Sistemas Didácticos en el aprendizaje con MCU´s · • Aprendizaje de la arquitectura del MCU,...

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Sistemas Didácticos en el aprendizaje con MCU´s


La Problemática en el aprendizaje de los MCUs ...

• Desde el punto de vista del Estudiante.

•Desde el punto de vista Docente.

• Desde el punto de vista de la Institución Educativa.


La problemática....

Desde el punto de vista del Estudiante.

Hardware

Software

Bibliografía

3 mundos con sus dificultades queinteraccionan con el estudiante novel....


Desde el punto de vista del estudiante ....

Hardware

• Desconocimiento del hardware funcional mínimo ... ¿Como empiezo una aplicación?

• Elección del método de montaje del circuito electrónico ... ¿Donde lo armo?

– ¿Que líneas son necesarias? – Circuitos Externos Auxiliares

– Precauciones, líneas especiales, otros detalles. – Errores de diseño

* PCB Profesional

* PCB casero

* Placa fenólica experimental

* ProtoBoard de Inserción (Breadboard)

Excelente ! ... Pero carísimo, no apto para novicios ...

Buena calidad de armado, no apto SMD, requiere tiempo de diseño.

Armado artesanal trabajoso, no apto SMD

Simplemente .... Un Horror!!!


Hardware, continúa ....

• Pérdidas de tiempo por el método de armado elegido ....

ProtoBoard... Simple de armar, pero.....

• Falsos contactos a granel

• No apto para alta Frecuencia, SMD, señales débiles.

• Suciedad entre contactos, capacidad parásita, no apto paracircuitos osciladores de los MCUs.

• Tendencia al armado caótico que dificulta revisión posterior.

Placa fenólica experimental..... El método más usado, pero...

• Armado artesanal, requiere prolijidad y mucho trabajo.

• Facilidad para cometer errores de conexión, cortos, etc..

• Dificultad en el seguimiento visual de conexiones.


Hardware, continúa....

PCB Profesional ..... Excelente, pero.....

• Altos costos de Pre - fabricación para pequeñas cantidades.

• Requiere tiempo de diseño y conocimientos de herramientas.

• Tiempos a tener en cuenta entre el diseño y la provisión.

PCB casero ...... Una buena elección, pero ....

• Requiere tiempo de diseño y conocimientos de fabricación.

• No apto para SMD

Todos los métodos aquí mostrados no son los aconsejados para el estudiante con poca onula experiencia en el mundo de los MCUs, ya que el mismo consume tiempo enarmado, depuración de fallas y errores de conexión, gastos en componentes, y otrostemas que no corresponden al nivel inicial y pueden dificultar el aprendizaje.......



Software

• Aprendizaje de la arquitectura del MCU, registros, repertorio de instrucciones, etc..

• Funcionamiento de los sub - sistemas, módulos, periféricos, modos especiales del MCU.

Conocimientos que debe adquirir.....

• Resolución lógica de una aplicación - Diagramas de Flujo, de estados, por tareas, etc..

• Lenguajes de programación - Bajo nivel - Alto nivel - Reglas del “Buen Arte”.

• Aplicaciones prácticas con periféricos utilizados en el mundo de los MCUs

• Herramientas modernas para el diseño y depuración de programas (Entornosintegrados de Trabajo (IDE), Emulación en Tiempo Real y en circuito, Asistentesgráficos de configuración del MCU.


Software, continúa ....

De los puntos mencionados anteriormente, los dos últimos (en color rojo) por logeneral no son abordados en profundidad debido a la complejidad de llevarlos a lapráctica (gran inversión de tiempo y dinero) sin el uso de un sistema didácticointegrado que contenga en un ambiente controlado los periféricos más utilizados en elmundo de los MCUs (Displays LCD, 7 segmentos, Interfaces de comunicación I2C,SPI, UARTs, IrDA, redes RS-422, PWM, Captura de pulsos, ADC, etc.).

Entornos Integrados de Trabajo (IDE) y Sistemas de Emulación en Tiempo Real encircuito son hoy una realidad en el mundo del diseño profesional con MCUs.

Sin embargo, se hacen difíciles de utilizar si no se dispone de un sistema didácticoque incorpore en forma integral dichas herramientas dentro del entorno de trabajo.



Bibliografía

Preguntas que se suele hacer el estudiante al comenzar con los MCUs...

• ¿Por donde comenzar?... ¿Manuales de Datos?.... ¿Notas de aplicaciones?...

• ¿Como hacer las prácticas acorde a los conceptos teóricos aprendidos?

• Lenguaje ensamblador o lenguaje de alto nivel ( C, C++, Basic)

• ¿Estoy dando pasos en el vacío?



Desde el punto de vista del Docente.

•¿De donde obtengo el material didáctico para el curso, para mi y para el estudiante?

• Teoría / Práctica - ¿Como Balancearlas con una carga horaria limitada?

• Contemplar dentro de la carga horaria destinada a la práctica, los tiemposinsumidos en armado y puesta en marcha de las placas con aplicaciones de losestudiantes.

• Limitación en la cantidad y tipo de prácticas por razones de tiempo / costo yno por aspectos puramente pedagógicos.

• Elección de la plataforma tecnológica, herramientas y entornos de trabajo, etc.¿Obsolescencia?, ¿Permite Actualizaciones y migrar a mayores prestaciones?



Desde el punto de vista de la Institución Educativa.

• Elección de la plataforma tecnológica, herramientas y entornos de trabajo, etc.¿Obsolescencia?, ¿Permite Actualizaciones y migrar a mayores prestaciones?

• Elección de la plataforma tecnológica en función de su “peso” en el mercado comercial

• Soporte en el tiempo a docentes, estudiantes, a la propia institución.

• Costos de equipamiento, insumos, actualizaciones y migraciones.

• ¿Que costo por alumno tengo?


¿Porqué utilizar un sistema didáctico en el aprendizaje de MCUs?

• Elimina el armado de múltiples placas para las prácticas.

• Mejor aprovechamiento de las horas de práctica, al notener que “gastar” tiempo en armados y puestas en marcha.

• Entorno controlado de trabajo que permite que elestudiante pueda aprender paso a paso con el mínimo dedificultades y sin “frustraciones”.

• Considerable ahorro de costos en el tiempo, al no tener quegastar en insumos como placas y componentes para las prácticas.

• El estudiante aprende a manejar una gran cantidad de periféricos y aplicacionesque son utilizadas en la industria como UARTs, Redes RS-422, IrDA, SPI, I2C,PWM, Captura de pulsos, EEPROM. FLASH, Timers, RTCs, LCDs, ADC, etc.

• Ambiente de trabajo integrado (IDE) con herramientas de Emulación en Tiempo Realque permiten que el estudiante tome contacto con los sistemas profesionales actuales.


¿Porqué utilizar ....

• El sistema debe poder responder a la problemática de la actualización y migración amayores prestaciones tanto para las instituciones educativas como para los docentes.

• El material “bibliográfico” como documentación técnica, cursos teóricos / prácticos,prácticas probadas, material para el docente, deben ocupar un lugar de importancia enla propuesta del sistema didáctico elegido.

• Un buen sistema didáctico debe permitir el “auto aprendizaje” del estudiante con pocaintervención del docente y servir como plataforma de capacitación para profesionales ypersonal técnico no idóneos en el área de los microcontroladores.


La propuesta de “Edudevices” .... Sistema Didáctico / Entrenamientopara las flias. HC908 / HC9S08 / Serie Flexis (8 / 32 Bits).


•Placa didáctica con hardware completo para prácticas con cada módulo típicodel HC908 / HC9S08 / Serie Flexis (8 / 32 Bits) y periféricos de la industria.

• In Circuit Debugger incorporado “Mon08” para la familia HC908.

• Puerto Serial USB y RS-232C para conexión a la PC (p/ HC908).

• Entornos Integrados de Desarrollo WinIDE y CodeWarrior incluidos.

• Actualizable por placas “PLUGIN_xx” para soportar a cada familia.

• Placas de Expansión diversas (Puertos I/O, Display Gráfico, ZigBee, GSM).

• Curso teórico completo sobre MCUs HC908, más guía de trabajos prácticos.

• Soporte mediante sitio web para alumnos y docentes.

• Alimentación AC / DC de 9 a 16V externa o por medio del puerto USB 2.0

“EDUKIT08” ... Características Principales


“EDUKIT08” ... Características Principales

• 2 Puertos seriales completos para el usuario.

• Uno de los puertos puede configurarse como RS-232C / RS-422 / IrDA.

• Se puede implementar una RED BUS AMO / ESCLAVO de hasta 32 Nodos!!!.

• Comunicación Inalámbrica por IrDA entre dos o más sistemas EDUKIT08.

• Display LCD de 16 x 2 con Backlight y Display 7 Segmentos de 4 dígitos LED.

• Prácticas de UARTs / SPI / I2C / ICAP / PWM / TIMER / RTC / FLASH como

EEPROM / ADC / Redes AMO - ESCLAVO, etc.


“EDUKIT08” ... Otras Características

• Permite Actualizar / Migrar adistintas familias de MCUs pormedio de placas “PLUGIN”ysistemas BDM a muy bajo costoabarcando flias. de 8 a 32 Bits.

• El kit básico viene completo,listo para trabajar con la flia.HC908, incluye CD ROM´s condocumentación, bibliografía, softde instalación, cables SerialesUSB y RS-232C.

Homologado por Freescale Third PartyTools Division


La bibliografía... El valor agregado más importante!!

Manual del Usuario de 107 páginasCurso teórico de 460 páginas.Guía de prácticas de 225 páginas.

Cada kit contiene cursos completos encastellano, teóricos - prácticos, más de 40prácticas probadas con los periféricos, manualdel usuario, esquemáticos, artículos técnicos,material para el docente, y mucho más .....


La bibliografía...

Cada KIT de personalización“PLUGIN_xx” contiene cursosteóricos y prácticos de la familia delMCU soportado y abundantebibliografía complementaria .....


La bibliografía...C o n t e n id o d e lo s C u r s o s T e ó r ic o s / P r á c t ic o s .

E l conten ido del curso Teórico es el siguiente:

1- ¿Q ué es un m icrocontrolador?2- S istem as de Num eración y Código.3- M em oria y D ispositivos de I/O .4- Arquitectura de una Com putadora.5- E l repertorio de Instrucciones del M C68H C05 y el M C68H C08.6- P rogram ación .7- “Paced L oop” o L azo cíclico o de paso.8- S istem as P eriféricos in tegrados en el C hip .9- Introducción y A rquitectura del C PU 08.10- Set de instrucciones del CPU08.11- R eset e Interrupciones.12- M ódulo G enerador de Reloj (CGM ).13- M ódulo de Integración de Sistem as (SIM ).14- Puertos de Entrada / Salida (I/O Ports).15- M ódulo de Com unicación Serial Asincrónico (SCI).16- M ódulo de com unicación Serial S incrónico (SP I).17- M ódulo de Com unicación Serial S incrón ico IIC (M M IIC).18- M ódulo de T im er – T im er Interface M odule (TIM 08).19- M ódulo Conversor A nalógico – D igital (ADC ).20- M ódulo CO P – Com putadora operando Apropiadam ente.


La bibliografía...

21- Registros de Configuración y Máscara de Opciones.(CONFIG1 – CONFIG2 – MOR)22- Módulo Supervisor de Baja Tensión (LVI).23- Módulo TBM (Time Base Module) o módulo Base de Tiempo.24- Módulo de Interrupciones por Teclado (KBI).(Keyboard Interrupt Module)25- Break Module o módulo generador de “Break points” (BRK).26- Monitor ROM Module (MON08).Modo Monitor en ROM.27- Módulo de Memoria FLASH – Borrado / Grabación – Uso como EEPROM.28- Herramientas de Hard & Soft.29- Familias de MCUs HC9S08 y Flexis de 8 Bits / 32 Bits.


El Contenido de la guía Práctica es el siguiente:

Parte I

1.1 Program as que usan LEDs1.1.1 Program a "LED01.asm "1.1.2 Program a "LED02.asm "1.2 Program as que usan pulsadores1.2.1 Program a "Pulsador01.asm "1.2.2 Program a “Pulsador02.asm ”1.3 Program as que usan displays 7 segm entos1.3.1 Program a "Disp701.asm "1.3.2 Program a "Disp702.asm "1.3.3 Program a "Disp703.asm "1.3.4 Program a "Disp704.asm "1.4 Program as que usan LCD1.4.1 Program a "LCD01.asm "1.4.2 Program a "LCD02.asm "1.4.3 Program a "LCD03.asm "1.5 Program as que usan el m ódulo K BI1.5.1 Program a "K BI01.asm "

La bibliografía...


La bibliografía...

Parte II

2.1 Programas que usan el módulo conversor A/D2.1.1 Programa "AD01.asm"2.1.2 Programa "AD02.asm"2.1.3 Programa "AD03.asm"2.1.4 Programa "AD04.asm"2.2 Programas que usan el módulo timer2.2.1 Programa "Timer01.asm"2.2.2 Programa "Timer02.asm"2.2.3 Programa "Timer03.asm"2.2.4 Programa "PWM01.asm"2.2.5 Programa "PWM02.asm"2.3 Programas que usan los módulos SCI2.3.1 Programa “SCI01.asm"2.3.2 Programa “SCI02.asm"2.3.3 Programa “SCI03.asm"2.3.4 Programas "SCI04.asm", "SCI05.asm" y "SCI06.asm"


La bibliografía...

Parte III

3.1 Programas que usan el módulo SCI infrarrojo3.1.1 Programa "IR01.asm"3.1.2 Programa "IR02.asm"3.2 Programas que usan la interfaz RS-4853.2.1 Programa "RS48501.asm"3.2.2 Programas "RS48502_rx.asm" y “RS48502_tx.asm”3.2.3 Programas "RS48503_rx.asm" y “RS48503_tx.asm”3.3 Programas que usan el módulo IIC3.3.1 Programa "I2C01.asm"3.4 Programas que usan el módulo SPI3.4.1 Programa "SPI01.asm"3.5 Programas que usan el módulo timer 1 en modo ICAP3.5.1 Programa "ICAP01.asm"3.5.2 Programa "ICAP02.asm"3.6 Programas que usan la memoria FLASH3.6.1 Programa "FLASH01.asm"3.7 Programas que usan el módulo TBM3.7.1 Programa "TBM01.asm"3.7.2 Programa "TBM02.asm"


La bibliografía...

En el sitio web de “edudevices”, miembrodel “Freescale Alliance Program”, se puedenencontrar artículos técnicos, herramientasde desarrollo, otros sistemas para MCUs y lacapacitación técnica en gral.


Herramientas embebidas en el sistema que permitenEmulación en Tiempo Real .... Así se debe trabajar !!

Entorno de Trabajo Integrado “WinIDE”


Herramientas embebidas ....

Entorno de Trabajo Integrado “CodeWarrior”


Herramientas embebidas....

Al utilizar entornos integrados de trabajo (IDE´s) y sistemas de Emulación enTiempo Real, el estudiante adquiere conocimientos actualizados de cómo se trabajaen el “mundo profesional”, adoptando “las reglas del buen Arte” que lo llevarán atrabajar en forma más eficiente en el diseño de las aplicaciones.

Utilidades como “Breakpoints por program Counter”, “Breakpointscondicionados”, Breakpoints por accesos a memoria (watchpoint), accesos avariables del programa en tiempo real y otras muchas características de estossistemas, permiten saber con exactitud donde se encuentran los “bugs” delprograma y NO ADIVINAR lo que REALMENTE está sucediendo......


Gracias por su presencia!!

Contactos:Ing. Daniel Di Lella - D.D.F.A.E Freescale Semiconductor ProductsDto. Ingeniería ELKO / ARROW - www.elkonet.com - [email protected]

Edudevices - www.edudevices.com.arE-mail: [email protected]

[email protected]

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