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

21 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

40131. Функции организационного управления 39 KB
  Функции организационного управления Управление это целеустремленный процесс переработки информации. полными должно хватать данных для выполнения любой функции данные д. Аргументы функции это параметры состояния объекта. Качество выполнения функции определяется адекватностью значения параметра.
40132. Матрицы 93 KB
  Матрицы. Определение умножение матриц на число и сложение их умножение матриц ранг матрицы и его нахождение путем элементарных преобразований вычисление обратной матрицы по формулам и методом исключения. Матрицы это прямоугольные таблицы элементов из m строк и n строк. m n порядки матрицы они определяют размерность матрицы Обозначение: Если m = n то матрица называется квадратной.
40133. Определители 69 KB
  Каждой матрице Аijnn можно сопоставить число det= = R определитель матрицы А nго порядка. 4 Если уже введено понятие определителя n1ого порядка то взяв за основу I строку получаем: а11А11а12А12а1nА1n= Mij det n1ого порядка. Отличие умножается вся строка умножается одна строка или столбец Свойства det: 1 При замене строк столбцами т. 3 Если элементы 2х строк равны то det=0.
40134. Системы линейных алгебраических уравнений. Условие существования решения, решение систем по формулам Крамера и методом исключений, фундаментальная система решений 130 KB
  Условие существования решения решение систем по формулам Крамера и методом исключений фундаментальная система решений. СЛАУ называется система nго порядка: 1 СЛАУ можно представить в виде матрицы АХ = В где известные коэффициенты системы 1 известные правые части системы 1 неизвестные искомые величины Набор nмерный набор называется решением СЛАУ если при подстановке их вместо соответствующих неизвестных каждое из уравнений системы превращается в истинное равенство набор удовлетворяет 1. Если система...
40135. Линейные пространства. Аксиоматика, примеры (линейные пространства строк из n чисел, т*n-матриц, непрерывных на отрезке функций). Размерность, базис и система координат в Rn разложение по базису. Евклидово пространство 147.5 KB
  Евклидово пространство. Векторное линейное пространство Непустое множество элементов называется векторным пространством над полем лямбда если выполняется следующие аксиомы: I. пространство строк из n чисел xyx1y1xnyn x=x1 xn =00 =x x=1x=x1xn = вещественное пространство является векторным. нулевая матрица 0=А1А = векторное пространство.
40136. Пределы и непрерывность. Числовая последовательность и ее предел. Определение функции, ее непрерывность на языке эпсилон-дельта и языке пределов, равномерная непрерывность 165 KB
  Обратное не верно: xn=nsin n неограниченная не бесконечно большая Функция Функцией y = fx называется закон по которому каждому значению xDfR ставится в соответствие единственное действительное число yR. Функция может быть задана аналитически то есть формулой таблично или графически. y=x2 Если функция задана таблично то чтобы найти значение функции для промежуточных значений аргумента применяют интерполяцию заменяя функцию линейной квадратичной на участке между двумя значениями аргумента. Например fx0=0 = 3  O1...
40137. Производная функции одной переменной. Определение, ее геометрический смысл, простейшие правила вычисления производной (производная от функции, умноженной на константу, от суммы функций, от произведения функций, частного и степени). Производная сложной фун 140 KB
  Производная функции одной переменной. Определение ее геометрический смысл простейшие правила вычисления производной производная от функции умноженной на константу от суммы функций от произведения функций частного и степени. Производная сложной функции. Если предел  и конечен то его значение называют производной функции f в т.
40138. Дифференцирование функций многих переменных: производная по направлению, частные производные, дифференциал, Производная от сложных функций, градиент, направления убывания, геометрический смысл градиента 141 KB
  Если то функция называется дифференцируемой по x в точке x0 y0. 1 2  для  0  0:  x yDz  Ox0 y0 {x0 y0}: zx y  O Значение lim не должно зависеть от способа стремления точки x y к точке x0 y0: на плоскости для функции нескольких переменных При разных  получаем разные значения lim  lim не . Непрерывность Функция zx y называется непрерывной в точке x0 y0 если: 1. Если функция z = zx y дифференцируема в точке по совокупности аргументов то она непрерывна в этой точке.