RTU188. Модуль микроконтроллера - Руководство пользователя

Глава 1 - КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Модуль микроконтроллера RTU188 выполнен в виде автономного устройства и предназначен для использования в системах управления, сбора данных, контроля и т.п. Модуль может работать в автономном или подчиненном режиме. Кроме того, RTU188 может быть подключён к сетям RS232/ RS422/ RS485, что делает возможным использование контроллера в распределенных системах.

Модуль RTU188 может быть установлен как на DIN рельсу так, и на панель

Подключение к модулю RTU188 внешних устройств

Ниже приведен перечень интерфейсных плат и устройств, которые могут быть подключены к модулю RTU188:

RS232 совместимые устройства
2/4-х проводные RS422/RS485 сети
модули УСО с гальванической развязкой (через плату MPB-24 или TBI-24/16L, TBI-24LC)
терминальные платы с гальванической развязкой TBI-xx/xx
Удаленная кнопка RESET (изолированная от системы)

Составные части

Процессор

Am188ES, частота 40 МГц

Супервизор и сторожевой таймер

Модуль процессора имеет супервизор (микросхема отслеживающая сбои напряжения питания) и сторожевой таймер.

Супервизор формирует аппаратный сигнал RESET при понижении пита- ния ниже 4.6 В или при нажатии кнопки сброса.

Сторожевой таймер может использоваться для исключения программных зависаний . Срабатывание сторожевого таймера происходит при отсутствии программных подтверждений (см. описание расширения BIOS - INT17) в течении примерно 1.6 секунды.

Оперативное Запоминающее Устройство (ОЗУ)

Модуль имеет внутреннюю статическую оперативную память размером 512 Кбайт.

Перепрограммируемое Постоянное Запоминающее Устройство (FDD)

Для хранения кодов программ и долговременной информации в модуле установлена микросхема электрически перепрограммируемой памяти (далее FFD- Fastwel Flash Disk) размером 512 Кбайт с поддержкой файловой системы.

Часы реального времени RTC

RTU188 имеет часы реального времени, построенные на микросхеме DS1307. Эта микросхема содержит 56 доступных пользователю байт энергонезависимой статической памяти.

Последовательные порты (X3,J4,J6)

Микроконтроллер имеет два асинхронных последовательных порта. Встроенный в RTU188 порт COM1 (соединитель J4) консольный и содержит полный состав сигналов интерфейса RS232.

Встроенный в RTU188 порт COM2 (соединитель J6) может быть использован как не изолированный последовательный асинхронный порт RS232 с не полным набором сигналов, либо как изолированный порт (соединитель X3) для работы в сети RS485.

Порт изолированного дискретного ввода (X4, X5)

Микроконтроллер имеет 16-ть каналов оптоизолированного дискретного ввода. Все каналы имеют общую землю. Предусмотрен один диапазон входного сигнала 24 вольта. Резистор в цепи сигнала имеет сопротивление 4,7 кОма. Для питания сухих контактов микроконтроллер преобразователем.

Порт изолированного аналогового ввода (X1, X2)

Модуль RTU188 имеет изолированный порт аналогового ввода и позволяет измерять 8 аналоговых входов с точностью 12-бит в диапазо- нах 0..5 В, 0..10 В, 5 В, 10 В (диапазон устанавливается программно по любому каналу).

Универсальный порт дискретного ввода - вывода (J5)

RTU188 содержит 16 -ть не изолированных каналов дискретного ввода - вывода . Уровни сигналов каждого канала соответствуют уровням ТТЛ - логики . Нагрузочная способность каждого канала 12 мА. Каналы 8-14 выводятся на соединитель J5 как непосредственно так, и через буферные схемы с возможностью коммутации сигналов 24 В, 300 мА.

Каналы этого порта могут быть использованы следующим образом:

Каждый канал может быть настроен либо на ввод либо на вывод данных.
Любое число пар каналов с нулевого по седьмой (до четырёх) может быть настроено на работу с аналоговыми модулями серии 73L фирмы Grayhill. При этом каналы с чётными номерами должны быть настроены на режим вывода, а с нечётными - на режим ввода.

Остальные каналы могут быть использованы произвольно.

Удаленный Сброс

Подсоединение к соединителю J3 внешней кнопки, позволяет формиро- вать удаленный изолированный от системы сигнал сброса модуля RTU188.

Порт расширения минимальной конфигурации UNIO48 (J1, J2)

Универсальный порт ввода - вывода UNIO48 (разъемы J1, J2) совместим по выходным контактам и управлению с модулем UNIO48-5 фирмы Fastwel. Порт реализован на программируемых логических микросхемах FPGA и предназначен для ввода-вывода 48 логических сигналов. Схема порта может изменяться непосредственно в системе (технология ISP) без выключения питания.

Каналы порта могут использоваться для подключения модулей УСО с гальванической развязкой, счета импульсов, измерения и формирования частоты, формирования временных диаграмм и т.д. Этот порт позволяет использовать имеющиеся прошивки для платы UNIO48 Fastwel фирмы.

Электропитание модуля RTU188

Электропитание модуля TRU188 производится через соединитель X6.

Глава 3 - Запуск и отладка программ

Базовое программное обеспечение

При поставке FFD модуля содержит программы, обеспечивающие готовность изделия к немедленной эксплуатации:

встроенную операционную систему совместимую с DOS 6.22
сервисную программу загрузки/выгрузки данных (trans188.exe)
удаленный отладчик (tdr188.exe)
утилиты загрузки схемы порта UNIO48 (isp188.exe, isl188.exe)
программу записи системных файлов FFD (flwriter.com)

Кроме того, в комплект поставки модуля входит дискета с примерами программирования модуля и файлами вариантов схем загрузки порта UNIO48.

Установление связи между ПЭВМ и модулем

Для установления связи между персональной электронной -вычисли- тельной машиной (ПЭВМ) и модулем необходимо:

1. установить на ПЭВМ пакет терминального программного обеспечения SmartLink или любой другой терминальный пакет с параметрами последовательной связи:порт ПЭВМ (COM1/COM2),8 бит данные,1 стоп бит,без контроля четности,скорость обмена 115200 Кбит/сек. (если установлен только один из переключателей ST1, ST2), или 9600 Кбит/сек., если установлены оба переключателя ST1, ST2).

2. при выключенном питании ПЭВМ и модуля подключить кабель VTC-9F через нуль - модем к соединителю J4 (если установлен переключатель ST1, а переключатель ST2 не установлен или если установлены оба этих переключателя ) либо к соединителю J6 (если переключатель не установлен ST1, а переключатель ST2 установлен).

3. включить питание или нажать кнопку удалённого RESET (если п.п. 1, 2 выполнять не требуется и питание включено). В случае успешного установления связи, после загрузки операционной системы, на экране ПЭВМ появится сообщение следующего вида

RTU188 SN:010100.001
RTU188 BIOS Version 1.0 02.10.00
Copyright © 2000 Fastwel Inc.
XILINX:
XCS05 16.10.00
XC5204 08.12.98 N00
XC5204 08.12.98 N00
FDOS Versio 6.62
C:>

Даты, номера версий, сведения о наличии дополнительных микросхем программируемой логики и их прошивках зависят от конкретного экземпляра модуля RTU188.

4. для загрузки операционной системы без выполнения команд файлов CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT необходимо после включения питания или RESET нажать на клавиатуре ПЭВМ комбинацию клавиш Ctrl-B или Ctrl-C для пошагового выполнения команд.

Загрузка файлов с помощью программы TRANS188.EXE

Обмен файлами между ПЭВМ и модулем RTU188 осуществляется с помощью утилиты trans188.exe, которая находится на диске C: модуля RTU188. Эта программа аналогичной программе передачи файлов transfer.exe, использующейся при работе с процессорными модулями фирмы Octagon Systems (5025, 5066, 60х10 и др.). На ПЭВМ должна использоваться программа SmartLINK фирмы Octagon Systems или аналогичная ей.

Для обмена файлами необходимо выполнить следующие действия:

1. установить связь между ПЭВМ и модулем RTU188
2. запустить программу trans188.exe с нужными параметрами (см. встроенную помощь программы)
3. в течении не более 50 секунд после запуска trans188.exe выполнить необходимые действия (направление передачи, имя файла и т.д.) в программе SmartLINK(см. описание на пакет)

Командная строка программы trans188.exe имеет вид:
trans188.exe [options] filename [filesize]
где options:
/s -send a file. Эта опция должна использоваться при передаче файлов от RTU188 к ПЭВМ.
/r - receive a file. Эта опция используется при передаче файлов от ПЭВМ к RTU188. Если ни одна из этих опций не задана, то предполагается, что используется опция /r.
/b# - set baud rate (default is 115200 if /com# is specified). Эта опция позволяет установить необходимую скорость передачи данных.
/com# - use com#(1|2) port (default is com1). Эта опция позволяет выбрать на RTU188 последовательный порт, используемый для передачи данных.
/filesize - exact size (decimal) of the file to be received.Точный объём принимаемого файла.
/ffd -передача образа FFD RTU188 в персональный компьютер.

Программа trans188.exe для передачи данных использует протокол xmodem

Примеры использования программы TRANS188.EXE:
trans188 /s /b9600 /com1 c:test.exe
trans188 c:control.com 32611

Утилиты загрузки схемы порта UNIO48

Модуль RTU188 имеет две микросхемы ( в варианте MX) программируемой логики. Фирмой Fastwel разработан ряд программ настроек для этих микросхем, ориентированных на конкретные области применения. Каждая из настроек может либо хранится постоянно во флешь памяти модуля и автоматически записываться в микросхемы программируемой логики при каждой загрузке операционной системы модуля либо её можно записать принудительно в эти микросхемы. В последнем случае записанная программа будет использоваться только до следующей перезагрузки операционной системы.

Для записи программ настроек во флешь память должна использоваться утилита ISP188.EXE. Командная строка этой утилиты имеет вид:
ISP188.EXE filespec[.ext] [1/2]
Где Filespec - bitstream file [path and ] name -имя файла с программой настройки.
.ext - bitstream file extension. Default -bit. Расширение имени файла с программой настройки. По умолчанию -bit.
/2 -bitstream for XC5204 #2. Признак загрузки программы настройки во вторую микросхему. Программы настройки должны загружаться последовательно - сначала должна бать загружена программа в первую микросхему, а затем отдельной командой во вторую.

Программа записи системных файлов FFD (flwriter)

Модификация BIOS модуля RTU188 производится с помощью программы flwriter.exe. Эта программа должна запускаться с ПЭВМ. Модуль RTU188 и ПЭВМ должны быть соединены нуль - модемом.

Командная строка программы flwriter.exe имеет вид:
FLWRITER.EXE [options] parameter1 [parameter2]
Где Options -? Display "help" message;
-[r]p<#> use COM#(1|2). Эта опция позволяет выбрать последовательный порт, используемый данной программой.
-[r]s<#> use baud rate #(1-4) (1-9600,2-19200,3-38400,4-115200). Эта опция позволяет выбрать скорость передачи данных по последовательному порту.
-b modify boot area. Эта опция позволяет заменить системную область. Файл BIOS.BIN должен находиться в текущем каталоге.
-r reset target at exit.
Parameter1 - имя исходного файла (используется когда опция -b не указана).
Parameter2 flash memory destination offset ( -b option not specified). Смещение записываемого файла относительно начала памяти ( используется для файлов, отличных от BIOS.BIN).

Запуск удаленного отладчика TDR188.EXE

Отладка программ в модуле RTU188 осуществляется с помощью удаленного отладчика tdr188.exe (адаптированный вариант tdremote.exe).

Для запуска отладчика необходимо:
1. установить связь между ПЭВМ и модулем RTU188
2. запустить в модуле RTU188 программу tdr188.exe
3. запустить в ПЭВМ программу td.exe с нужными параметрами (например, td -r -rp1 -rs4 для отладки по COM1 ПЭВМ со скорость связи 115200 Кбит/сек.)

Oбеспечения для модуля RTU188

Технология создания прикладного программного обеспечения для модуля не отличается от принятой для IMB-PC совместимых компьютеров в тех случаях, если используются ресурсы операционной системы (совместимой с MS-DOS 6.22) и базовой системы ввода-вывода (ROMBIOS). Однако, модуль RTU188 имеет аппаратные особенности организации кон- троллера прерываний, контроллера DMA, встроенных таймеров и портов последовательной связи (COM1,2), которые необходимо учитывать, в частности, при создании программ обработки аппаратных прерываний или при прямом программировании COM- портов.

Глава 4 - ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Таблица 1 - Векторы прерываний

Таблица 2 - Адресное пространство ввода-вывода модуля RTU188

Таблица 3 - Адресное пространство памяти модуля RTU188

Описание портов ввода-вывода модуля RTU188

Порт дискретного ввода содержит два байтовых регистра , отражающих состояние 16-ти оптоизолированных входов.

Таблица 4 - Порты дискретного ввода

D[i] Данные i-го оптоизолированного канала ввода .

Универсальный порт дискретного ввода- вывода содержит 16-ть двунаправленных каналов передачи данных с управляемыми буферам и два однобайтных регистра масок каналов. Канал находится в состоянии вывода, если соответствующий ему бит маски установлен в единичное состояние. При включении питания все каналы настроены на режим ввода, регистры данных каналов установлены в единичное состояние, а регистры масок - в нулевое. Запись в регистры данных возможна независимо от состояния регистра маски. Содержимое регистра маски влияет только на направление передачи.

Таблица 5 - Порты дискретного ввода-вывода

Бит M[I] регистра маски управляет направлением передачи данных канала I[I]. Единичное значение этого бита соответствует передаче данных от модуля RTU188 в объект управления. Передаваемые данные могут быть считаны по адресам 084h-085h.

Каналы I7 - I0 могут быть использованы для обмена данными с модулями аналогово ввода -вывода серии G73L фирмы Grayhill. В этом режиме каналы должны использоваться попарно: I0-I1,I2-I3,I4-I5,I6-I7. Чётные каналы должны быть установлены в режим вывода, а нечётные - в режим ввода. Исходное состояние чётных каналов должно быть единичным. При использовании платы TBI24-LC модули аналогово ввода -вывода серии G73L фирмы Grayhill должны устанавливаться в позиции M8-M11.

К выходам I8-I14 подключены мощные буферы. Привязка уровней этих буферов производится переключателем W8. Напряжение питания этих буферов должно включаться после включения питания модуля RTU188, а выключаться раньше чем выключается питание модуля RTU188. Каждый такой буфер может коммутировать постоянный ток до 300 мА и выдерживает напряжение до 24 В( в закрытом состоянии).

Регистр состояния универсального порта ввода - вывода отображает состояние процесса передачи данных. Этот регистр имеет следующий формат:

Таблица 6 - Регистр состояния универсального порта ввода - вывода

URT единичное состояние этого бита указывает на то, что произошло изменение состояния одной из модемных линий порта COM1. Бит доступен только по чтению.

FLT единичное состояние этого бита указывает на то, что модуль типа G73L не ответил на команду в отведённое время . Бит доступен только по чтению.

SRD единичное состояние этого бита указывает на то, что модуль типа G73L готов принять очередной байт данных или команды . Бит доступен только по чтению.

1B единичное состояние этого бита указывает на то, что в память данных модулей типа G73L записан один байт данных. Бит доступен только по чтению.

2B единичное состояние этого бита указывает на то, что в память данных модулей типа G73L записано два байта данных. Бит доступен только по чтению.

4B единичное состояние этого бита указывает на то, что в память данных модулей типа G73L записано четыре байта данных. Бит доступен только по чтению.

Регистр разрешения прерываний используется для разрешения формирования сигнала прерывания процессора по линии прерывания INT0 микропроцессора (вектор прерывания 0C) от сигналов URT и FLT регистра состояния. Этот регистр имеет следующий формат:

Таблица 7 - Регистр разрешения прерываний

EUR единичное состояние этого бита разрешает формирование прерывания от сигнала URT.

EFLT единичное состояние этого бита разрешает формирование прерывания от сигнала FLT или 4B регистра состояния универсального порта ввода - вывода . Уточнить источник прерывания можно по содержимому регистра состояния универсального порта ввода - вывода .

Если в этом регистре не установлен бит 4B, то источник прерывания - сигнал FLT.

ESDR единичное состояние этого бита разрешает формирование прерывания от сигнала SDR регистра состояния универсального порта ввода - вывода.

Биты этого регистра доступны только по записи. Уточнить источник прерывания можно по содержимому регистра состояния универсального порта ввода-вывода (адрес 83h).

Регистр данных модулей G73L предназначен для обмена данными с модулями указанного типа. Формат этого регистра приведён в следующей таблице:

Таблица 8 - Регистр данных модулей G73L

Байты командных последовательностей должны записываться в этот регистр последовательно начиная с младшего байта. Перед записью очередного байта следует проверять бит готовности к приёму байта в регистре состояния поскольку в плате есть только один однобайтный регистр для передаваемых в модули типа G73L данных. Плата имеет буферную память для принимаемых от модулей типа G73L данных. Объём этой памяти 4 - ре байта. Перед считыванием данных из этой памяти счётчик её адреса должен быть установлен в исходное состояние. После считывания очередного байта из памяти автоматически формируется адрес следующего байта.

Порт светодиодов позволяет программно управлять тремя светодиод- ными излучателями.

Таблица 9 - Порт светодиодов

-LEDR0 Управление красным светодиодом LED0. Запись 0 - включение светодиодного индикатора, запись 1- выключение.

-LEDG1 Управление зеленым светодиодом LED1. Запись 0 - включение светодиодного индикатора, запись 1- выключение.

-LEDG3 Управление зеленым светодиодом LED3. Запись 0 - включение светодиодного индикатора, запись 1- выключение.

-SLEDG0 Состояние красного светодиода. LDE0 - включен, 1 - выключен.

-SLEDR1 Состояние зеленого светодиода. LED1 - включен, 1 - выключен.

-SLEDR3 Состояние зеленого светодиода. LED3 - включен, 1 - выключен.

Порт АЦП предназначен для измерения состояния 8-ми аналоговых входов (напряжение или ток). Порт имеет регистр управления (088h), регистр состояния и регистр данных (088-089h). Регистр состояния позволяет установить диапазон входного сигнала и номер опрашиваемого канала. Регистр состояния позволяет контролировать завершение цикла преобразования . Аналогово-цифровое преобразование начинается сразу после записи команды в регистр управления. Завершение преобразования можно контролировать с помощью бита ADCR регистра состояния .

Таблица 10 - Порты АЦП

SEL[2:0] Код входа АЦП (коды 0 -7) устанавливает номер измеряемого входа.

RNG[1:0] Код диапазона измерения АЦП для входа, установленного полем SEL[2:0]. Код 00 соответствует диапазону 0..+5 В; код 01 соответствует диапазону 0..±5 В; код 10 соответствует диапазону 0..+10 В; код 11 соответствует диапазону 0..±10 В.

ADC[11:0] Данные АЦП. Дополнительный код (с размноженным знаком) результата аналогово-цифрового преобразования . Младший байт результата преобразования считывается по адресу 088h, а старший -089h.

ADCR Готовность АЦП. Признак готовности результата аналогово- цифрового преобразования (1 -готов, 0- идет преобразование).

Порт идентификатора S05 используется для определения варианта схемы логической матрицы S05.

Таблица 11 - Идентификатор S05

SCH[7:0] Код схемы матрицы (от 188 до 255) .

Порт состояния модемных линий COM1 используется для определения текущего состояния линий модема , а также отображает изменение состояния этих линий. По изменению состояния линий модема формируется прерывание INTR0, если соответствующий бит в регистре разрешения прерываний установлен в единичное состояние. Чтение этого порта автоматически сбрасывает установленные на момент чтения биты изменения состояния.

Для управления модемом используются сигнал RTS0 встроенного в микропроцессор COM - порта, а в качестве сигнала DTR используется вывод PIO26 микропроцессора.

Таблица 12 - Порт состояния модемных линий COM1

Счётчик адреса памяти данных модулей 73L формирует текущий адрес памяти. Этот счётчик принудительно устанавливается в исходное состояние при передаче в модули G73L каждого байта команды. Его содержимое увеличивается на единицу автоматически после записи или чтения байта данных. Для корректного чтения содержимого памяти необходимо перед чтением принудительно установить счётчик в исходное состояние. Для этого следует записать произвольный байт по адресу 08Fh.

Порты UNIO48 предназначены для управления 48-ю цифровыми линия- ми ввода-вывода.

Порты разбиты на две группы:
каналы IO[23:0] (аналогично матрице FPGA1 в модуле UNIO48-5 с базовым адресом BA=A100h)
каналы IO[47-24] (аналогично матрице FPGA2 в модуле UNIO48-5 с базовым адресом BA=A500h) .

Прерывание, формируемое этими матрицами, поступает на линию прерывания INT1 микропроцессора. Этой линии соответствует вектор прерывания 0D.

Для программирования матриц FPGA используются программы от модуля UNIO-48 со всеми присущими им особенностями.