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Software-Development-Kit für den Embedded-Systems-Entwickler
Mit COP8.COM fit
für`s Internet
Noel Baisa Mit dem COP8.COM Software-Development-Kit (SDK) von National Semiconductor können Entwickler ihre
Applikationen schnell und einfach internetfähig machen. Die Anbindung an das WWW verleiht diesen Anwendungen
eine Reihe neuer Möglichkeiten. Die denkbaren Einsatzbereiche reichen vom Privathaushalt über kommunale oder
staatliche Einrichtungen bis hin zur Industrie.
E
ine Anwendungsmöglickeit ist zum
Beispiel die Wartung und Ferndiagnose
bei Systemstörungen von Haushaltsgeräten, Produktionsmaschinen oder
Geräten der Medizintechnik über das Internet. Servicetechniker können sich auf
diese Weise bereits vorab über die Art
und den Umfang eines eventuellen Defekts informieren und sich mit den nötigen Ersatzteilen eindecken. Kosten und
Zeit für Wartungs- und Kundendienstbesuche können so auf ein Minimum reduziert werden. Des weiteren können
Zählerstandsabfragen für Wasser oder
Strom und Software-Updates schnell,
elektronik industrie 4-2000
einfach und kostengünstig über das Internet durchgeführt werden.
Nachfolgend wird die Hard- und Software vorgestellt, mit der der Entwickler
seine Applikation internetfähig machen
kann.
Das SDK-Board
Zum Ausstattungsumfang des COP8.
COM-Kits gehört ein SDK-Board, das mit
einem COP8SGR Mikrocontroller bestückt ist. Auf der Unterseite der Leiterplatte befinden sich Lötflächen für ei-
nen optionalen 44-poligen PLCC-Sockel,
in den ein Emulator-Pod eingesteckt
werden kann. Darüber hinaus befinden
sich auf dem Board weitere Bauelemente von National Semiconductor: LP29865.0, LM77, DS14C232 und DS485 (Bild 1).
Der LP2986-5.0 ist ein MicropowerSpannungsregler mit äusserst geringem
Spannungsverlust und einem Eingangsspannungsbereich von 6 bis 16 V. Die
SDK-Platine nimmt etwa 10 mA auf, kurzzeitig bei voller Belastung bis zu 70 mA.
Der im SOIC-8-Gehäuse gelieferte Spannungsregler ist für einen Ausgangsstrom von 200 mA ausgelegt, so dass E
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BAUELEMENTE
PROZESSOREN, CONTROLLER
BAUELEMENTE
PROZESSOREN, CONTROLLER
heitssysteme eingesetzt werden. Mit
ihm lassen sich beispielsweise das (gewaltsame) Öffnen von Computern und
anderen Systemen oder von Fenstern
und Türen überwachen, um eventuell
sofort entsprechende Gegenmassnahmen einleiten zu können.
I/O-Verfügbarkeit
Bild 1: Das COP8.COM-SDK-Board ist mit einer Reihe aktiver Bauelemente bestückt, die zum Teil von National Semiconductor hergestellt werden
130 mA für individuelle Schaltungen des
Anwenders verfügbar sind. Für ergänzende Schaltungen, die unempfindlich
gegen Spannungsschwankungen sind
(Lampen, Motoren usw.), gibt es ferner
einen ungeregelten Ausgang.
Bild 2: Die emPackage-Utility dient zur
Identifikation der Variablen, die vom
Kernel exportiert werden sollen
Der LM77 ist ein digitaler Temperatursensor mit einer Auflösung von 9 bit
plus Vorzeichen. Er dient z.B. der Temperaturerfassung, -kontrolle und -steuerung in internetfähigen Lüftungs-/Klima-/Heizungssystemen. Der Baustein
enthält einen Temperaturfenster-Komparator, der die Umgebungstemperatur
mit Grenzwerten vergleicht, die in internen Registern gespeichert sind. Verlässt
die Temperatur das vorgegebene Temperaturfenster, werden die Open-DrainAusgänge TCR bzw. INT aktiviert. Diese
Ausgänge sind mit den Pins L6 und L7
des Mikrocontrollers verbunden, die als
Eingänge mit schwacher Pull-up-Charakteristik konfiguriert sind. Die einzel-
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Der Controller COP8SGR ist in einem 44poligen Gehäuse untergebracht. Obwohl er mit vielen Bauelementen auf
dem SDK-Board verbunden ist, stehen
noch I / O-Pins für kundenspezifische
Anwendungen zur Verfügung. Am Expansion-Bus und am I / O-Header
(Steckverbinder mit 2 mm Pin-Raster)
sind insgesamt 14 Leitungen herausgeführt. Die Microwire-Leitungen (SI, SO,
SK) und der externe Interrupt (INT)
gehören übrigens zu den nicht belegten Leitungen. Verfügbar sind auch die
Pins RXD und TXD, wenn der Entwickler
die Implementierung einer Physical-Layer-Lösung vorzieht, die von den eingebauten Lösungen des SDK-Boards abweicht.
nen Pins von Port L können ebenfalls als
Multi-Input Wake-Up-Pins definiert werden. Diese Option bietet sich für Entwickler an, die den COP8SGR mit einem
vom LM77 festgestellten Temperatur-Ereignis aus dem Halt- oder Idle-Status
holen wollen.
Das COP8.COM-SDK-Board unterstützt Die Software
sowohl RS-232- als auch RS-485-Kommunikation. Für die RS-232-Kommuni- Der Quellcode für das komplette interkation ist der leistungssparende RS-232- netfähige Mikrocontroller-System COP8.
Treiber/Empfänger-Chip
DS14C232 COM besteht aus der Applikation (bei(Versorgungsspannung 5 V) vorhanden. spielsweise für die Bereiche Heizungs-,
Er enthält Ladungspumpen und Pegel- Klima- und Lüftungstechnik, Sicherheitsumsetzer-Schaltungen für die Kommu- technik oder Bewässerung), die mit
nikation mit konventionellen RS-232- einem Kommunikations-Kernel koexistiert. Der Kernel bedient sich eines LNP
Einheiten.
Für die RS-485-Kommunikation im Voll- (Lightweight Network Protocol) auf der
duplex-Modus sorgen zwei Bausteine Basis der Embedded Internet Working
des Typs DS485. Die RS-485-Technik un- Technology (EMIT) von emWare zur
terstützt bis zu 32 Einheiten in einer Dai- Kommunikation mit einem Gatewaysy-Chain-Konfiguration. Das SDK-Board Server. Gateways dienen in Netzwerken
ist mit Abschlusswiderständen für den generell dazu, die Datenbandbreite auf
Fall versehen, dass die Platine als letzte ein beherrschbares Niveau zu skalieren.
Einheit in einer DaisyChain-Kette eingesetzt
wird.
Ein serielles EEPROM
vom Typ 24LC256 mit
32 KByte Speicherkapazität und ein unipolarer
Hallsensor des Typs
HAL114 runden die
Ausstattung des SDKBoards ab. Das serielle
EEPROM dient als nichtflüchtiger Speicher für
Datenerfassungs-Applikationen und wird
ebenfalls als nichtflüchtiges Dateisystem verwendet. Der Hallsensor
kann für Applikationen Bild 3: Die Projektdatei Hello.prj demonstriert die Miim Bereich der Sicher- nimalanforderungen von Kernel und Applikation
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Im vorliegenden Fall kommuniziert das SDK-Board über eine komprimierte TCP / IPTechnik, die als emNet bezeichnet wird. An einer geeigneten Stelle wird dieses
Lightweight Network Protocol auf das standardisierte TCP / IP-Format erweitert.
Hierzu dient das besagte Gateway, das über ausreichende
Rechenleistung verfügt.
Die Packager-Utility
dere EMIT-basierte Implementierungen
eignen.
Die Dateien app.c und
app.h werden von einer
Packaging-Utility generiert, mit deren Hilfe der
Entwickler angibt, welche
Variablen der Applikation
über das Internet zugänglich sein sollen.
In der Datei emsdk.c
schliesslich sind die Variablen enthalten, die von
der emMicro-Routine exportiert werden sollen.
Der emMicro-Kernel sendet diese Variablen alle
100 ms an emGateway
(Bild 4).
Das Entwicklungskit wird mit
der emPackage ausgeliefert.
Mit ihr wird spezifiziert, wel- Bild 4: Die COP8.COM-Applikation interagiert mit diesen Vache Variablen per Internet zu- riablen, die von emMicro an emGateway exportiert werden,
gänglich sein sollen. Aufgeru- um die Anbindung zu vereinfachen. Damit der emMicro-Kernel
fen wird der Packager aus ordnungsgemäss arbeitet, müssen die Dateien app.c und Zusammendem Start-Menü von Windo- app.h vorhanden sein. Beide Dateien werden mit emPackage fassung
ws durch [Start], [Program- generiert (siehe Bild 5)
Embedded-Internet-Apme], [emWare], [emPackage].
Über eine INI-Datei wie z.B. EMSDK.INI besteht, einen Byte-String (StrHello) an plikationen können so einfach sein wie
oder HELLO.INI lädt und speichert die ein Netzwerkgerät wie etwa einen Bro- das Hello-World-Programm oder nach
den Vorstellungen des Entwicklers belieUtility Variablenlisten. Die Packager-Uti- wser auszugeben (Bild 3).
big ausgearbeitet werden. Das SDK-Bolity generiert in dem angegebenen Verard von National Semiconductor bietet
zeichnis eine Quelldatei (app.c) und eine
mit seinen verschiedenen BauelemenHeader-Datei (app.h). Die Dateien app.c COP8.COM-Quellcode
ten und Optionen die nötigen Vorausund app.h werden gemeinsam mit weiterem EMIT Kernel- und Applikations- Der Quellcode für das COP8 .COM-Sy- setzungen zur Entwicklung neuer oder
stem ist im IAR C-Compiler geschrieben. verbesserter Applikationen, mit denen
Quellcode kompiliert (Bild 2).
Die Hello World-Projektdatei im em- Der CommCOP8.c Quellcode bietet Un- sich Produkte durch Schaffung einer Interstützung für die Kommuni- ternet-Anbindung intelligenter machen
kation per USART bzw. lassen. Mit den geeigneten Hilfsmitteln
RS232/RS485. Der emi2c.c (z.B. dem IAR C-Compiler und dem DeQuellcode stellt softwaremäs- bug-Modul Metalink SG-DM4) sowie
sige I2C-Unterstützung für tra- dem COP8.COM-Reference Kit werden
ditionelle und erweiterte I2C Applikationen mit geringem ZeitaufDevice-IDs zur Verfügung. Bei wand internetfähig.
dem mit emMicro.c bezeichneten Quellcode handelt es Weitere Informationen über das
sich um den eigentlichen Ker- COP8.COM-SDK gibt es im emStore unnel, der während der im Hinter- ter www.emstore.com/national/national.
grund laufenden Operationen html.
aufgerufen werden muss. Der Das COP8.COM-Reference-ApplicationemSerial.c Quellcode verarbei- Kit kann im Online-Store von National
tet das Lightweight Network Semiconductor unter store.national.
Protocol. Um generell arbeiten com/natsemi/cop8refcom1.html. bezu können, benötigt der Kernel stellt werden.
nicht unbedingt alle bisher beschriebenen Quellcodes. Für Literatur
eine Basis-Implementierung National Semiconductor COP8.COM Refebeispielsweise sind nur die rence Board Manual,COP8.COM CD,1999.
National
Semiconductor
emMicro-Quelldateien Comm- EmMicro
COP8.c, emMicro.c und emSe- COP8SGR Developer's Guide, COP8.COM
Bild 5: Durch Öffnen der Datei emSDK. ini mit rial.c. erforderlich. Sie reichen CD,1999.
emPackage wird angezeigt, welche Variablen aus, um einen Zugang über das
in emsdk.c über das Netzwerk zugänglich sein Internet zu realisieren.
werden
Der mit sdkcop8.c bezeichnete
480 N A T I O N A L S E M I C O N D U C T O R
Quellcode ist für Details der
Micro-Verzeichnis stellt die grundle- Demo-Applikation zuständig, die spezigendste Art der Geräteanbindung dar. ell auf den COP8-Mikrocontroller zuge- Noel Baisa ist Senior Applications EnAnspruchsvollere Applikationen lassen schnitten sind. Dagegen bezieht sich gineer in der Analog Products Group bei
sich auf der Basis dieser Vorlage ent- der Quellcode emsdk.c auf Details der National Semiconductor, Santa Clara, USA
wickeln, deren einzige Funktion darin Demo-Applikation, die sich auch für an- (e-Mail: [email protected])
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