узлов МК с учетом данных, пришедших с PC 38
4.4. Разработка Windows-приложения 39
4.4.1. Особенности использования среды разработки 39
4.4.2. Описание файлов проекта 39
4.4.3. Обобщенная схема алгоритма многопоточного приложения 40
4.4.4. Внешний вид и описание графического интерфейса, принципы построения программы 40
4.4.5. Описание структуры и организация программы 41
4.4.5.1. Назначение подключаемых файлов 41
4.4.5.2. Описание прототипов функций 41
4.4.5.3. Функция WinMain() 42
4.4.5.4. Функция главного окна 42
4.4.5.5. Организация дополнительных потоков, их назначение 43
4.4.5.6. Рабочие функции дополнительных потоков 43
4.4.5.7. Синхронизация потоков 43
4.4.5.8. Особенности обработки сообщений Windows в программе 43
4.4.5.9. Функция рисования графика восстановленного сигнала 45
4.4.5.10. Разметка осей графика 45
4.4.5.11. Использование контекстуальной памяти для рисования графика 45
4.4.6. Работа с COM-портом, описание WinAPI-функций и структур данных 46
4.4.6.1. Инициализация COM-порта, обоснование выбора режима (синхронный, асинхронный), объема буфера приема/передачи данных 46
4.4.6.2. Организация настроек COM¬-порта в графическом интерфейсе 48
4.4.6.3. Использование функций WaitCommEvent(), WaitForSingleObject(), WaitForMultiplyObject() 49
4.4.7. Работа оператора с приложением 49
4.4.7.1. Последовательность запуска приложения на МК и ПК в лаборатории 49
4.4.7.2. Примеры последовательности 49
4.4.7.3. Адаптация к сепктру входного сигнала 49
4.4.8. Описание протокола RS-232 49
5. Список используемых источников информации 87
6. Приложения 50
6.1. Исходные тексты модулей программы для МК 50
6.2. Фрагменты листингов файлов МК-приложения, полученные в результате трансляций: MAP-file и др 56
6.3. Исходные тексты файлов Windows-приложения 58
6.4. Алгоритмы 72
6.4.1. Обобщенный алгоритм программы для МК 72
6.4.2. Дополнительные алгоритмы программы для МК 73
6.4.2.1. Алгоритм процедуры отключения WDT 73
6.4.2.2. Алгоритм функции SYSCLK_Init 74
6.4.2.3. Алгоритм функции Port_Init 75
6.4.2.4. Алгоритм функции ADCInit 76
6.4.2.5. Алгоритм функции DMAInit 77
6.4.2.6. Алгоритм работы функции UART0_Init 79
6.4.2.7. Алгоритм функции Timer3_Init 80
6.4.2.8. Алгоритм функции main 81
6.4.2.9. Алгоритм функции Config 82
6.4.2.10. Алгоритм функции SendData 83
6.4.2.11. Алгоритм функции ReceiveData 84
6.4.3. Обобщенный алгоритм программы Windows-приложения 85
6.4.3.1. Алгоритм работы функции рисования графика 85
6.4.3.2. Алгоритм обработки сообщений 86