Barýþ Samancý

Yaklaþýk üç aylýk bir zaman zarfýndan sonra nihayet sensörler ve pervaneler ile birlikte tüm malzemeler elime ulaþmýþ oldu. Bu projeyi tasarlamaya boþ vakitlerimi deðerlendirip eðlenceli biþeyler yapmak için bir kaç ay önce baþlamýþtým. Sipariþleri vermeye de geçtiðimiz Ramazan bayramýnda baþlamýþtým. Nihayet herþey elime ulaþtý. Aslýnda bir 15 gün oluyor fakat zaman darlýðýndan dolayý yeni yayýnlayabiliyorum. Fotoðraftan anladýðýnýz üzere quadrotor yapýyorum :) Quadrotor, multikopter, multirotor, quadkopter gibi bir sürü adý olsada ben þimdilik uçan zýmbýrtý diye hitap ediyorum :) Aþaðýda baþlýktaki fotoðrafýn büyük halini görebilirsiniz.

Bu yazýda yine öðrencilik yýllarýmdan kalma üzerinde çalýþmýþ olduðum bir projenin tanýtýmýný bulacaksýnýz. Çaðatay dediyse proje dolabýmda her zaman sunuma hazýr bir proje var :) Bu projedeki amacým herhangi bir baský devre programýnda çizdiðim prototip devreleri beni yormadan hazýrlayacak bir cnc tezgahý yapmak.Þimdilik Proteus için çalýþýyor. Ama tüm baský devre programlarý için çalýþacaðýný düþünüyorum.Projenin yazýlým ve elektronik kýsmý bitmiþ durumda, sadece hazýrlanan mekanik sisteme göre kalibrasyonu yapýlacak. Fakat ortada mekanik kýsým yok, bu yüzden baþlýða yapalým yazdým :) Zamanýnda ortak çalýþabileceðimiz bir makinacý arkadaþ çýkmadýðýndan o kýsým þimdilik eksik. Eðer ilgilenen makina mühendisi yada adayý arkadaþlar varsa hafta sonlarý hobisi þeklinde bu projeyi tamamlayabiliriz.

Mekanik kýsým için bakýrý kazýyarak devreyi oluþturan bir sistem düþünüyorum. Literatürde "PCB Engraver Machine" diye geçiyor. Kazýma iþlemi bittiðinde ise padlerin deliklerini delecek ve pcb hazýr hale gelecek. Yazýnýn baþlýðýndaki fotoðraftaki gibi. Aþaðýda ise baþka birtanesi gözüküyor.

Bu uygulama notunda çalýþma zamaný esnasýnda PIC mikrodenetleyicilerin program hafýzasýna nasýl veri yazýp kullanabileceðinizi göstereceðim. Bazý kiþilerin kullandýðý mikrodenetleyicinin RAM hafýzasýnýn yetersiz gelmesi sonucu sistemi daðýtarak farklý mikrodenetleyicilere geçtiðini gördüm. Bu kadar zahmete girmek yerine RAM hafýzada sakladýðýnýz deðiþmeyen veya nadir olarak kullanýlan static verileri flash hafýzaya atarak flash’a göre çok daha düþük olan RAM den kazanç saðlayabilirsiniz. Bu uygulama notu ile sistem deðiþtirmek yerine küçük bir yazýlým takviyesi ile aðýr bir yükten kurtulabilirsiniz. Fakat bahsettiðim gibi verilerin çalýþma esnasýnda oluþtuktan sonra kullaným sýklýðýnýn düþük olmasý yada verilerin deðiþmeden kalmasý gerekmektedir. Çok fazla dinamik deðiþken ile anlýk olarak çok yüksek miktarlarda iþlem yapýyorsanýz bu uygulama notundaki teknikler verimsiz kalacaktýr.

Bu uygulama notunda elimde bulunan PIC18F97J60 mikrodenetleyicisi ile anlatým yapacaðým. Kullandýðýnýz mikrodenetleyicinin datasheet lerinde flash hafýzaya yazým yapýp yapamadýðýný, blok uzunluklarý gibi bilgileri öðrenebilirsiniz. Bu gibi bilgiler çipten çipe deðiþmektedir.Bu uygulama notunda anlattýklarým ile birden fazla amaç gerçekleþtirilebilir. Bunlar aþaðýda listelenmiþtir.

• Çalýþma esnasýnda Flash hafýzayý RAM gibi kullanabilirsiniz.
• Çipi resetlediðinizde yada kapatýp açtýðýnýzda verileriniz silinmediði için tekrar okunabilir olur.
• Çip programlandýktan sonra çalýþma esnasýnda program hafýzaya program ekleyip iþlemcinin akýþýný programý yüklediðiniz adrese verirseniz dinamik olarak yüklemiþ olduðunuz program çalýþýr. (Bootloader tarzý uygulamalarýnýz için)
   

Uygulama notunu pdf olarak aþaðýdaki linkten indirebilirsiniz. Aþaðýda dökümanýn özetini bulacaksýnýz.

Þuan geliþtirdiðim bir gömülü sistem uygulamasýnda beyin olarak kullanmak üzere aldýðým LPCXpresso kitine giriþ niteliðinde bir göz atýp hem kiti hem Cortex-M3 iþlemci çekirdeðini hemde LPC1768 iþlemcisini yüzeysel olarak inceleyelim. LPCXpresso kitleri þuan için LPC1100, LPC1300 ve LPC1700 ailelerinden iþlemcileri desteklemektedir. Benim kullanmýþ olduðum kitin iþlemcisi LPC1768 dir. Kitin genel yapýsý aþaðýdaki þekil ve fotoðraflarda gözükmektedir.

Bu yazýmda þuan üzerinde çalýþtýðým bir projede geçici olarak kullanmak üzere aldýðým 433Mhz bandýnda haberleþen ATX,ARX kablosuz alýcý ve verici modülleri test edeceðiz. Bu modülleri duymayan yoktur heralde.Kullandýðým modülleri Udea’dan aldým.Datasheetlerine Udea’nýn sitesinden ulaþabilirsiniz.

Modüller 433.92Mhz lik bir frekansta çalýþmaktadýr ve ASK modülasyon kullanmaktadýr.Konuya biraz daha hakim olmak bakýmýndan basit olarak ASK ve FSK modülasyonlara bir göz atalým. ASK modülasyonda sinyalin frekansý sabittir, genliði deðiþtirilir. Gönderilecek olan lojik mesajýn seviyesine göre birden fazla genlik kullanýlabilir.Uygulamamýzda veriyi binary olarak gönderdiðimizden modülasyonda tek genlik kullanýlmaktadýr. Lojik 1 için A genliðinde bir sinyal gönderilirken lojik 0 için gönderilen sinyalin genliði 0 dýr. FSK modülasyonda ise sinyalin genliði sabit olup frekansý deðiþmektedir.Lojik 1 için sinyalin frekansý artarken lojik 0 için frekans düþer.Aþaðýdaki þekillerde ASK ve FSK modülasyon gösterilmiþtir.

Bu yazýmda platform baðýmsýz olarak mikroiþlemcili sayýsal sistemlerde istenilen görevlerin delay fonksiyonlarý ile geciktirilerek çalýþtýrýlmasý yerine görevlerin zamanlanmasýný, co-operative ve multitasking yapýlý sistemlerin çalýþma mantýðýný basit olarak inceleyeceðiz.

Kompleks uygulamalarda mikroiþlemcinin çalýþtýrmasý gereken birden fazla görev olmaktadýr.Bunlara örnek olarak haberleþme görevleri,ölçüm görevleri, hesaplama görevleri gibi görevleri verebiliriz.Saðlýklý bir sistemde bu görevlerin hepsi uyum içerisinde çalýþmalýdýr.Mikroiþlemci bu görevlerden ayný anda sadece birtanesini çalýþtýrabilmektedir. Bir görev çalýþýrken diðerleri beklemekte ve bekleyerek boþa geçirdikleri zaman ölü zaman olarak deðerlendirilmektedir.Dolayýsýyla kapsamlý uygulamalarda bir iþlem yapýlýrken o iþlemin mümkün olduðunda çabuk bitirilip akýþýn diðer görevlere verilmesi istenir.Delay ve bekleme mantýðýndan mümkün olduðunca uzak durulmasý istenir.Bu çalýþma biçimine co-operative çalýþma denilmektedir.

Kullandýðýmýz bilgisayarlarda buna benzer þekilde çalýþmaktadýr. Aslýnda bir anda sadece bir görev çalýþmaktadýr fakat siz ayný anda müzik dinleyip, dosya indirip, yazý yazabilir okuyabilirsiniz.Tüm bu iþlemler 10ms gibi zaman periyotlarý ile sýra sýra çalýþtýrýldýðýndan bize ayný anda çalýþýyorlarmýþ gibi gelirler (tabi birde görevlerin önem sýrasýda vardýr).Bu çalýþma biçmine multitasking denilmektedir (çok çekirdekli iþlemcilerde ayný anda çekirdek sayýsý kadar görev çalýþmaktadýr). Aþaðýdaki þekilde delay mantýðý kullanan ve zamanlanmýþ co-operative çalýþan sistemlerin karþýlaþtýrýlmasý üzerine bir örnek gösterilmiþtir. 

Bu yazýmda CAN protokolünün yapýsýný ve çalýþma mantýðýný donanýmdan baðýmsýz olarak sizlere anlatmayý planlýyorum.Burdaki bilgiler ARM, AVR, PIC vb gibi iþlemcilerin hepsi için geçerlidir.Burada yazdýklarým zamanýnda LPC2000 programlama klavuzu adlý e-kitabýmý hazýrlarken internetten araþtýrýp edindiðim bilgilerin derlemesidir.Bu kadar kapsamlýsýný baþka yerde bulamassýnýz :) Bu yazýmda donanýma girmeden sadece CAN sisteminin iþleyisini ve mantýðýný anlatacaðým.Eðer kelimeler öðretir örnekler yol gösterir diyenlerdenseniz, donaným ve kod incelemek istiyorsanýz LPC2000 Programlama Klavuzu adlý e-kitabýmdaki CAN baþlýðýna bakabilirsiniz, burdaki bilgiler de kitabýmdan alýntýdýr.

Controller Area Network (CAN) protokolü 1983 yýlýnda omototiv sektöründe kullanýlmak üzere Robert Bosch tarafýndan geliþtirilmeye baþlanmýþtýr ve resmi olarak 1986 yýlýnda kullanýlmaya baþlanmýþtýr. Araçlarda bulunan kablo aðýnýn azaltýlmasý amaçlanmýþtýr.Bu protokol sayesinde motor, frenler, klima, çeþitli sensörler gibi birimler arasýnda 10 larca kablo yerine sadece 2 kablo kullanýlmaktadýr.CAN protokolü baþta otomotiv alanýnda kullanýlsada veri iletim hýzý,hata oranýnýn düþüklüðü ve uygulama kolaylýðý gibi sebeplerden dolayý mikroiþlemcili sistemlerde de çoðu kiþi tarafýndan bireysel uygulamalarda kullanýlmaktadýr.Ýletiþim hýzý 40m de 1Mbit/sn iken 1km uzaklýklarda 40Kbit/sn ye düþmektedir.Yapýlan olasýlýk hesaplarýna göre saðlýklý çalýþan bir CAN sisteminin tespit edilemeyen hata yapma olasýlýðý bir asýrda bir dir.

CAN diðer protokollerden farklý olarak adress temelli deðil mesaj temelli çalýþmaktadýr.Her mesaja özgü bir ID numarasý vardýr.Mesajlar çerçeveler ile iletilirler ve veri ve istek mesajlarý olarak ikiye ayrýlýrlar.Ýstek mesajlarýnda veri bulunmaz. Veri mesajlarýnda ise en fazla 8 bytle lýk veri aktarýlýr.CAN2.0A ve CAN2.0B olmak üzere 2 tane standartý vardýr.Bunlar arasýndaki fark mesaj uzunluklarýnýn farklý olmasýdýr.Bunlar ilerleyen kýsýmlarda anlatýlacaktýr.

Bu yazýmda ICD2 klonunu inceleyeceðiz. ICD2 microchip firmasýnýn kendi üretmiþ olduðu mikrodenetleyicileri programlamaki debug etmek için geliþtirdiði bir cihazdýr. edaboard forumundaki bazý kullanýcýlar icd2 üzerindeki CY7C64613 entegresini PIC18F2550 ile deðiþtirmek istemiþler ve zamanla 18F4550 kullanan çeþitli kopyalar üretmiþlerdir. Ben bunlardan potyo2 versiyonunu kullanmaktayým.MPLAB IDE sine mükemmel entegre olmakta, programlama ve debug yapabilmektedir. Programlama hýzý iyi olmasýna karþýlýk biraz yavaþ debug yapýyor.Uzun bir süredir kullanmaktayým ve þimdiye kadar bir sorunla kaþýlaþmadým. Yaptýðým devrenin fotografýnýný aþaðýda görebilirsiniz.