ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Все в мире меняется. В компьютерной отрасли все совершенствуется, меняются компьютеры, интерфейсы, а значит что-то уходит в прошлое. Именно по этой причине появилась идея создания устройства программируемого по современному интерфейсу связи с персональным компьютером. При программировании PIC контроллеров данные подаются в последовательном виде, следовательно и интерфейс должен быть последовательным и должен быть легкий доступ к нему. К таким последовательным интерфейсам можно отнести COM (RS-232), FireWire (IEC-1394), USB. Первому уже лет практически столько же, сколько и самому термину «персональный компьютер», и он постепенно уходит в прошлое, а второй пока еще большая экзотика и остается последний вариант-это USB. В настоящее время наиболее популярным протоколом обмена данными между компьютером и периферийными устройствами является протокол шины. Это вполне удовлетворяет наши требования.

USB интерфейс

Шина USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) появилась по компьютерным меркам довольно давно - версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 года. Разработка стандарта была инициировна весьма авторитетными фирмами - Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom и Compaq.

Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками - создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Это означает, что должно быть предусмотрено подключение устройства к работающему компьютеру, автоматическое распознавание его немедленно после подключения и последующей установки соответствующих драйверов. Кроме этого, желательно питание маломощных устройств подавать с самой шины. Скорость шины должна быть достаточной для подавляющего большинства периферийных устройств. Попутно решается историческая проблема нехватки ресурсов на внутренних шинах IBM PC совместимого компьютера - контроллер USB занимает только одно прерывание независимо от количества подключенных к шине устройств.

Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) - 12 Mb/s

Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 5 m

Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) - 1.5 Mb/s

Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 3 m

Максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) - 127

Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена

Отсутствие необходимости в установке пользователем дополнительных элементов, таких как терминаторы для SCSI

Напряжение питания для периферийных устройств - 5 V

Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA

Поэтому целесообразно подключать к USB практически любые периферийные устройства, кроме цифровых видеокамер и высокоскоростных жестких дисков. Особенно удобен этот интерфейс для подключения часто подключаемых/отключаемых приборов, таких как цифровые фотокамеры. Конструкция разъемов для USB рассчитана на многократное сочленение/расчленение.

Возможность использования только двух скоростей обмена данными ограничивает применяемость шины, но существенно уменьшает количество линий интерфейса и упрощает аппаратную реализацию.

Питание непосредственно от USB возможно только для устройств с малым потреблением, таких как клавиатуры, мыши, джойстики и т.п.

Целью дипломной работы являлось создание лабораторного блока для программирования микроконтроллера, в котором объединены JDM программатор, USB программатор для программирования микроконтроллеров серии PIC18Fх550 фирмы Microchip и тестовый блок, которое служит для изучения и наглядной демонстрации.

Для осуществления поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить радиотехническую литературу и на основе этого выбрать тип используемого микроконтроллера.

2. Разработать электрическую принципиальную схему устройства.

3. Разработать и изготовить печатную плату лабораторного блока.

4. Провести испытания лабораторного блока.

Научная новизна данной работы состоит в том, что устройство собранное на базе изучаемого микроконтроллера будет связываться и питаться посредством соединения с USB портом, такой лабораторный блок обладает существенными преимуществами по сравнению с аналогами:

- простота и надежность в использовании;

- заметное упрощение технологии выполнения лабораторных работ;

- увеличение скорости программирования микроконтроллера.

Практическая значимость

На данной лабораторной установке можно программировать микроконтроллер для дальнейшего использования его в каких-либо устройствах, а так же демонстрировать программы (свечение светодиода и мигание светодиода с различной частотой)