Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem Diplomová práce Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem Vypracoval: Jan Smrž Vedoucí práce: Ing. Pavel Kubalík Oponent: Ing. Miroslav Skrbek 1 z 10

Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem2 z 10 Zadání Seznamte se s problematikou, prostudujte stávající řešení. Navrhněte a realizujte USB zařízení pro přenos dat. Prostudujte existující řešení USB ovladačů a navrhněte vlastní ovladač zařízení. Demonstrujte funkci vytvořeného zařízení.

Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem3 z 10 Problematika Univerzální sériové sběrnice Řadič zařízení Funkčnost Ovladače Aplikace hostitel zařízení Řadič hostitele tok dat

Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem4 z 10 Návrh nového řešení USB zařízení Rutiny protokolu Ovladače zařízení Aplikace současný stavnové řešení Řadič hostitele USB převodník Logika, kódování Hardwarový řadič protokolu Funkčnost PC μPμP Generické ovladače Aplikace Řadič hostitele PC Softwarový USB řadič Funkčnost AVR USB kabel (např. RS-232) sběrnice IC

Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem5 z 10 Hardware mikrokontroléry AVR (RISC), bez podpory USB frekvence násobkem 1,5 MHz minimum externích součástek použití pouze obecných vstupně / výstupních portů Firmware softwarový řadič časově optimalizován kód Assembleru zapouzdřen jako knihovna v jazyce C rychlý výpočet CRC (cyklická redundantní kontrola) součást třídy Communication Device Class

Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem6 z 10 Software ovladače zařízení pro Windows XP generické ovladače (usbser.sys), multiplatformní aplikační software pro Win32 nebo příkazovou řádku zpětná kompatibilita (zařízení COM, hyperterminál) spolupráce se Simulinkem v Matlabu (knihovny DLL)

Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem7 z 10 Realizovaná zařízení Synchronní sériové rozhraníRegulátor s PWM + ADC Sériové a paralelní rozhraní s třídou CDC Složené USB zařízení s 6 rozhraními

Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem8 z 10 Řešené problémy časová optimalizace kódu nedostatek programové paměti (pouze 1 kB) rychlý výpočet CRC a kanálového kódování nízká latence řadiče (max. 5 μs ≈ 60 instrukcí) různorodost hostitelských řadičů, chyby ostatních výrobců odrazy na dlouhém vedení, strmost hran

přenosová rychlost: 8 kB/s časové vytížení procesoru: průměrně 10% obsazení Flash paměti: min. 51% opakovatelnost rozšiřitelnost ukázkové periferie Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem9 z 10 Testování

4 druhy zařízení (cena od 50,- Kč, rozměry od 29x20 mm) knihovny v jazyce C i v Assembleru ovladače zařízení pro Windows XP aplikační software (Borland Delphi) nástroje pro příkazovou řádku (COM zařízení) ukázkové periferie (7-segmentový displej, PWM budič,...) knihovny a schémata pro Simulink v Matlabu Implementace USB rozhraní AVR mikrořadičem10 z 10 Závěr, výsledek práce