CC BY
17
УДК 004.414
11а311аьоi каьиьлисльки для да1чика i ы'моры уji.4 i ора климатической экранированной тег/-камеры
А Б Огинигк M F. Комнатнок. А А Cofau ТУСУР, НИЛ «БЭМС РЭС)у s. Томск, Россия
Лнногношиг Разработана библиотек! для совместной работы прецизионного цифрового датчика температуры мах31725 с семействами микроконтроллеров АТшеаа н arm Cortex по интерфейсу tvyl (i'c). Библиотека предназначена для использования в терморегуляторе климатической экранированной 1 lm-камеры. необходимой для совместных климатических и электромагнитных воздействий на испытуемые объект. Приведены алгоритм, прототипы функций н принцип работы разработанной библиотеки, которая может быть применена для разных микроконтроллеров. Выполнено тестирование о полноте к и h;i imhk|iuuiihipili.№|ihx atinpg;ii2!!p и ATineg,:« 256(1, шнплыл p\im\ к i ерлнцнч y.ihiiipc к1им;пиникин экрлннрованной тем-камеры.
Киочсеыг слова: микроконтроллер, дат л и к температуры, терморегулятор. г*с.
Прецизионные цифровые датчики температуры (пцдт) широко используются е миниатюрной радиоэлектронной аппаратуре (юа) для контактных измерений температуры объекта плн срсды. 1 ]рснмуп:сегвамп использования данного вида датчиков яеляются компактность. легкость возможность большого числа измерений температуры объекта (в нескольких точках) используя всего несколько контактов мнкрокотро^сра <мк) по итгрфгйглм TWT, 1-Wnp R НЯГШНИ^Г крггин НГИНШИГ |||Н)ИХКОДИ1ГЛИ [I, ?] КЫИуГКИКТ. ТТТ1ДГ (и:н »Пныг KKI-
полшпь измерения в диапазоне температур от -50°с до +j50cc с точность от =0.5°с до ±2.5°с. Одним из не давно выпушенных миниатюрных (3x3 мм") пцдт является мах31725 [3]. Он имеет встроенный сигма-делыа ацп разрешением 16 бит (0 00390625 °с) и позволяет ьыполнять измерения в диапазоне температур от —40°с до -чоь^с. с точностью =0.5jc. Также наличие интерфейса i Wi (j-c) i4j позволяет использовать стандартные команды обмена дакнымн с размещением до 32 пцдт на одной шике twi (адрес каждого пцдт может быть задан трассировкой линий связи печатной платы [bj межлу выеодпмк ао. al. а2. sda. scl). гнпоеоя схема включения пцдт мах31723 по интерфейсу twï привезена на рис. l.
Также в ту су pc разрабатывается климатическая экранированная гьм-камера l6 я]. которая необходима
.IUI* CllKWMTHhlX h.II ИМИ I ИНГЧ'КИХ И :)ЛГК1]Х1иИ|-НКтМХ ИС.ПКИИНИЙ РЭА и кгмиокгншк
Целыо да:шой работы являлась разработка программой библиотеки пцдт мах3.725 для семенстза мк at тер/- и arm Ccrtrx игполтччусмъгх к тгрлгпрггултгорг кттаултнчгттгой чкр^нироялкной тпм-клмгрьт
Разработаны алгор:-пм работы библиотеки пцдт (рис. 2) и ее фукклнн (табл. 1). Инициализация интерфейса tw1 происходят при включении его аппаратного Олока в регистре i'wclt и устанозка скорости осмена данных в регистре tw3r. это зейетвие выполняется при включении терморегулятора [9] в случае положительного ответа выполняется опрос всех пцдт. подключенных к плис согласно заданным сдрссам. в случае опшокн.
если не удалось опросить ПЦДТ, вызывается функции обработки ошибок. После гого как все датчики найдены, выполняются опсренин чтсния/запнсн данных в 1ШДТ. Основной задачей разработанной библиотеки является независимость от конечной архитектуры МК, т.е. функции работы с ПЦДТ являются идентичны?« для всех МК.
>
то l2c j master n
rill
.25vt0 -3 7v
лпа vuu
эс1 МЛХЭ1725 ао
cs а1
2nd а2
Pec. 1. Схема включения ПЦДТ MAX31725 [10]
ТАБЛИЦА 1 ФУНКЦИИ БИБЛИОТЕКИ
«PVHKUHA void imtO; Описание Инициализации ДТ
char scanBus0; Поиск ДТ, подключенных к шине I С
void confCcbar. byte): float readTemp(addr. data): Процедура изменения конфигурации датчика Чтение данных зпачеипя температуры
nil LrsLSrii>iinO, ощни-.дтдли lipoht-jjkh urjle ihtk iv г.исгемм
void write(addr. data): Отправка данных в ДГ
Рис. 2. Алгоритм работы с ДТ МАХЗ1725
Обращение функций библиотеки (см. табл. 1.) к регистрам интерфейса TWI [13] (см. табл. 2) производится посредством аппаратко зависимого кода. Для использования библиотеки в МК другого семейства предусмотрена операция добавления агаирагко зависимых вызовов TW1 другого семейства МК (Al tiny. ARM Cortex, 1UC н др.) в библиотеку, что позволит разрабатывать переносимый (сортируемый) код.
ТАБЛИЦА 2 РЕГИСТРЫ ИНТЕРФЕЙСА TVЛ
AVR ATincgM ARM CuHFX Оиигивир
TWBR CI Wi Bit Rate Register) TWI CWGR Регистр скорости передачи данных
TWDR (TWI Data Register) TWITHR Регистр данных
TWAR (TWI Address Register) TWI MMR Регистр адреса
TWSR (TWI Status Register) TWI_SR Статусный регистр
TWCR (TWI Control Register) twi cr Регистр управления
- TWT MMR Ре-иг тр ргжимл вгдутлгтг»
- TWI_IADR Регистр внутреннего адреса TWI
- TVЛ RHR Регистр временного хранения информации приема
- TWTTHR Ргги»7ф нргмгмншо хрангних и нфгрчеи im и пгргдлчи
Поскольку б климатической экранированной камере используются МК с разными архитектурами (AVR, ARM), при раэработке с пел ноте кн 1ЩЦТ для MAX31V25 учитывалась возможность расширения поддерживаемых МК. Таким образом, структура и функции библиотеки (рас. За) остались без изменений (рис. 36). В библиотеке предусмотрены вгрианты обьедннешм 1ЩЦ1 в группы для различных режимов работы терморегулятора климатической экранированной ТЕМ-камеры. Всего в терморегуляторе задействовано 72 ПЦДТ Для повышения точности измерений температуры 11ЦДТ были не пользованы алгоритмы калибровка н корректировки, в частности, при помошн применения методов компенсации погрешностей достигается существенное повышение точности измерений, которое не всегда возможно достичь прн помощи схемотехнических методов L10J. Обрашение к ПЦДТ происходит следующими образом: отправка адреса устройства 7 бит и 1 бит операции
(О чтгкиг 1 ЧЛТТИСь) vttcvf ттогы.тглгтс Я ГЯГЯЯЛ СТОП понторкътй гтлрт с адресом уг.тройлтл V тггнтс- дгшчых с
ПЦДТ.
void getje^peratureo-; :wi_s:a10
twi 'A'ntc Dddrc33(dcvioc td): ■\wi_Arite_iat£_ack(OxOO);
twi_"ex_a'3flressidevics_i3+i i
•wi__e4c_d?ta_ack(): :emperat jre[öf= T/VDR: ^Ari_-eac_d ata_nack()
втрит* ji'^lf-twdr,
з:оо(): }■
— А Гшеуя r\VI Ii
CortavTWih
И
Библиотеке MAX i 1725
MK ATrae^a 2366
Г*
Alme] SAMA5D3
Шгна T\VI
MAX.-1 725
MAX.- 725
MAX31725
MAX.-. ?:
Рис. 3 Функция чтения тсашсратуры(а] и структура библиотеки (б) ПЦДТ МАХ31725
Таким образом, разработаны алгоритмы и функции, программной онйлнстски для работа с ПЦДТ МАХ31725 для семейства МК ATmega архитекторы AVR и МК семейства ARM Cortex. С целью проверки корректности выполнения алгоритмов к функций разработанной оислнотски проверена на МК Almegn2560 [llj н ATm?ga32SP. Проведенные тесты показали, что разработанная библиотека седержитСпостаточный функционал для корректной работа с ПЦДТ МАХ31/2Х а именно: поиск 11ЦД- . чтение показаний температуры, конфигурирование ПЦДТ для изменения режима работа.
CliULOK JlHltPALYPbl
1. ZMD. URL: https://www.zmdi.com [flaTa oOpcuneini* 15.05.2016)
7 Maxim iiiLrHpalrd T7RT. Iilljts//www UMxiiiinilrvirilrd i on/m lilml (.hji iti nf>]Minc-Hm 10 0i ?.01(5)
3. MAX3I725 / MAX31726 ±0.5°C Local Temperature Sensors. URL: https://dgtaAeets.maxiniinTegratedcomenJd^lAX3 o6panteHH*: 5.02.2016)
4. llic 12C-bus and how to use it (including specifications). URL: http://,.yw,Y.i2c-bu».ora/fileadmin,itp>i2c_bus_specification_19P5 pdf(ffaTa o6pameHHJ[ 5.02.2016).
5. OsinccvAV.. Sobko A. A. Komnatnov M. L.Software Lnder Control of a Real-Time Operating System for Environmental Shielded TEM-chamber // 17t1i International Conference of Young Specialists onMicro. Nanotechnolo-gics r.nd Electron Devices. June 3'JJuly 4. 2U16
6. Пат. 2558706 Российская Федерация. Климатическая -экранированная клмера.Комнагнов М. Е., Газизов Т. Р. № 2014103639: заявл. 3.02.14: опубл 08 07 15.
7. Комнатнов М. Е.. Газизов Т. Р. Камера для совместных климатических и электромагнитных испытании электронных компонентов И Техника радиосвязи. 2014. № 3 (23). С. 84-91.
8. Konmatnov М. Е.. Gazizov Т. R. Environmental Shielded ТЕМ Chamber for Biomedical Testing Proc // EEEE International Microwave Workshop Series on RF and Wireless Technologies for Biomedical and Healthcare Applications (IMWS-Bio 2014). London. 2014. P. 1-3.
9. Osincev A. V.. Sobko A. A.. Komnatiiov M. E.Temperamre Controller for External Surface of Waveguide И 12th International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON-2016). 2016. P. 1—4.
10. Клевцов С. II. Источники погрешностей и алгоритмические пути повышения точности измерения температуры датчиками температур И Известия ЮФУ. Ростов-на-Дону. С. 37-44.
11. Atmel A. Tmega640/V-128G/V-1281/V-2560/V-25 61/V. URL: littp://www.atmel.comimages■атте1-2549-8-bit-avr-microcontroller-atmega640-1280-1281 -2560-25 61_datasheet.pdf (дата обращения: 10.01.2016).
