7. Tarjeta digital...

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Manual de uso e instalación

7. Tarjeta digital multipropósito

7.1. CaracterísticasEsta tarjeta ofrece una solución completa a aplicaciones donde se requieran entradas y salidas digitales. Permite ampliar el sistema con 4 salidas de contactos a libre tensión y 4 entradas digitales de contacto abierto/cerrado con contador. Cada entrada cuenta con un contador independiente de 16 bits. Además también añade dos salidas PWM, cuyos ciclos de trabajo y frecuencia son configurables independientemente.

Las salidas PWM oscilan por defecto entre 0 y 5V. A partir de un terminar es posible referenciar la señal respecto una tensión externa, hasta un máximo de 32 V. Todos los registros de configuración y datos son accesibles desde la tarjeta de control a través del bus SPI o del bus I2C.

Las señales del bus son transmitidas a través de un cable plano de 34 hilos, que debe conectarse al resto de tarjetas del sistema. Para su funcionamiento, la tarjeta requiere 5V de alimentación de la tarjeta de alimentación principal y +15V/+5V de una tarjeta de alimentación secundaria.

José María Fernández Olmo Página 25 de 48

Versión: 1.00 Fecha de Actualización: 27/12/2012





Figura 25Esquema funcionamiento tarjeta digital multipropósito

Figura 26: Tarjeta digital multipropósito SPI



7.2. Configuración

7.2.1. Dirección de la tarjeta (Tarjeta SPI)

Para establecer la comunicación con la tarjeta, es necesario colocar las líneas de dirección A0-A3 de forma que coincidan con la dirección marcada en el microswitch. De esta forma el sistema puede tener hasta 16 tarjetas usando el bus SPI.

Es importante recordar que no deben existir dos tarjetas en el bus que compartan la misma dirección, ya que se producirán fallos de transmisión e incluso riesgo de destruir algún componente.



Figura 27:Tarjeta digital multipropósito I2C



7.2.2. Programación del microcontrolador esclavo

Durante la construcción de las tarjetas, es necesario en un determinado proceso de la producción cargar el programa que gestiona el funcionamiento de la misma. Para ello, se dispone de un conector de 4 pines que implementa el protocolo “Spy-by-Wire” de Texas Instruments, que además permite realizar tareas de desarrollo. También se dispone del jumper JP2 que desconecta la alimentación del microcontrolador y el conector respecto el resto de la tarjeta.



Figura 28: Dirección de la tarjeta

Figura 29: Conector de programación



7.2.3. Salida PWM

Las salidas PWM oscilan por defecto entre 0 y 5V. En el conector de salidas PWM disponemos de un terminar al que podemos conectar una tensión externa VREF hasta aun máximo de 32V. Con el jumper JP1 configuramos si la salida oscila entre 0 y 5V o entre 0 y VREF.

7.2.4. Conectores

Las salidas PWM disponen de un conector poste macho acodado para conectar directamente servomotores.



Figura 30: Configuración jumper JP2

Figura 31: Conectores tarjeta digital multipropósito



7.3. Protocolo de comunicaciónPara la versión SPI, se produce un flanco de subida de la línea de interrupción INT en caso de cambie el estado de las entradas digitales. De esta forma, la tarjeta de control puede ir seleccionando diversas tarjetas y chequeando la línea INT. Si la encuentra en nivel alto, quiere indicar que una entrada ha variado y debe atender dicha tarjeta. La señal LD permite reiniciar a voluntad a lo largo del tiempo el periférico de comunicaciones SPI del microcontrolador esclavo, garantizándose así el sincronismo. Ya hemos comentado en la sección 2 de esta memoria los problemas que presenta el bus SPI para entrar en desincronización los dispositivos esclavos y maestro. En particular, la desincronización se produce en el encendido del sistema, ya que durante un breve espacio corto de tiempo los pines del microcontrolador maestro no se encuentran configurados ni como entradas ni como salidas, introduciendo ruido en las señales de reloj y datos del bus.

En la versión I2C de esta placa no se dispone de estas líneas adicionales, lo cual reduce las prestaciones pero el protocolo sigue siendo prácticamente el mismo. A través de la línea de datos SDA, el maestro y el esclavo responderán con un bit de reconocimiento ACK cada vez que un byte es transmitido. Es preciso otorgar de una dirección de 7 bits al esclavo. Esta dirección se configura mediante el registro del microcontrolador UCBxI2CSA y que en principio se toma como 0b1101000, pudiéndose modificar fácilmente en el caso de que haya varias tarjetas de este tipo o que coincida con otro dispositivo I2C del bus.

Cada vez que queramos actuar sobre la tarjeta, debemos mandar un primer byte, que indica el comando a realizar en función de los bits más significativos BIT7 y BIT6:

• Salidas Digitales: Con el propio byte de control se indica el estado de las salidas usando los 4 bits menos significativos B(3:0).

Si el BIT5 se encuentra a nivel alto (READ=1), significa que queremos conocer el estado en que se encuentran las salidas, y a continuación se recibirá del esclavo un byte en el que los últimos cuatro bits indican el estado de los contactos.





En el paquete recibido, los cuatro primero bits presentan una trama 1010, lo cual permite saber si hay errores en la transmisión de datos.

• Entradas Digitales: En función se los cuatro bits menos significativos se realizarán diversas funciones:

◦ Si los cuatro bits se encuentran a nivel bajo, a continuación se recibirá del esclavo un byte en el que los últimos cuatro bits indican el estado de los entradas.



Figura 33: Ejemplo lectura salidas I2C

Figura 34: Ejemplo lectura entradas SPI

Figura 32: Ejemplo lectura salidas SPI



◦ En caso contrario, si alguno de los bits se encuentra en nivel alto, el esclavo mandará dos bytes correspondendientes al valor almacenado en el contador de dicha entrada. Si además el BIT5 se encuentra activo, reseteará el contador.

• Salidas PWM: El BIT5 indica si queremos que el PWM se encuentre activo o parado. En este último caso, con el BIT4 podemos decidir si queremos que la salida del PWM se quede a nivel alto o nivel bajo, lo que permite usar las salidas PWM como salidas digitales corrientes.

En caso de que queramos tener el PWM activo, a continuación del byte de control deberemos mandar desde el maestro dos bytes que indican la frecuencia (en Hz, lo que permite un PWM de hasta 65526 Hz) y a continuación 2 bytes correspondientes al ciclo de trabajo (en tanto por mil, es decir, de 0 a 1000)



Figura 35: Ejemplo lectura entradas I2C

Figura 36: Ejemplo lectura contador Entrada 0 SPI

Figura 37: Ejemplo lectura contador Entrada 0 I2C

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