Home Pracownie... Pracownia Programowania Układów Mikroprocesorowych
Pracownia Programowania Układów Mikroprocesorowych PDF Drukuj



W ramach Pracowni prowadzone są badania teoretyczne i doświadczalne, dotyczące:

  1. Prac związanych z programowaniem mikrokontrolerów, których budowa jest oparta o rdzeń ARM7 i ARM9.
  2. Prac związanych z uruchomieniem systemów operacyjnych wbudowanych na wyżej wymienionych mikrokontrolerach.
  3. Programowania układów FPGA.

   

   W Pracowni realizowane są badania nad nowoczesnymi algorytmami sterowania. Ważnym zadaniem jest wykorzystanie układów FPGA i realizowanie wybranych algorytmów sterowania bezpośrednio przez układy sprzętowe, a nie programowe. Jest to szczególnie istotne przy sterowaniu procesami szybko zmiennymi, gdy klasyczne sterowniki mikroprocesorowe są zbyt wolne.

   Do Pracowni Programowania Układów Mikroprocesorowych zakupiono profesjonalny system do prototypowania układów sterowania MicroDAQ.  W MicroDAQ zastosowano procesor firmy Texas Instruments OMAP-L137, który ma cztery niezależne rdzenie: procesor ogólnego przeznaczenia ARM9, zaawansowany procesor DSP i dwa 32-bitowe procesory PRU. Kombinacja procesora DSP i ARM oraz systemu Linux daje możliwości niespotykane w tradycyjnych systemach kontrolno – pomiarowych. Ładowanie aplikacji DSP za pomocą wygodnego interfejsu WWW czy ładowanie aplikacji DSP i kontrola jej parametrów przy użyciu środowiska LabView, to tylko niektóre możliwości systemu MicroDAQ. Urządzenie jest wyposażone w wejścia i wyjścia analogowe. W zależności od opcji, może to być osiem 16-bitowych wejść analogowych ±10 V o maksymalnej częstotliwości próbkowania 166 kSa/s lub 8…32 wejść 16-bitowych o częstotliwości próbkowania 500 kSa/s osiąganej równocześnie na wszystkich kanałach. Użytkownik również ma do dyspozycji 8 wyjść analogowych -/+10V. System jest wyposażony w wejścia i wyjścia GPIO, PWM, wejścia enkoderowe do pomiarów prędkości obrotowej, jak również interfejsy szeregowe SPI, I2C, UART. Dodatkowo, użytkownik ma łatwy dostęp do złącza JTAG, umożliwiającego programowanie oraz uruchamianie aplikacji. Komunikacja z urządzeniem jest możliwa za pomocą USB, Ethernet lub WiFi.


 
Rys. 31. Urzadzenie do prototypowania układów sterowania MicroDAQ.


    Do Pracowni zakupiono także zestawy służące do programowania mikrokontrolerów oraz procesorów FPGA. W  ramach zajęć studenci piszą aplikacje języku C, a następnie implementują kod na procesorze i testują jego działanie. Dodatkowe układy peryferyjne pozwolą na testowanie procedur obsługi standardowych urządzeń we/wy, stosowanych w systemach wbudowanych.
Najważniejsze zestawy: ZedBoard Zynq-7000, BeagleBoard-xM, zestaw mikroprocesorowy OMAP-L138/TMS320C6748, płyta ewaluacyjna TMS320C6678, Xilinx Artix-7 FPGA AC701, karta mikroprocesorowa BL2100 Smartcat, Freescale Ni Elvis microcontrollerprototypeboard, Ni Digital Electronics FPGA Board, Xilinx 6 spartan FPGA DSP KIT, Xilinx Virtex-4 (SX) DB46, Xilinx Virtex-4 (LX) DB36 Daughter Board, AltiumNanoBoard NB2DSK01, Xilinx 12-401-DB 40, Xilinx Spartan-3A DSP DB30.06 Daughter Board (960).

 

   

Rys. 32. Hercules Development kit RM48 MCU oraz zestaw  NI Elvis

 


    Ponadto w Pracowni tej możliwe jest wykonanie pomiarów poziomu dźwięku jak i drgań najnowocześniejszymi urządzeniami do tego przeznaczonymi.
Pracowania ma w swoim wyposażeniu profesjonalny czterokanałowy miernik drgań i dźwięku, który pozwala na jednoczesny pomiar poziomu dźwięku i poziomu drgań w trzech osiach. Dzięki dużej mocy procesora sygnałowego, w który wyposażony jest miernik SVAN 958, może on wykonywać analizę częstotliwościową mierzonego przebiegu w pasmach oktawowych, tercjowych lub FFT jednocześnie w czterech kanałach, a oprogramowanie dołączone do miernika pozwala na wizualizację danych pomiarowych.
 

 

Rys. 33. Miernik drgań i dźwięku SVAN958

 
 

Rys. 32. Mikrofon pomiarowy 40AE, jednoosiowy, miniaturowy przetwornik drgań, przedwzmacniacz 26CA


    Przeciwwagą dla standardowych pomiarów z użyciem mikrofonów/akcelerometrów jest  pomiar z zastosowaniem  skaningowych wibrometrów laserowych. Pracownia  jest wyposażana
w nowoczesny wibrometr z trzema głowicami laserowymi. PSV-400-3D. Dzięki zastosowaniu trzech niezależnych głowic skanujących i trzech kontrolerów prędkość drgań mierzona jest jednocześnie we wszystkich trzech kierunkach przestrzeni 3D w każdym z punktów pomiarowych.
Trzy przetworniki sterowane są jednocześnie poprzez jednostkę centralną PSV i dedykowane oprogramowanie.


 

 
 Rys.34. Wibrometr laserowy PSV-400-3D




    Urządzenie pozwala mierzyć drgania z odległości do obiektu mierzonego od 0,4 m. Największą zaletą wibrometru laserowego jest brak wpływu układu pomiarowego na mierzony obiekt oraz stosunkowa prosta procedura pomiarowa, gdzie nie ma potrzeby przestawiania czujników na obiekcie mierzonym. Studenci będą mogli badać drgania powstające podczas pracy urządzeń przemysłowych jak i będą mogli pisać algorytmy, które następnie będą sterować urządzeniami wykonawczymi w celu wyeliminowania powstałych drgań.
   Pracowania również posiada liczne czujniki drgań – tensometry, zestaw do badania aktuatorów piezoelektrycznych (czterokanałowy wzmacniacz, elementy PZT o kształcie dysku
i prostokąta). Dodatkowo studenci będą mieli możliwość wykorzystania elementów MFC, czy folie PVDF do aktywnego tłumienia drgań. Badania będą przeprowadzane na różnego typu obiektach m.in. płyta prostokątna, czy modelu motoszybowca DG-808s.

Rys.35. Motoszybowiec DG-808s



 

 

a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
   

Rys.36. Aparatura pomiarowa znajdująca się w Pracowni Programowania Układów Mikroprocesorowych:
b) aktuator MFC Prostokąt (M43212P1MFC, b) aktuator MFC gwiazda (M20-4D50star8 P1), c) sensor Philtec – RC171-RT2, d) dwunastościenne źródło dźwięku ( Norsonic N-276), e) wzbudnik 31N (K2007E01 – The Modal Shop), f) wzbudnik (133 N – K2060E30 – The Modal Shop, g) wzmacniacz mocy/generator szumu (Norsonic Nor280), h) wzmacniacz PIEZO SYSTEMS, INC, i) wzmacniacz pomiarowy MGCplus, j) ednokanałowy analizator dźwięku Norsonic (Nor 140).

 


    Bardzo użytecznym zestawem dydaktycznym jest zestaw do pomiarów biomedycznych, na którym studenci będą poznawać zasady detekcji podstawowych sygnałów fizjologicznych oraz projektować obwody pomiarowe. Zestaw składa się z dziewięciu różnych modułów: elektrokardiograficznych, elektromiograficznych, elektrookulograficznych, elektroencefalograficznych, fotopletyzmograficznych, ciśnienia krwi, tętna, wentylacji układu oddechowego oraz impedancji ciała ludzkiego. Do czujników i przetworników wykorzystywanych w stanowisku należą: przetwornik ciśnienia, przetwornik fotoelektryczna na pod-czerwień (nadajnik-odbiornik), czujnik tensometryczny, czujnik temperatury i elektrody powierzchniowe.

Rys.37. Zestaw do pomiarów biomedycznych


    Dodatkowo pracownia została uzupełniona o przydatne urządzenia pomiarowe.
Aparatura pomiarowa niezbędna do prowadzenia badań obejmuje cały szereg zestawów zasilaczy, generatorów oraz oscyloskopów i kart pomiarowych umożliwiających zbudowanie zaawansowanych stanowisk pomiarowych.


a)
b)
c)
d)
e)
f)
   

Rys.38. Aparatura pomiarowa znajdująca się w pracowni Programowania Układów Mikroprocesorowych:
a) oscyloskop LeCroy Waverunner HRO 66ZI, b) oscyloskop Hameg HMO 0724, c) multimetr Picotest M3500A, d) generator Rigol DG5102,
e) uniwersalny zestaw laboratoryjny f) miernik Sanwa 500a, g) Zasilacz Atten PPS3205T-3S , h) DF6911, i) zasilacz PSP 405,




   
Do Pracowni tej, oprócz w/w wyposażenia, zakupiono także oprogramowanie specjalistyczne, pozwalające na realizację zajęć z wykorzystaniem najnowszych rozwiązań stosowanych w przemyśle:

  • iLearnVibration Professional,
  • Code Composer Studio,
  • ISE Design Suite : System Edition,
  • Altium Designer 2013,
  • KompilatorKeil MDK-ARM,
  • Catman,
  • Nor Build Type 1028.


Pakiet Matlab, Simulink i Toolboxy 2013b (1x licencja badawcza):

  • Matlab,
  • Simulink,
  • Control System Toolbox,
  • DSP System Toolbox ,
  • Signal Processing Toolbox,
  • Simulink Control Design,
  • System IdentyficationToolbox,
  • Symbolic Math Toolbox.


Pakiet Matlab, Simulink i Toolboxy 2013b (1x licencja badawcza):

  • Embedded Coder,
  • Fixed-Point Toolbox,
  • FuzzyLogicToolbox,
  • MATLAB,
  • MATLAB Coder,
  • Simulink Coder,
  • xPC Target,
  • Simulink Fixed Point,
  • Control System Toolbox.
Zmieniony: wtorek, 23 czerwca 2015 13:30
 
Katedra Mechatroniki i Automatyki, Powered by Joomla!