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Entwicklung und Realisierung einer Schnittstelle zur drahtlosen Programmierung von AVR32-Mikrocontrollern

Wagner, Stefan (2012):
Entwicklung und Realisierung einer Schnittstelle zur drahtlosen Programmierung von AVR32-Mikrocontrollern.
Darmstadt, TU Darmstadt Institut EMK / MuST, [Bachelor Thesis]

Abstract

Zur Messung neuronaler Aktivitäten bei Primaten wird am Institut für Elektromechanische Konstruktionen in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Primatenzentrum ein Telemetriesystem entwickelt. Das Herzstück dieses Messsystems bildet ein AVR32-Mikrocontroller. Auf diesem befindlich ist eine Applikation, die die Datenerfassung steuert und für die Übertragung der Messwerte verantwortlich ist. Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung einer Software, genannt Bootloader, die eine Neuprogrammierung des Mikrocontrollers über eine serielle Schnittstelle ermöglicht. Damit soll die Programmierung mittels Programmiergerät ersetzt werden. Die Aufgabe des Bootloaders besteht darin, die Daten für die Aktualisierung entgegenzunehmen, zu verarbeiten und die Applikation auf dem Mikrocontroller abzuspeichern. Dabei sind die Kernprobleme, die Datenspeicherung und das Steuern der Datenübertragung. Dazu wurden mögliche Verfahren diskutiert, die nach einer Bewertung umgesetzt worden. Für die Datenspeicherung ist ein Verfahren implementiert worden, das die empfangenen Daten im SRAM des Mikrocontrollers zwischenspeichert und parallel dazu nach der Verarbeitung in den Flashspeicher schreibt. Durch das parallele Empfangen und Schreiben ist die Datenmenge unabhängig von einer internen Puffergröße. Zur Übertragung der Daten wird das Intel HEX-Format verwendet. Der Bootloader ist dafür ausgelegt, Daten die in diesem Format gesendet werden zu erkennen. Für die Prüfung der empfangenen Daten auf Vollständigkeit und Korrektheit wird die in diesem Format enthaltene Prüfsumme verwertet, um eine sichere Datenübertragung durch Fehlererkennung zu gewährleisten. Die Datenübertragung findet über die USART-Schnittstelle statt. Diese ermöglicht bei der gegebenen Peripherie eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1,2Mbit/s. Der Programmierstatus wird vom Bootloader an den Sender per Textausgabe signalisiert. Zusätzlich ist eine optische Rückmeldung per LED integriert worden. Um zu verhindern, dass ein fehlerhaftes Programm ausgeführt wird, ist unter Berücksichtigung des Einsatzes in einem Laborumfeld, ein Verfahren mittels Marker ausgewählt worden. Dadurch ist zu erkennen, ob ein Aktualisierungsvorgang erfolgreich abgeschlossen oder unvollendet abgebrochen wurde. Für die zukünftige Anwendung ist eine gemeinsame Nutzung von Programmcode vom Bootloader und der Applikation vorgesehen. Bei der Verfahrensrecherche hat sich die Variante der indirekten Verlinkung für eine Implementierung als aussichtsreich erwiesen. Der entwickelte Bootloader besitzt eine Programmgröße von 7,2KByte. Die gemessene Programmiergeschwindigkeit bei einer eingestellten Baudrate von 115,2kbit/s beträgt 11kbit/s. Die wichtigsten Eckdaten sind in Tabelle 0.1 aufgeführt.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2012
Creators: Wagner, Stefan
Title: Entwicklung und Realisierung einer Schnittstelle zur drahtlosen Programmierung von AVR32-Mikrocontrollern
Language: German
Abstract:

Zur Messung neuronaler Aktivitäten bei Primaten wird am Institut für Elektromechanische Konstruktionen in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Primatenzentrum ein Telemetriesystem entwickelt. Das Herzstück dieses Messsystems bildet ein AVR32-Mikrocontroller. Auf diesem befindlich ist eine Applikation, die die Datenerfassung steuert und für die Übertragung der Messwerte verantwortlich ist. Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung einer Software, genannt Bootloader, die eine Neuprogrammierung des Mikrocontrollers über eine serielle Schnittstelle ermöglicht. Damit soll die Programmierung mittels Programmiergerät ersetzt werden. Die Aufgabe des Bootloaders besteht darin, die Daten für die Aktualisierung entgegenzunehmen, zu verarbeiten und die Applikation auf dem Mikrocontroller abzuspeichern. Dabei sind die Kernprobleme, die Datenspeicherung und das Steuern der Datenübertragung. Dazu wurden mögliche Verfahren diskutiert, die nach einer Bewertung umgesetzt worden. Für die Datenspeicherung ist ein Verfahren implementiert worden, das die empfangenen Daten im SRAM des Mikrocontrollers zwischenspeichert und parallel dazu nach der Verarbeitung in den Flashspeicher schreibt. Durch das parallele Empfangen und Schreiben ist die Datenmenge unabhängig von einer internen Puffergröße. Zur Übertragung der Daten wird das Intel HEX-Format verwendet. Der Bootloader ist dafür ausgelegt, Daten die in diesem Format gesendet werden zu erkennen. Für die Prüfung der empfangenen Daten auf Vollständigkeit und Korrektheit wird die in diesem Format enthaltene Prüfsumme verwertet, um eine sichere Datenübertragung durch Fehlererkennung zu gewährleisten. Die Datenübertragung findet über die USART-Schnittstelle statt. Diese ermöglicht bei der gegebenen Peripherie eine Übertragungsgeschwindigkeit von 1,2Mbit/s. Der Programmierstatus wird vom Bootloader an den Sender per Textausgabe signalisiert. Zusätzlich ist eine optische Rückmeldung per LED integriert worden. Um zu verhindern, dass ein fehlerhaftes Programm ausgeführt wird, ist unter Berücksichtigung des Einsatzes in einem Laborumfeld, ein Verfahren mittels Marker ausgewählt worden. Dadurch ist zu erkennen, ob ein Aktualisierungsvorgang erfolgreich abgeschlossen oder unvollendet abgebrochen wurde. Für die zukünftige Anwendung ist eine gemeinsame Nutzung von Programmcode vom Bootloader und der Applikation vorgesehen. Bei der Verfahrensrecherche hat sich die Variante der indirekten Verlinkung für eine Implementierung als aussichtsreich erwiesen. Der entwickelte Bootloader besitzt eine Programmgröße von 7,2KByte. Die gemessene Programmiergeschwindigkeit bei einer eingestellten Baudrate von 115,2kbit/s beträgt 11kbit/s. Die wichtigsten Eckdaten sind in Tabelle 0.1 aufgeführt.

Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
Date Deposited: 13 Jul 2012 07:21
Additional Information:

Lagerort Dokument:Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB1789

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 24-10-2011

Ende Datum: 24-02-2012

Identification Number: 17/24 EMKB1789
Referees: Werthschützky, Prof. Dr. Roland
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