6848

Програмування зовнішніх пристроїв

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Програмування зовнішніх пристроїв Мета роботи: Навчитись розробляти програми виводу/вводу інформації через інтерфейс USB, а також використовувати функції третіх фірм. Хід виконання роботи Вивчити будову інтерфейса USB (наприклад, М.Гук Интерфейс...

Украинкский

2013-01-08

60.01 KB

20 чел.

Програмування зовнішніх пристроїв

Мета роботи: Навчитись розробляти програми виводу/вводу інформації через інтерфейс USB, а також використовувати функції третіх фірм.

Хід виконання роботи

1. Вивчити будову інтерфейса USB (наприклад, М.Гук «Интерфейсы персонального компьютера. Справочник»), ознайомитись з мікросхемою перетворювача USB-Parallel FT245 фірми FTDI Chip.

2. Ознайомитись з функціями для роботи з мікросхемою FT245, функціями роботи з таймером, функцією затримки та побітовими операціями і операціями зсуву.

3. Написати основну програму виводу, яка реалізує алгоритм біжучих та блимаючих вогнів на світлодіодах, а також реакцію на натискання кнопок клавіатури (зміна напрямку руху вогнів на протилежний, характер та швидкість загорання світлодіодів тощо).

При здачі роботи отримати новий алгоритм і зробити необхідні зміни в програмі.

4. Підготувати звіт.

Короткий опис інтерфейсу USB

Як відомо, все менше сучасних комп’ютерів оснащується паралельними та послідовними інтерфейсами для під’єднання переферійних пристроїв, а їх місце займає інтерфейс USB (Univesal Serial Bus – універсальна послідовна шина).

USB – це послідовний протокол та фізичне з’єднання, що передає всі дані по витій парі проводів. Інша пара забезпечує живлення пристрою. Для сучасної версії протоколу (USB 2.0) пристрої підтримують наступні режими передачі:

  1.  Low speed: 10—1500 кбіт/c (використовується для інтерактивних пристроїв: клавіатури, мишки, джойстики)
  2.  Full speed: 0,5—12 Мбіт/с (аудіо/відео пристрої)
  3.  High speed: 25—480 Мбіт/с (відеопристрої, пристрої зберігання інформації)

Для під’єднання периферійних пристроїв використовуються роз’єми типу А (Standard A) та В (Standard B).

Зовнішній вигляд

Номер контакта

Позначення

Колір проводу

1

VBus

червоний

2

D-

білий

3

D+

зелений

4

GND

чорний

Для живлення периферійних пристроїв використовуються проводи VBus – ланцюг +5 В та GND – ланцюг «корпуса». Будь-який пристрій може отримувати по шині струм до 100 мА, а при видачі спеціального запиту споживання може бути збільшене максимум до 500 мА. Дані передаються по проводам D+ и D- диференційно, тобто станам 0 та 1 відповідає різниця напруг між цими проводами 200 мВ при напрузі на D+ або D-  більше 2,8 В. Окрім того, ці проводи використовуються для ініціалізації режиму передачі (шляхом підтягування одного з сигнальних проводів до VBus через резистор 1,5 кОм).

В лінійках сучасних мікроконтролерів та мікропроцесорів існують окремі мікросхеми, що мають вбудовані приймач-передавачі USB. В разі відсутності вбудованого приймач-передавача для організації зв’язку між периферійним пристроєм та персональним комп’ютером можуть використовуватись спеціалізовані мікросхеми, наприклад, для перетворення USB-пакетів в паралельний код використовується мікросхема FT245, для в послідовний протокол RS232 – мікросхема FT232.

Короткий опис функцій для роботи з мікросхемою FT245

Оскільки написання драйверів для роботи з шиною USB під керуванням операційної системи Windows складне навіть для професійних програмістів, будемо використовувати драйвери, розроблені фірмою FTDI Chip (http://www.ftdichip.com/Drivers/D2XX.htm). Найбільш часто використовуються наступні функції (див. специфікацію), прототипи яких описані у файлі FTD2XX.h:

FT_STATUS FT_ListDevices(PVOID pvArg1,PVOID pvArg2, DWORD dwFlags);

FT_STATUS FT_Open(int iDevice, FT_HANDLE *ftHandle);

FT_STATUS FT_Close(FT_HANDLE ftHandle);

FT_STATUS FT_Write(FT_HANDLE ftHandle, LPVOID lpBuffer,

 DWORD dwBytesToWrite, LPDWORD lpdwBytesWritten);

FT_STATUS FT_Read(FT_HANDLE ftHandle, LPVOID lpBuffer,

 DWORD dwBytesToRead, LPDWORD lpdwBytesReturned);

FT_STATUS FT_ResetDevice(FT_HANDLE ftHandle);

FT_STATUS FT_Purge(FT_HANDLE ftHandle, DWORD dwMask);

FT_STATUS FT_SetTimeouts(FT_HANDLE ftHandle, DWORD dwReadTimeout,

 DWORD dwWriteTimeout);

FT_ListDevices() повертає інформацію про пристрої FTDI, що підключені на даний момент до комп’ютера; в найпростішому випадку функція повертає дані про кількість пристроїв. Перед тим як передавати дані, необхідно відкрити пристрій за допомогою функції FT_Open(), що повертає дескриптор (унікальний номер), який використовується в подальшому всіма функціями для ідентифікації пристрою. Якщо пристрій був відкритий успішно, дані можна передавати і приймати за допомогою функцій FT_Write() та FT_Read(). В кінці сеансу зв’язку пристрій необхідно закрити, використовуючи функцію FT_Close().

Додаткові функції, що використовуються при роботі з мікросхемою FT245:

FT_ResetDevice() – виконує ініціалізацію мікросхеми наново;

FT_Purge() – очищує буфери прийому та/або передачі;

FT_SetTimeouts() – встановлює час очікування виконання операції читання/запису;

Додаткові відомості

При читанні даних інколи виникає необхідність виділяти біти, що відповідають за певний стан зовнішнього пристрою. Для виділення потрібного біта зручно використовувати побітові операції І, АБО та побітову інверсію, а також так звані маски. Маскою називається число, що дозволяє виділити значення певних бітів в байті (або встановити в байті певні біти, не змінюючи інші). Наприклад, щоб виконати певні дії в залежності від значення п’ятого біта з байта, записаного в змінній status, можна виконати таку перевірку:

#define MASK 32

..................

if(status & MASK==1)

 /* дії_при_встановленому_біті */

else

/* дії_при_скинутому_біті  */

оскільки 25=32.

Щоб встановити третій біт, не змінюючи значення інших, можна скористатись операцією побітового АБО:

#define MASK 8

..................

status=status | MASK; /* третій біт стане рівним 1 */

Для проведення лабораторних робіт використовується макет, зібраний за схемою, що наведена на рисунку. До виводів портів через опори номіналом 2 кОм під’єднані світлодіоди.

При передачі байта на відповідні світлодіоди подається напруга. Щоб подати напругу на окремі світлодіоди, потрібно за допомогою функції FT_Write() передати число, що “відповідає” за них (маску). Наприклад, щоб засвітити світлодіод №5, на порт потрібно видати число 25=32. Якщо необхідно подати живлення на декілька світлодіодів, потрібно в порт записати суму масок: для одночасного загоряння світлодіодів №2 та №6 потрібно видати в порт число 22+26=4+64=68.

Зауваження:

1) Щоб використати описи типів даних, які знаходяться в заголовочному файлі FTD2XX.h, необхідно включити у вихідний код заголовочний файл windows.h.

2) Для зборки виконуваного модуля необхідно включити в проект бібліотеку FTD2XX.lib.

3) Оскільки мікросхема FT245 призначена для роботи з мікроконтролерами, який підтверджує прийом даних, а при односторонній передачі даних таке підтвердження неможливе, перед новою передачею даних необхідно очистити буфер прийому.

4) Функція затримки delay() відсутня в C++ Builder. Замість неї необхідно використовувати аналогічну функцію Sleep().

Завдання

Написати програму для роботи з інтерфейсом USB. Необхідно створити 4 функції для роботи з світлодіодами: 3 функції задають послідовність загоряння діодів за допомогою побітових операцій (наприклад, одна функція змушує діоди блимати, друга – засвічує діоди послідовно так, що вогник «біжить» в один бік, третя – два вогника разом – в інший) і передаються в якості параметра в четверту, що працює з портом (подає напругу на світлодіоди).

Створити меню вибору послідовності загоряння діодів. Передбачити можливість повернення в меню під час блимання світлодіодів при натисканні кнопки на клавіатурі. На екрані повинне дублюватись число, що виводиться в порт.

Зміст звіту:

1. Мета роботи.

2. Схема електрична принципова зовнішнього пристрою.

3. Алгоритми функцій, що задають послідовність загоряння світлодіодів


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28880. Внутренняя политика эпохи «просвещенного абсолютизма» Екатерины II 29 KB
  Созыв Комиссии был обусловлен необходимостью кодификации законов т. В дебатах депутатов Уложенной комиссии находит выражение острая борьба трех основных направлений по проблемам модернизации общественного устройства России: консерваторов умеренных и реформаторов. Третья наиболее последовательная и радикальная группа не имея возможности выступать открыто сформировалась за пределами Уложенной комиссии. под предлогом начавшейся русскотурецкой войны Екатерина прервала заседания Комиссии чтобы больше их не возобновлять.
28881. Внешняя политика России во второй половине XVIII века 27.5 KB
  Внешняя политика России во второй половине XVIII века. была приведена чрезвычайно энергично со стороны России. В ответ на попытки Турции вернуть отошедшие к России территории русские войска в 178З г. к России отошло побережье Черного моря от Южного Буга до Днестра.
28882. Основные тенденции мирового развития в первой половине XIX века 23.5 KB
  Основные тенденции мирового развития в первой половине XIX века: 1 Мир развивался под влиянием промышленной революции; Промышленная революция переход от ручного труда к машинному. Причины пром. Новшества пром. промть автоматич.
28883. Попытки модернизации государственного строя в России в первой половине XIX в. 34.5 KB
  Попытки модернизации государственного строя в России в первой половине XIX в. который одним из первых в России осознал необходимость реформ. Сперанского автора всеобъемлющей системы обновления государственного управления в России. Сперанский завершил разработку Введения к уложению государственных законов предполагавшего превращение России из самодержавного государства в конституционное имеющее законодательные преграды на пути возрождения деспотизма.
28884. Внешняя политика России в первой половине XIX в. 30.5 KB
  Внешняя политика России в первой половине XIX в. Успешной для России была война со Швецией 1808 1809 гг. по итогам которой России отходила вся территория Финляндии и Аландские острова. В соответствии с заключительным актом конгресса к России отошла большая часть герцогства Варшавского Познань была отдана Пруссии Галиция Австрии.
28885. Реформы 60–70 годов XIX в.и их историческое значение 36.5 KB
  Явственно проявилось отставание России от передовых капиталистических государств в экономической и социально-политической сферах. было приведение экономической и социально-политической системы России в соответствие с потребностями времени. Значение реформ: способствовали более быстрому развитию капиталистических отношений в России. Были сделаны первые шаги по расширению роли общественности в жизни страны и превращении России в буржуазную монархию.
28886. Социально-экономическое и политическое развитие страны в пореформенный период (60–80 гг. XIX в.) 33 KB
  В пореформенный период в России был начат масштабный переход к индустриальному обществу в целом того же типа который сложился в странах Западной Европы. Основная черта пореформенной эволюции сельского хозяйства в России проявлялась в том что оно принимало все более торговый предпринимательский характер. Огромное значение в индустриализации России имело развитие транспорт главным образом железнодорожного. Быстрое развитие капитализма приводило к тому что для возникновения привилегированных прослоек типа рабочей аристократии Запада в...
28887. Во внешней политике России второй половины XIX века выделяют два этапа 26 KB
  Это означало что Россия должна использовать возникающие между европейскими государствами противоречия в свою пользу. После поражения Франции в 1870 году во франкоавстрийской войне Россия освободила себя от решений Парижского конгресса и начала активно вмешиваться в европейские дела. В 1873 году Россия заключила союз с Германией и Австрией но этот союз не удержал Германию от новой войны с Францией. С 1875 года Россия начинает сближаться с Францией и в 1891 году был заключен союзный договор.
28888. Место XX века во всемирно-иторическом процессе 25 KB
  В целом можно сказать что в результате первой мировой войны западная цивилизация попала в ситуацию глубокого кризиса. В период этого кризиса мировое производство товаров упало на 44 разорилось тысячи банков более 100 тыс. В США в период пика кризиса насчитывалось 17 млн. В капиталистических странах Европы и США были выработаны различные модели выхода из кризиса.