DSP - workshop µbrd. 1 Inleiding Inleiding Doelstellingen Hardwarebenodigdheden Softwarebenodigdheden...

Transcriptie

1 DSP - workshop µbrd Inhoudsopgave 1 Inleiding Inleiding Doelstellingen Hardwarebenodigdheden Softwarebenodigdheden Ontwikkelomgeving installeren Ontwikkelbord aansluiten Stuurprogramma s installeren IDE installeren Toolchain installeren VMware installeren VMware Player installeren VMware Player uitvoeren Ontwikkelbord aansluiten COM-poortnummer achterhalen Installatie valideren Hardware testen Ontwikkelomgeving testen Code schrijven Nieuw project opzetten Digitale in- en uitgangen ADC PWM Seriële communicatie... 16

2 5.6 Audio samplen Audio genereren Audio loopback Audio echo... 16

3 1 Inleiding 1.1 Inleiding Binnen het vak Digital Signal Processing wordt een ontwikkelbord gebruikt, waarmee digitale signalen kunnen worden gesampled en later weer in analoge vorm kunnen worden uitgevoerd. Het doorlopen van deze workshop bewerkstelligt dat de ontwikkelomgeving snel beschikbaar komt, zodat er zo veel mogelijk tijd besteed kan worden aan het ontwikkelen van de daadwerkelijke audiofilterapplicaties. Om niet meteen in het diepe te duiken, gaan we vervolgens met eenvoudige codevoorbeelden aan de slag, zodat je het ontwikkelbord onder de knie krijgt. Ga naar hoofdstuk 2 als je de stappen zelf wilt uitvoeren op je Windowsinstallatie. Ga naar hoofdstuk 3 om veel sneller aan de slag te gaan met de kanten-klare VMware image. In de hoofdstukken daarna worden stap-voor-stap enkele codevoorbeelden aangepast, waaronder een loopbackfilter. Tot slot ga je zelf een echofilter maken.

4 1.2 Doelstellingen Nadat je deze workshop hebt doorlopen, heb je het volgende bereikt: op je laptop draait de ontwikkelomgeving met: o een Integrated Development Environment (IDE) o een toolchain (compiler en linker) o een flashprogramma o de benodigde stuurprogramma s de basiswerking van de hardware is getest. je kent de basisfunctionaliteit van de ontwikkelomgeving: o broncode bewerken o documentatie opzoeken o code compileren o projecten linken o firmware flashen je weet hoe je elk onderdeel van het µbrd aan kan sturen: o 16 leds o 5 knopjes o 3 potmeters o buzzer o full colourled o seriële communicatie je kunt geluid samplen via Analog Digital Conversion (ADC). je kunt geluid genereren via Pulse Width Modulation (PWM).

5 1.3 Hardwarebenodigdheden 1 x laptop met Windows 1 x µbrd Het µbrd is ontwikkeld door oud-fontysstudent Jim Clermonts binnen zijn bedrijf Staronic. Documentatie is beschikbaar als wikiartikelen op 1 x kabel USB-A USB-B 1 x kabel minijack minijack

6 1.4 Softwarebenodigdheden IDE: MPLAB_IDE_8_80.zip of MPLAB-X toolchain: mplabc30_v3_30c_windows.exe flashprogramma: uboard bootloader.exe of PIC bootloader.exe stuurprogramma: CDM20814_WHQL_Certified.zip of FTDI_driver.exe testfirmware: ubrd_hardware_test.hex projectmap: 01. Button test projectmap: 02. Blinking Leds projectmap: 03. Walking Led projectmap: 04. Moodlight projectmap: 05. Switches projectmap: 06. RS232 projectmap: 07. Buzzer projectmap: 08. Potmeter projectmap: 09. Amplifier projectmap: 10. Sine projectmap: 11. Echo In de VMware-image zijn al deze bestanden al aanwezig. Je hebt dan alleen nog de VMware Player nodig om de image af te kunnen spelen. Elke projectmap bestaat uit: project.hex gelinkte firmware project.c C-broncode project.mcp MPLAB-project project.mcw MPLAB-workspace (niet meegeleverd) uboard bootloader.exe uboard bootloader.hex FTDI-driver UART USB-host FTDI-chip PC microcontrollerbord

7 2 Ontwikkelomgeving installeren 2.1 Ontwikkelbord aansluiten Steek de USB-B-connector in het ontwikkelbord en de USB-Aconnector in de PC. 2.2 Stuurprogramma s installeren Pak het bestand CDM20814_WHQL_Certified.zip uit naar een tijdelijke map. De fabrikant FTDI biedt twee soorten stuurprogramma s aan: 1. VCP (Virtual Com Port) 2. D2XX (Direct) Wij gebruiken de VCP-variant. Ga naar Configuratiescherm Systeem Apparaatbeheer. Klap Overige Apparaten uit. Kies USB Serial Port. Ga naar Actie Stuurprogramma s bijwerken. Kies Op mijn computer naar stuurprogramma s zoeken. Kies de tijdelijke map en vink Inclusief onderliggende mappen aan. Klap Poorten (COM & LPT) uit. Lees hier het nieuw toegekende COM-poortnummer af. Als er al een stuurprogramma geïnstalleerd was, kan het Propertiesvenster uitsluiten welke COM-poort de juiste is. Zoek de COM-poort waarbij de fabrikant FTDI vermeld is. De FTDI-driver kan voor twee doeleinden gebruikt worden: 1. Het flashen van je.hexexecutable vanuit de PC naar de microcontroller. 2. Het communiceren tussen de PC en microcontroller.

8 2.3 IDE installeren Pak MPLAB_IDE_8_80.zip uit naar een tijdelijke map. Start setup.exe. Kies voor een Complete installatie. Het is onnodig om HI-TECH C te installeren. In de µbrd-documentatie wordt al gesproken over MPLAB versie X. Die gaan wij niet gebruiken, omdat het slechts om een betaversie gaat. In plaats daarvan kiezen we voor de beter ondersteunde versie 8.80.

9 2.4 Toolchain installeren Start mplabc30_v3_30c_windows.exe. Kies bij Installation Directory voor Versioned Directory Name. MPLAB omvat een ontwikkelomgeving en ondersteuning voor assemblertaal. Bij gebruik van C-talen moet voor elk targetplatform een aparte compiler geïnstalleerd worden. In dit geval gaat het om het C33-platform. Kies bij Installation Type voor Lite Compiler.

10 3 VMware installeren 3.1 VMware Player installeren Heb je een 64-bit-CPU, dan kun je deze versies gebruiken: VMware Player 4 (gratis) óf VMware Workstation 8 (commercieel) Heb je een 32-bit-CPU, gebruik dan deze versies: VMware Player 3 (gratis) óf VMware Workstation 7 (commercieel) 3.2 VMware Player uitvoeren Kies File Open a Virtual Machine. Selecteer het betreffende vmx-bestand. Kies Virtual MachinePower Play Virtual Machine. 3.3 Ontwikkelbord aansluiten Steek de USB-B-connector in het ontwikkelbord en de USB-Aconnector in de PC. Een VMware image bestaat uit de volgende onderdelen: image.vmx VMware-configuratie image.vmdk VMware-harddisk image-s###.vmdk VMware-harddisk-vervolg In VMware moet dit als Removable Device herkend worden en moet geconnect zijn. Als het connecten nog niet automatisch gebeurd is, kies: Virtual MachineRemovable Devices Future Devices FT232R USB UART Connect (Disconnect from host).

11 3.4 COM-poortnummer achterhalen Ga naar Configuratiescherm Systeem Apparaatbeheer. Klap Poorten (COM & LPT) uit. Lees hier het nieuw toegekende COM-poortnummer af. Als er meerdere COM-poorten in de lijst staan, kan het Propertiesvenster uitsluiten welke COM-poort de juiste is. Zoek de COM-poort waarbij de fabrikant FTDI vermeld is.

12 4 Installatie valideren 4.1 Hardware testen Start uboard bootloader.exe. Selecteer het COM-poortnummer dat eerder is afgelezen. Gebruik niet het bestand PIC bootloader.exe daar dit is beschadigd en zou uitmonden in de melding De toepassing kan niet worden gestart omdat de configuratie naast elkaar onjuist is.. Kies het firmwarebestand ubrd_hardware_test.hex. Druk op de Resetknop op het ontwikkelbord. Kies Read ID en constateer dat de juiste tekst verschijnt. Kies Program. Controleer dat het ontwikkelbord de juiste acties uitvoert. Het ontwikkelbord toont: *** ubrd *** bootloader V1.0 Ready to program or press button Precies één groene led brandt. Brandt de led niet, dan werkt de bootloader niet meer. Verwijder dan de USB-kabel en steek hem opnieuw in. Bij Read ID verschijnt: dspic33fj64gp802 Op het ontwikkelbord verschijnen achtereenvolgens: Reading PM Writing PM Writing CM Run Vervolgens knipperen de 10 groene leds, 2 oranje leds en 4 rode leds een paar keer per seconde aan en uit. Je weet nu dat de seriële communicatie en de microcontroller naar behoren functioneren.

13 4.2 Ontwikkelomgeving testen Start MPLAB IDE. Kies ProjectOpen Selecteer 02. Blinking Leds\blinking leds.mcp. Kies ConfigureSelect Device Kies bij Device Family: 16-bit DSCs (dspic33). Kies bij Device: dspic33fj64gp802. FileOpen / FileSave Kan gebruikt worden voor het openen en opslaan van losse c- broncodebestanden of c- headerbestanden. Kan niet gebruikt worden voor het openen van workspaces/projecten. ProjectOpen Kan gebruikt worden voor het openen van projectbestanden wanneer een mcw-workspacebestand niet beschikbaar is. FileOpen Workspace / FileSave Workspace Kan gebruikt worden voor het openen en opslaan van workspacebestanden inclusief de daaraan gekoppelde projecten.

14 Kies ProjectMake. Kies ViewOutput en controleer dat het Output-venster eindigt met: BUILD SUCCEEDED Controleer dat de huidige datum en tijd overeenstemmen met die van het bestand 02. Blinking Leds\blinking leds.hex. Flash dit bestand via uboard bootloader.

15 5 Code schrijven 5.1 Nieuw project opzetten Start MPLAB IDE. Kies ProjectProject Wizard Kies bij Device voor dspic33fj64gp802. Kies bij Active Toolsuite voor Microchip C30 Toolsuite. Maak een lege map voor het project. Kies FileAdd New File to Project Maak main.c.

16 5.2 Digitale in- en uitgangen leds en knoppen 5.3 ADC potmeters 5.4 PWM RGB led 5.5 Seriële communicatie 5.6 Audio samplen 5.7 Audio genereren 5.8 Audio loopback 5.9 Audio echo