На каком выводе mcu. Кто же такой Сисадмин? Взаимодействие с MCU

SPI (Serial Peripheral Interface) – последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса, разработанный компанией Motorola для обеспечения простого и недорогого сопряжения микроконтроллеров и периферии. SPI также иногда называют четырехпроводным (англ. four-wire) интерфейсом.SPI является синхронным протоколом, в котором любая передача синхронизирована с общим тактовым сигналом, генерируемым ведущим устройством (процессором). Принимающая периферия (ведомая) синхронизирует получение битовой последовательности с тактовым сигналом. К одному последовательному периферийному интерфейсу ведущего устройства-микросхемы может присоединяться несколько микросхем. Ведущее устройство выбирает ведомое для передачи, активируя сигнал «выбор кристалла» (chip select) на ведомой микросхеме. Периферия, не выбранная процессором, не принимает участие в передаче по SPI.
В SPI используются четыре цифровых сигнала:

MOSI или SI – выход ведущего, вход ведомого (англ. Master Out Slave In). Служит для передачи данных от ведущего устройства ведомому;
MISO или SO – вход ведущего, выход ведомого (англ. Master In Slave Out). Служит для передачи данных от ведомого устройства ведущему.
SCK или SCLK – последовательный тактовый сигнал (англ. Serial CLocK). Служит для передачи тактового сигнала для ведомых устройств.
CS или SS – выбор микросхемы, выбор ведомого (англ. Chip Select, Slave Select).Как правило, выбор микросхемы производится низким логическим уровнем.

В зависимости от комбинаций полярности и фазы синхроимпульсов возможны четыре режима работы SPI.

Режим SPI	Временная диаграмма
Режим SPI0
Режим SPI1 Активные уровень импульсов — высокий.
Режим SPI2 Сначала защёлкивание, затем сдвиг.
Режим SPI3 Активные уровень импульсов — низкий. Сначала сдвиг, затем защёлкивание.

В таблице принято:

MSB — старший бит;
LSB — младший бит.

Мастеру приходится настраиваться на тот режим, который используется ведомым.
При обмене данными по интерфейсу SPI микроконтроллер может работать как ведущий (режим Master) либо как ведомый (режим Slave). При этом пользователь может задавать следующие параметры:

режим работы в соответствии с таблицей;
скорость передачи;
формат передачи (от младшего бита к старшему или наоборот).

Соединение двух микроконтроллеров по структуре ведущий – ведомый по интерфейсу SPI осуществляется по следующей схеме.

Выводы SCK, CS для ведущего микроконтроллера являются выходами, а ведомого микроконтроллера – входами.

Передача данных осуществляется следующим образом. При записи в регистр данных SPI ведущего микроконтроллера запускается генератор тактового сигнала модуля SPI, и данные начинают побитно выдаваться на вывод MOSI и соответственно поступать на вывод MOSI ведомого микроконтроллера. После выдачи последнего бита текущего байта генератор тактового сигнала останавливается с одновременной установкой в «1» флага «Конец передачи». Если поддерживаются и разрешены прерывания от модуля SPI, то генерируется запрос на прерывание. После этого ведущий микроконтроллер может начать передачу следующего байта либо, подав на вход SS ведомого напряжение уровня логической «1», перевести его в состояние ожидания.

Одновременно с передачей данных от ведущего к ведомому происходит передача и в обратном направлении, при условии, что на входе SS ведомого присутствует напряжение низкого уровня. Таким образом, в каждом цикле сдвига происходит обмен данными между устройствами. В конце каждого цикла флаг прерывания устанавливается в «1» как в ведущем микроконтроллере, так и в ведомом. Принятые байты сохраняются в приемных буферах для дальнейшего использования.

При приеме данных принятый байт должен быть прочитан из регистра данных SPI до того, как в сдвиговый регистр поступит последний бит следующего байта. В противном случае первый байт будет потерян.

Вывод SS предназначен для выбора активного ведомого устройства и в режиме Slave всегда является входом. Каждый раз, когда на вывод SS подается напряжение уровня логической «1», происходит сброс модуля SPI. Если изменение состояния этого вывода произойдет во время передачи данных, и прием, и передача немедленно прекратятся, а передаваемый и принимаемый байты будут потеряны.

Если микроконтроллер находится в режиме Master, направление передачи данных через вывод SS определяется пользователем. Если вывод сконфигурирован как выход, он работает как линия вывода общего назначения и не влияет на работу модуля SPI. Как правило, в этом случае он используется для управления выводом SS микроконтроллера, работающего в режиме Slave.

Если вывод сконфигурирован как вход, то для обеспечения нормальной работы модуля SPI на него должно быть подано напряжение высокого уровня. Подача на этот вход напряжения низкого уровня от какой-либо внешней схемы будет воспринята модулем SPI как выбор микроконтроллера в качестве ведомого (при этом ему начинают передаваться данные).

Пример использования интерфейса SPI для микроконтроллеров STM32 хорошо описан в

Схема сброса по включению питания (Power-On Reset - POR) обеспечивает запуск микроконтроллера только по достижении напряжением Vcc безопасного уровня. Как показано на Рис. 24, встроенный таймер, тактируемый встроенным генератором сторожевого таймера, удерживает запуск MCU на некоторое время после достижения граничного напряжения вкючения питания Vpot , не зависящее от скорости нарастания напряжения Vcc (см. Рис. 26).

В Таблице 6 показаны установки битов SUT1 и SUT0 использующихся для установки длительности периода задержки процедуры запуска. Пользователю предоставляется возможность выбора задержки времени запуска. Установка SUT 1/0 = 00, при которой MCU запускается через 5 тактовых циклов, используется при использовании внешнего тактового сигнала, подаваемого на вывод XTAL1. Такая установка обеспечивает быстрый запуск из режимов power down или power save, при условии наличия тактового сигнала в этих режимах. Подробности в разделе Программирование.

Если встроенная задержка запуска достаточна, то RESET может быть подсоединен к Vcc непосредственно или через внешний нагрузочный резистор. Удержанием вывода на низком уровне, во время подачи напряжения, период сброса по включению питания может быть увеличен. Пример такого тактирования приведен на. Рис. 27.

Рис. 25. Начальный запуск MCU. Вывод RESET подключен к Vcc, быстрое нарастание Vcc

Рис. 26. Начальный запуск MCU. Вывод RESET подключен к Vcc, медленное нарастание Vcc

Еще один интересный и даже полезный проект на NodeMCU — бегущая строка с WiFi управлением. Наверняка, все из нас каждый день видят подобные устройства на улицах города. К примеру, бегущая строка широко применяется на транспорте для вывода номера маршрута, следующей остановки и навязчивой рекламы всякой всячины. Типичная бегущая строка представляет собой светодиодную матрицу со схемой управления разверткой и микроконтроллером на борту. Текст, ползущий по этой матрице, может храниться локально, либо обновляться динамически через WiFi или GSM. Разумеется, имея такую мощную платформу как NodeMCU (или любой другой ESP8266), бегущую строку можно сделать в домашних условиях. Установить её рационально где-нибудь в публичном месте, например в школе. Через такое информационное табло будет удобно сообщать внутренние школьные новости, температуру за окном, или даже фамилии отличников! В нашей лаборатории мы установили бегущую строку в окне на первом этаже. С помощью этого IoT устройства мы поздравляли всех прохожих с Новым Годом и рождеством 🙂

1. Подключение светодиодной матрицы к NodeMCU

Будем работать с готовыми модулями матрицы под управлением микросхемы MAX7219. Подробно о работе таких модулей мы уже писали в одном из уроков для платформы Ардуино — . Вкратце, у каждого такого модуля есть 10 контактов. Пять с одной стороны и столько же с другой. Это сделано для того, чтобы модули можно было соединять друг за другом в цепочку. На входе имеем:

два контакта для питания: земля GND и +5В;
три контакта для шины SPI: CS, DIN, CLK;

Допустим, мы хотим сделать бегущую строку из четырёх таких модулей. Берем первый модуль и подключаем его к NodeMCU согласно схеме:

Светодиодная матрица 8×8 с MAX7219	VCC	GND	DIN	CS	CLK
NodeMCU	+5V	GND	D7	D8	D5

Затем, к первому модулю подключаем остальные три:

Внешний вид стенда:

Вместо четырех отдельных модулей имеет смысл использовать готовую сборку, например, такую:

2. Программа для управления MAX7219 на NodeMCU

Попробуем запустить бегущую строку на матрицах, пока без возможности удаленно подключаться к NodeMCU. То есть бегущая строка будет крутить какой-то статичный текст. По сути, это код из . Единственное, что изменилось — это размер цепочки. Здесь мы используем не шесть матриц, а только четыре. #include #include #include Max72xxPanel matrix = Max72xxPanel(D8, 4, 1); unsigned long ticker_next; String tape = "Hello from RobotClass!"; int spacer = 1; int width = 5 + spacer; void setup(void){ matrix.setIntensity(7); } void handleTicker(){ for (int i = 0 ; i < width * tape.length() + matrix.width() - 1 - spacer; i++) { matrix.fillScreen(LOW); int letter = i / width; int x = (matrix.width() - 1) - i % width; int y = (matrix.height() - 8) / 2; while (x + width - spacer >= 0 && letter >= 0) { if (letter < tape.length()) { matrix.drawChar(x, y, tape, HIGH, LOW, 1); } letter--; x -= width; } matrix.write(); delay(50); } } void loop(void){ handleTicker(); } Подаем питание и на матрице начинает двигаться бегущая строка с текстом «Hello from RobotClass!»

3. Веб-сервер на NodeMCU для управления светодиодной матрицей

Теперь добавим в программу веб-сервер, который будет показывать одну единственную HTML страницу с полем для ввода текста бегущей строки и с кнопкой. #include #include #include #include #include #include const char* ssid = "ESP"; // запускаем WiFi точку ESP ESP8266WebServer server(80); // запускаем сервер на порту 80 Max72xxPanel matrix = Max72xxPanel(D8, 4, 1); unsigned long ticker_next; String tape = "RobotClass"; int spacer = 1; int width = 5 + spacer; // HTML страница index.html const char page = "" "Ticker control" "" "" "" ""; // функция вызывается, когда клиент жмет кнопку void handleSubmit(){ tape = server.arg("text"); server.send(200, "text/html", page); } void handleRoot() { if (server.hasArg("text")) { handleSubmit(); } else { server.send(200, "text/html", page); } } void setup(void){ delay(1000); WiFi.softAP(ssid); server.on("/", handleRoot); server.begin(); matrix.setIntensity(7); } void handleTicker(){ for (int i = 0 ; i < width * tape.length() + matrix.width() - 1 - spacer; i++) { matrix.fillScreen(LOW); int letter = i / width; int x = (matrix.width() - 1) - i % width; int y = (matrix.height() - 8) / 2; // центровка по вертикали while (x + width - spacer >= 0 && letter >= 0) { if (letter < tape.length()) { matrix.drawChar(x, y, tape, HIGH, LOW, 1); server.handleClient(); } letter--; x -= width; } matrix.write(); delay(50); } } void loop(void){ server.handleClient(); handleTicker(); } Загружаем программу на Node MCU и подаем питание. По-умолчанию, бегущая строка будет крутить текст «RobotClass». Чтобы его изменить, необходимо подключиться к WiFi точке «ESP» и зайти через браузер по адресу: http://127.0.0.1/ В ответ появится страница с полем для ввода текста бегущей строки и кнопкой «Set text». Вводим в поле новый текст, жмем кнопку и смотрим на бегущую строку! Your browser does not support the video tag.

4. Бегущая строка на русском языке

В текущем виде наш аппарат не поддерживает русский язык. Если попытаться ввести текст на русском, на матрице вместо букв появятся utf8 коды. Чтобы это исправить, нам потребуется дополнительная функция utf2rus. Кроме этого, добавим в программу пароль для WiFi точки. #include #include #include #include #include #include const char* ssid = "ESP"; const char* pwd = "makemyday"; // пароль для WiFi точки ESP8266WebServer server(80); Max72xxPanel matrix = Max72xxPanel(D8, 4, 1); unsigned long ticker_next; String tape = "RobotClass.ru"; int spacer = 1; int width = 5 + spacer; const char page = "" "" "" "Ticker control" "" "" "" ""; String utf8rus(String source){ int i,k; String target; unsigned char n; char m = { "0", "\0" }; k = source.length(); i = 0; while (i < k) { n = source[i]; i++; if (n >= 0xC0) { switch (n) { case 0xD0: { n = source[i]; i++; if (n == 0x81) { n = 0xA8; break; } if (n >= 0x90 && n <= 0xBF) n = n + 0x2F; break; } case 0xD1: { n = source[i]; i++; if (n == 0x91) { n = 0xB7; break; } if (n >= 0x80 && n <= 0x8F) n = n + 0x6F; break; } } } // switch m = n; target = target + String(m); } return target; } void handleSubmit(){ tape = utf8rus(server.arg("text")); server.send(200, "text/html", page); } void handleRoot() { if (server.hasArg("text")) { handleSubmit(); } else { server..softAP(ssid, pwd); server.on("/", handleRoot); server.begin(); matrix.setIntensity(7); } void handleTicker(){ for (int i = 0 ; i < width * tape.length() + matrix.width() - 1 - spacer; i++) { matrix.fillScreen(LOW); int letter = i / width; int x = (matrix.width() - 1) - i % width; int y = (matrix.height() - 8) / 2; while (x + width - spacer >= 0 && letter >= 0) { if (letter < tape.length()) { matrix.drawChar(x, y, tape, HIGH, LOW, 1); server.handleClient(); } letter--; x -= width; } matrix.write(); delay(50); } } void loop(void){ server.handleClient(); handleTicker(); } Готово! Теперь устройство готово к непрерывной эксплуатации. Осталось сделать крепление для матрицы и поставить бегущую строку на видное место. Чертежи подходящего крепления можно найти тут:

Сисадмин (он же на английском языке sysadmin , system administrator ) - сокращенное наименование профессии, полное название которой на русском языке звучит как системный администратор . Данная профессия в последнее время стала очень популярной для большинства молодых, и не очень, людей, ей обучают, по ней работают, за неё получают хорошие деньги. Связано это с бурным развитием различных компьютерных технологий и их проникновением во все сферы человеческой жизни. Слово сисадмин часто используется в разговорной речи, в вакансиях и резюме при поиске работы, одним словом - везде. Ниже пойдет речь о том, что же представляет из себя профессия системного администратора.

В современных реалиях, системным администратором может называться фактически любой человек, который занимается обслуживанием и поддержанием работы определенной компьютерной сети, включая все её аппаратные и/или программные компоненты, в которую могут входить:

Персональные компьютеры, как рабочие станции, так и сервера;
Сетевое оборудование, такое как коммутаторы, маршрутизаторы, фаерволлы и многое другое;
Веб-сервера, почтовые сервера, сервера баз данных, и прочие.

Так же в определенных случаях, на плечи системного администратора могут лечь обязанности по обеспечению должной информационной безопасности.

В зависимости от своей специализации, системный администратор может заниматься следующими видами деятельности:

Администратор рабочих станций и серверов чаще всего занимается починкой как аппаратных (вышедшие из строя материнские платы, погоревшие блоки питания), так и программных (не загружается Windows, не печатаются запятые в Word"e...).
Администратор корпоративной сети на основе домена Active Directory. Очень популярное занятие, учитывая распространенность операционных систем Windows, а так же необходимость их как-то централизованно контролировать. Такой специалист должен уметь создавать, распределять по группам, редактировать пользователей, выдавать им соответствующие права в домене AD, а так же уметь управлять групповыми политиками для пользователей, их компьютеров и групп, в которых они все состоят.
Администрирование сетей и сетевого оборудования. В его обязанности входит знание топологии сетей, умение работать как с не настраиваемым, так и с настраиваемым сетевым оборудованием, планирование локальной вычислительной сети, а так же возможность объединения в одну сеть нескольких отдаленных друг от друга рабочих мест, путем настройки NAT"ов и VPN"ов. Не стоит так же забывать и контроле доступа в рамках этой сети, и за её пределами - настройка прокси.
Администратор веб-сервера, который должен как минимум уметь устанавливать, настраивать и обслуживать один из следующих веб-серверов - Apache, IIS, Nginx, следить за хостингом (который может располагаться как внутри сети организации, так и вне её). Кроме того, хороший администратор должен уметь настроить нормальное распределение ресурсов при высоких нагрузках, кластеризацию и много других специфичных вещей.
Администрирование почтового сервера так-же является распространенной задачей для сисадмина, в его задачи входит работа с такими популярными решениями как Exim, Microsoft Exchange, Postfix, Sendmail, или корпоративными почтовыми решениями от Google или, например, Yandex. Кроме очевидного контроля за учетными записями (создание, удаление, настройка), так же обязательно уметь настроить антиспам систему и прочее.
Администратор сайта. В эти обязанности может входить как просто какое-то наполнение содержимым сайта, но раз речь идет о системном администраторе, то по идее он должен уметь и настроить хостинг (в том числе и веб-сервер, о чем уже говорилось выше), установить и настроить нужный сайт, например какую-либо систему управления содержимым (CMS).
Совсем редко под обязанности системного администратора может попасть задача создания или обслуживания системы видеонаблюдления. В задачах установка и настройка камер, реагирования на различные события, сохранение и воспроизведение записей. Относится к системному администрированию слабо, и часто попадает в его обязанности по совместительству к каким-нибудь другим обязанностям.

За бортом описанных выше занятий системного администратора остались такие возможные вещи, как администрирование баз данных (Microsoft SQL, MySQL и его множественные ответвления, Oracle и т. д.), администрирование 1C (не путать с "программист 1C"), АТС и многое другое.

В одном из ранних уроков мы узнали, что при помощи ШИМ можно изменять скважность сигнала. Тем самым регулировали яркость свечения светодиода. Однако есть более интересный способ, использования широтно-импульсной модуляции.

Итак… Если пропустить генерируемый сигнал через фильтр низких частот, то получится постоянное напряжение.

Так как скважность изменяется от 0 до 0xFF(255), значит у нас будет 255 уровней постоянного напряжения. Проще говоря, есть диапазон напряжения, допустим от 0 до 5В, этот диапазон разбивается на 255 значений. С шагом 5/255=0,0196В можно выставить любое напряжение.

Используя в определенном порядке эти значения, можно получить практически любую форму сигнала. Например, увеличивая заполнение от 0 до 255, а потом уменьшая от 255 до 0 получим пилообразный сигнал.

Теперь перейдем к конкретной цели: получить синусоиду с частотой 50Гц с помощью микроконтроллера Atmega8. Глобальная задача — выставлять через определенные промежутки времени напряжение на выходе ШИМ, по синусоидальному закону.

Разберемся с первой частью задачи. Для того, получить определенные промежутки времени воспользуемся таймером. Допустим таймер настроен на частоту 8МГц, т.е. он будет тикать 8000000 раз в секунду. Синусоида колеблется 50 раз в секунду, значит на один период может приходиться 8000000/50=160000 тиков максимум. Раз у нас 256 уровней напряжения, то и максимальное разрешение синусоиды будет равняться 256.

Что же такое разрешение синуса? В данном случае это количество точек за период по которым построена синусоида. Для примера я построил в Excel, то как будет выглядеть синусоида для разного разрешения.

Для синуса с разрешением 4:

Для синуса с разрешением 8 точек:

Для синуса с разрешением 16 точек:

Думаю «эволюция» синуса наглядно видна — чем больше точек(разрешение), тем меньше угловатостей и тем больше он похож на нормальную синусоиду. В итоге я решил остановиться на разрешении синуса в 128 точек.

Теперь объединяем все сказанное ранее, 160000 тиков делим на разрешение 128 получаем 1250 — через столько тиков должно сработать прерывание, чтобы выставить следующий уровень напряжения. Значение 1250 нужно пихать в регистр сравнения OCR1A

OCR1AH=0x04;
OCR1AL=0xE2;

Вторая часть глобальной задачи — как построить синусоиду. Вспомним математику:D… Синус изменяется от -1 до 1. ШИМом сгенерить отрицательное напряжение не получится. Поэтому нужно сместить график над осью Х — sin(x)+1. Теперь он будет изменяться от 0 до 2, тоже не вариант, т.к. у нас 256 значений напряжения, поэтому умножим на 127, чтобы максимальным было значение 256. В итоге откопал такую формулу:

128 — разрешение синуса, х — номер точки по (от 0 до 128). Сосчитал в Excel, получился массив sin из 128 значений, которые по очереди подставляются в OCR2.

Последнее о чем стоит упомянуть — фильтр низких частот, возможно в ближайшее время появится урок по фильтрам. В данный момент, формулы для его расчета не имеет смысла приводить, т.к. есть сайты с возможностью онлайн расчетов, достаточно набрать «фнч» в гугле.

Файл прошивки и протеуса