Fortbildungsmodule >> Elektrotechnik. Modulpräzisierung zu Modul 22 >> µc. Teilmodul 22.1 Grundlagen µcontroller 8051

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1 B A D E N - W Ü R T T E M B E R G R E G I E R U N G S P R Ä S I D I E N Freiburg // Karlsruhe // Stuttgart // Tübingen Abt. 7 Schule und Bildung Fortbildungsmodule >> Elektrotechnik Modulpräzisierung zu Modul 22 >> µc Teilmodul 22.1 Grundlagen µcontroller 8051 Dieses Modul ist das Einstiegsmodul in die Welt der Mikrocontroller. Es vermittelt die notwendigen Einstiegshilfen in die Anwendung von Mikrocontrollern am Beispiel der weit verbreiteten 8051er µc Familie. Für die notwendige weitere Vertiefung in dieses Thema sollte ein 8051er System zur Verfügung stehen. unterschiedlicher Schularten die Controllertechnik unterrichten. Prinzipieller Aufbau der µc 8051er erfahren Komponenten des µc besprechen Vorgehensweise bei der Beschaltung von µc klären Einführung in eine Entwicklungssoftware Vorgehensweise bei der Programmierung in Assembler Einfache Interruptprogrammierung Grundlagen Elektronik PC Raum mit Entwicklungssoftware µc sinnvoll Elektronik-Labor uc-system auf 8051er Basis Datasheet ATMEL Architectural Over- Quelle: view Das Teilmodul hat den Umfang von einem Tag und soll den Einstieg in die µc- Technik unterstützen und ermöglichen. Auf dieses Modul bauen die weiteren µc-module 22.x auf. Screenshot Keil uv3 1 Tag AT89C4051 Hardwarebeispiel

2 Teilmodul 22.2 C-Programmierung für µcontroller 8051 Dieses Modul bietet den Einstieg in die Programmierung von Mikrocontrollern mit der Programmiersprache C. Als Hardware wird ein 805er Derivat verwendet. Ein Schwerpunkt bildet die hardwarenahe Programmierung mit Zugriff auf SFR-Register (Special-Funktion-Register) des Controllers. Auch die Benutzung von ISR (Interrupt-Service- Routinen) wird behandelt. Der Schwerpunkt liegt somit auf den Besonderheiten der hardwarenahen C-Programmierung. Damit dies im gegebenen Zeitrahmen gelingt, sind grundlegende C-Kenntnisse wünschenswert. Dieses Modul baut auf dem Modul 22.1 (Grundlagen µcontroller 8051) auf. Wer keine Controllerkenntnisse mitbringt, sollte zuvor dieses Modul besucht haben. unterschiedlicher Schularten, die Controllertechnik unterrichten. 8051er System mit RS232, LCD, IIC, Taster, LEDs Hardwarenahe C-Programmierung 8051er µc Zugriff auf SFR Register Entwicklung von Interruptroutinen Einsatz von Softwaretreibern (Benutzung von Funktionen mit Variablenübergabe) Einbindung externer Hardware wie z.b. LC-Display Screenshot Keil uv3 Grundlegende µc-kenntnisse siehe Modul 22.1 Grundlagen C-Programmierung PC Raum mit Entwicklungssoftware 8051er basierte Hardware Erweiterungshardware Dieses Teilmodul hat den Umfang von n und setzt auf das Modul 22.1 auf. Einstieg in die hardwarenahe Programmierung in der Sprache C Einbindung ergänzender Hardwarekomponenten die einfache Kleinprojekte ermöglichen. Ausblick auf erweiterte Projekte für den Unterrichtseinsatz 8051er Schulungssystem

3 CAN RS232 SPI I2C Teilmodul 22.3 Bussysteme mit µcontroller Serielle Datenübertragung ist inzwischen in der Welt der Elektronik ein fester Bestandteil. Dieses Modul bietet den Einstieg in die gängige Bustechnologie die im Bereich der µcontroller zum Einsatz kommen. Das sind RS232 (auch virtuelle COM), IIC, SPI und CAN. Diese Systeme dienen der Datenübertragung vom µc zum PC, zu externen ICs, zwischen µcontrollern und Elektronikkomponenten wie Sensoren und Aktoren. Für die Controllerprogrammierung kommt die Sprache C zum Einsatz. Deshalb sollten die Inhalte von Modul 22.1(Grundlagen µc) und Modul 22.2 (Programmierung µc in der Sprache C) bekannt sein. unterschiedlicher Schularten die Controller-technik unterrichten. Kommunikation PC - µc über RS232 auch mit virtueller COM-Schnittstelle (USB) Kommunikation mit IIC- Bausteinen wie z.b. Sensoren Datenaustausch über SPI µc- µc Datenaustausch über CAN zwischen CAN-Knoten Controllerkenntnisse aus Modul 22.1 und 22.2 Grundkenntnisse Bussysteme PC Raum mit Entwicklungssoftware Controllersystem mit busfähigen Zusatzkomponenten µc kompatibel bzw. PIC-Familie Bsp.: I2C-Porterweiterung als Ampel Dieses Teilmodul hat den Umfang von n und setzt auf das Modul 22.1 und 22.2 auf. Anwendung der oben genannten Bussystemen Einbindung ergänzender Hardwarekomponenten die Unterrichtsprojekte ermöglichen. oder 4x8fach digitale Ein-/Ausgabe mit IIC-Bus oder CAN-Fahrzeugsimulation.vi

4 Teilmodul 22.4 µc mit Cortex-Kern Dieses Modul behandelt die Programmierung von 32 µcontrollern mit dem Cortex-M3-Prozessor-Kern. Diese Controller sind sehr leistungsfähig und sehr günstig. Deshalb werden diese µc immer häufiger eingesetzt. Die Einführung erfolgt hier direkt mit der Sprache C. Dabei wird industrietaugliche Hard- und Software zum Einsatz kommen. Die Teilnehmer unterschiedlicher Schularten werden Soft- und Hardware kennenlernen und unterrichtstaugliche Anwendungen erstellen. Einführung in die 32bit µc Anhand von praktischen Übungen und Beispielen den Einstieg in das Handling der Softwarepakete erlernen. Anhand von praktischen Beispielen und Übungen Programme schreiben, debuggen und auf die Zielhardware aufspielen Problemstellungen aus der Welt der Mechatronik und Elektronik Benutzung intelligenter Sensoren auf Basis serieller Kommunikation wie IIC, SPI Projekthafte didaktische Lösungen orientieren sich am Lernfeldkonzept sowie den Inhalten der Fachschulen., Digitale und analoge Bausteine, Grundlegende Kenntnisse der Sprache C. Hardware uc Cortex Hardwarebeispiele mit ARM Cortex µc Interner Aufbau: PC Raum mit Software zur Programmentwicklung und Download. Z.B. KEIL Einarbeitung in die Entwicklungsumgebung mit Debugger mit Übungsbeispielen Download und Test der Programme auf der 32 bit µc-cortex-m3-hardware Fortbildungsumfang

5 Teilmodul 22.5 Einführung µc-arduino für den Beruf Elektroniker für Geräte und Systeme Dieses Modul zeigt den möglichen Einsatz des µcontroller Systems ARDU- INO im Unterricht unter Verwendung der Programmiersprache C auf. Das ARDUIONO-System löst das bisherige auf dem PIC 16F887 basierende IHK-Prüfungssystem im Berufsbild EGS (laut IHK ab Frühjahr 2016 für die AP Teil 1 und ab Sommer 2016 für AP Teil 2) ab. Die Fortbildung geht auf folgende Aspekte ein: - Vorstellung verschiedener ARDUINO Boards mit Hardwareerweiterungen (SHIELDS) - Problemorientiertes Unterrichtskonzept zur Einführung µc- Technik mit ARDUINO. - Implementierung gegebener µc Programme, z.b. 8051er, PIC auf ARDUINO Vorteile liegen u.a. in der kostenlosen Entwicklungsumgebung und der großen Anzahl von Literatur und Internetdokumentationen. C-Kenntnisse und Grundwissen in der Funktionsweise von µc (z.b. Modul 22.1) sind von Vorteil, aber nicht zwingend erforderlich. Zielgruppe sind Teilnehmer (techn. und wissenschaftliche KollegInnen) unterschiedlicher Schularten die Controllertechnik unterrichten. Verwendung von ARDUINO Hardware Verwendung Internetdokumentationen C-Programmierung des ARDUINO Unterrichtsbeispiele Interruptroutinen, Hardwareerweiterungen Elektrotechnisches Grundwissen Grundwissen in der Programmiersprache C, ARDUINO NANO mit IIC_LCD ARDUINO UNO ARDUINO MEGA mit Ethernetshield PC Raum mit Entwicklungssoftware, Internetzugang, ARDUINO Hardware Oszilloskop, Multimeter, Labornetzgerät Fortbildungsumfang 1 Tag Einarbeitung in das µc System ARDUINO im Bereich Hard- und Software 1 Tag zuständige Modulkoordinatoren: RPS: R. Birk RPK: A. Busch RPF: A. Huber RPT: S. Jensch