Tarjetas y módulos de experimentación y desarrollo

Son innumerables las tarjetas y módulos basados en la familia de microcontroladores MCS- 51TM _{que pueden ser usadas en dispositivos de la red DMX. La funciones principales que} deben desempeñar estas tarjetas son las de ser capaz de recibir el paquete DMX estándar con la velocidad requerida y las razones de actualización necesaria, además debe procesar el paquete DMX, extrayendo la información del canal DMX requerido. Los módulos seleccionados deben brindar alguna vía para modificar la dirección DMX del dispositivo por

hardware.

A continuación se realiza un análisis de las tarjetas y módulos de experimentación y desarrollo que dispone la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas y la tarjeta controladora del contador de carreras de un inning de Phuthanh [35], del cual se dispone como parte del proyecto de colaboración con la EPCAD.

a) Controlador de Phuthanh

La figura 2.8 muestra la tarjeta controladora del contador de carreras de un inning. En esta se encuentran los componentes del sistema de control y comunicación del controlador utilizado en pantallas deportivas de Phuthanh [35]. El conector blanco de 10 pines que se observa en la figura 2.8, es el encargado de conectar el controlador con los contadores de carrera de un inning utilizados en eventos deportivos.

Como se puede apreciar en la figura 2.8, el controlador de Phuthanh cuenta con la interfaz de comunicaciones RS-485, mediante el circuito integrado MAX485 de MAXIM. Esta interfaz puede ser sustituida para realizar la comunicación de forma inalámbrica utilizando la interfaz ESP8266 o el módulo HC-06.

Con el propósito de utilizar el controlador del contador de carreras en aplicaciones para protocolos DMX se conectó al puerto 0 del microcontrolador un DIP switch que permite establecer la dirección DMX del dispositivo controlado, un dispositivo similar al conmutador utilizado puede ser observado en la figura 2.9, para el caso que se observa, el conmutador tiene la dirección DMX 3. Además, se sustituyó el cristal del oscilador del microcontrolador de 11.059 MHz por un cristal de 16 MHz, con el objetivo de logar las razones de transmisión requeridas por el protocolo DMX.

Figura 2.9. DIP switch.

El funcionamiento del dispositivo anterior es relativamente sencillo. El dispositivo a ser controlado se conecta al microprocesador mediante el puerto dos (P2). El circuito integrado 74HC541 es un buffer CMOS de alta velocidad y de ocho entradas [36]. Este circuito integrado está conectado al puerto dos del microcontrolador y es el encargado de aislarlo del dispositivo a ser controlado y de proporcionar la corriente mínima necesaria a este sistema. Este integrado cuenta con dos compuertas de habilitación G1 y G2.

El esquema circuital y el funcionamiento de la tarjeta de control del contador de carreras de un inning será analizado en el capítulo 3 con mayor detalle durante la implementación de una aplicación con microprocesadores para protocolos DMX.

b) Sistema de Experimentación y Desarrollo THGMW-E1 MCU51-MCU96-UPC8088 Desarrollado por la Compañía de Ciencia y Tecnología Industrial Zhejiang Tianhuang el kit

de experimentación y desarrollo THGMW-E1, ver figura 2.10, combina tres tecnologías de microprocesadores: MSC-51 MCU, MSC-96 MCU e INTEL8088. Este sistema ofrece una amplia variedad de dispositivos periféricos, posibilitando así una gran cantidad de ejercicios y prácticas de experimentación. De acuerdo a la compañía que comercializa estos sistemas, el THGMW-E1 con funciones de simulación, universalidad y expansibilidad es recomendado para la enseñanza de MCU y microprocesadores, competencias de diseño electrónico y diseño y desarrollo [37].

Figura 2.10. Kit de experimentación y desarrollo THGMW-E1.

Utilizando software especializado por los fabricantes y a través de conexiones seriales RS- 232 es posible realizar las transferencias de los programas a ser ejecutados por los microprocesadores, sin necesidad de retirar estos del sistema. Además, refiriéndose al desarrollo de aplicaciones para 8051, el THGMW-E1 permite realizar las siguientes tareas de diseño y desarrollo: trabajo con puertos para entrada y salida, expansión de RAM externa, lectura y escritura de memoria flash, trabajo con temporizadores y contadores, trabajo con interrupciones externas, conversión serie/paralelo y viceversa, trabajo con display LED de siete segmentos, dispositivos de audio, desarrollo de aplicaciones con LCD, comunicación entre el controlador y la PC vía puerto serial y comunicación RS-485, CAN y USB [37].

c) Kit de Desarrollo C8051F310 de Silicon Labs

El kit de desarrollo C8051F310, de acuerdo a sus fabricantes, contiene todo lo necesario para desarrollar aplicaciones con el microcontrolador de 8 bits C8051F310. Además de la tarjeta de desarrollo, el kit está equipado con un adaptador USB para depuración y un cable USB [38], el modo de empleo del adaptador USB puede ser observado en la figura 2.11. Esto representa una gran ventaja con respecto al resto de los sistemas de diseño, desarrollo e investigación similares al C8051F310 que pueden ser encontrados en el mercado, pues la mayoría son programados a través de la interfaz serial RS-232, interfaz que ya no es encontrada con facilidad en las computadoras de escritorio y aún menos en las portátiles. Los kits de desarrollo de Silicon Labs incluyen características avanzadas de depuración permitiendo al usuario un completo desarrollo e integración en el diseño de hardware y

software [38]. Este sistema de desarrollo soporta las siguientes características de depuración:

 Corrida, Detención y Pasos Simples.

 Establecimiento de Puntos de Parada en el hardware.

 Inspección/Modificación de memoria y registros.

 Descargar el programa en la memoria del controlador.

Figura 2.11. Uso del adaptador USB para conectar la PC a la tarjeta de desarrollo. d) Entrenador MDE 8051 basado en el controlador Maxim DS89C430

El entrenador MDE 8051, ver figura 2.12, posee amplias características que facilitan el trabajo de sus usuarios. Al realizar la programación del controlador DS89C430 insertado en el entrenador no es necesaria la utilización de un quemador de EPROM externo, ya que el

entrenador permite que el controlador sea programado de forma serial RS-232 con la única utilización de una PC conectada al entrenador y el software Hyperterminal, disponible para los Sistemas Operativos Windows.

El entrenador está equipado con dos puertos seriales y una fuente de alimentación. Para facilitar las tareas de desarrollo y experimentación la tarjeta pose un conjunto de Estradas/Salidas Digitales Integradas, compuestas por un conjunto de 8 switchs y 8 LEDs. Además, todos los puertos del microcontrolador son accesibles vía bloques de terminales y conectores [39].

Figura 2.12. Entrenador MDE 8051.

El DS89C430, ver figura 2.13, ofrece el mayor rendimiento disponible en los microcontroladores 8051 compatibles. Estos microcontroladores, se centran en núcleos que ejecutan instrucciones hasta 12 veces más rápido que el 8051 original a la misma frecuencia del cristal. Aplicaciones típicas pueden experimentar un incremento de su velocidad de hasta 10 veces. Entre las principales características que son posible encontrar en este controlador se encuentran las siguientes: arquitectura 8051 de alta velocidad, memoria on-chip y compatible con 80C52. Además, este micro es capaz de trabajar con tamaños de memoria de programa internas desde 0 a 64 KB, permite el completo acceso al mapa de memoria externo y además el uso que hace de la memoria es dinámicamente ajustable por software [40].

Figura 2.13. Esquema en bloques del microcontrolador DS89C430.

El microcontrolador DS89C430 posee dos puertos seriales fullduplex, temporizador “watchdog” programable, 13 fuentes de interrupción de las que 6 son externas y 5 niveles de

prioridad de interrupción. La distribución de terminales de DS89C430 es compatible con los empaquetados del 8051 estándar e incluye recursos comunes como temporizadores, puerto serial y cuatro puertos E/S de 8 bits. Los tres últimos números que se encuentran en el nombre del dispositivo determinan la cantidad de memoria flash interna, para el caso del DS89C430 son 16kB. Todas las instrucciones tienen la misma funcionalidad que sus contrapartes 8051, incluyendo sus efectos en bits, banderas y otras funciones de estado. Sin embargo, el tiempo de ejecución de cada instrucción es diferente [40].