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

52429. Розпад Радянського Союзу і проголошення незалежності України. (1985 -1991 рр.) 63 KB
  Тип проекту: міжпредметний дослідницько інформаційний творчий груповий. Стадії здійснення проекту: 1. На основі отриманих результатів попередньої підготовки учителі предметники формулюють пізнавальне завдання учасникам проекту виконання яких буде очікуваним результатом та кінцевим продуктом проекту. Повідомляє що проект буде нестандартним оскільки учасникам проекту доведеться проявити свої знання не лише з історії а й з інших наук навчальних предметів.
52430. Систематизація та узагальнення знань учнів з теми “Чотирикутник” 296 KB
  Узагальнити і систематизувати знання учнів про чотирикутники, їх властивості та ознаки. Відпрацьовувати практичні уміння та навички використовувати набуті знання, формувати вміння раціонально використовувати час. Розвивати логічне мислення, вміння аналізувати, робити висновки, геометричну уяву.
52431. Маркетинг у страхуванні 605 KB
  Особливе місце в діяльності страхової компанії відводять маркетингу - методу дослідження страхового ринку і впливу на нього з метою отримання компанією якомога більшого прибутку.
52432. Чотирикутники. Урок – проект 125.5 KB
  Геометрично точно естетично гарно – Сторони в нього паралельні попарно Рівні завжди і кути протилежні Паралелепіпеди від нього залежні. У паралелограма протилежні сторони та кути рівні. Кути паралелограма які прилягають до однієї сторони – є внутрішніми односторонніми їх сума дорівнює 180. Знайти його кути.
52434. Четырёхугольник и его элементы. Параллелограмм и его свойства 270.5 KB
  Найти градусную меру неизвестного угла. Найти градусную меру неизвестного угла. Найти неизвестный угол четырёхугольника если три его угла равны 60 100 50. Найти: АД и СД.
52436. We wish you a Merry Christmas and a Happy New Year! 374 KB
  Wht pretty little mitten Does nybody live here Ніхто не відповідає. Wht pretty little mitten Does nybody live here Mouse. Come nd live here with me. Wht pretty little mitten Does nybody live here Mouse.