ESNEK BİR MİKRODENETLEYİCİ EĞİTİM SETİ GELİŞTİRİLMESİ. Mustafa DARKA YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK EĞİTİMİ ANABİLİM DALI

Transkript

1

2 ESNEK BİR MİKRODENETLEYİCİ EĞİTİM SETİ GELİŞTİRİLMESİ Mustafa DARKA YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK EĞİTİMİ ANABİLİM DALI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ŞUBAT 2017

3

4

5 iv ESNEK BİR MİKRODENETLEYİCİ EĞİTİM SETİ GELİŞTİRİLMESİ (Yüksek Lisans Tezi) Mustafa DARKA GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Şubat 2017 ÖZET Mikrodenetleyiciler elektronik devrelerde çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu alandaki eğitim ihtiyacını karşılamak için piyasada birçok mikrodenetleyici deney seti mevcuttur. Bu deney setlerinin ortak özelliği; devre bağlantılarının DIP-anahtar ve soketli kablolar ile öğrenciler tarafından gerçekleştirilmeleridir. Bunun sonucu olarak ilerleyen zamanlarda yoğun kullanım nedeniyle DIP-anahtarlar, soketler, kablolar ve hatalı bağlantılardan dolayı deney seti üzerindeki malzemelerde arızalar meydana gelebilmektedir. Bu çalışmada, anılan olumsuz şartlar düşünülerek mevcut mikrodenetleyici deney setlerinin aksine, kullanım bakımından daha pratik, öğrenme bakımından daha kolay, zamandan kazandıran, verimli ve arıza yapma ihtimali az bir mikrodenetleyici deney seti dizaynı hedeflenmiştir. Bu amaçla deney bağlantı şemasını elektronik olarak gerçekleştirebilecek analog anahtar matris kartı tasarlanmıştır. Böylece öğrencilerin DIP-anahtar, kablo ve soketlerle uğraşmasına gerek kalmadan hem zamandan kazanarak hem de kullanım hatalarından veya yanlış bağlantılardan kaynaklanan arızalanma olasılığını ortadan kaldırarak daha güvenli ve verimli deney yapmalarına imkân sağlanmaktadır. Analog anahtarlama entegrelerinin kontrolü için CPLD (Complex Programmable Logic Device-Karmaşık programlanabilir lojik devreler) kartı ve uygulamalar için 8051 tabanlı bir mikrodenetleyicili geliştirme kartı kullanılmıştır. Sistemdeki mevcut uygulamalar 8051 C programlama diliyle gerçekleştirilmiştir. CPLD konfigürasyon yazılımı VHDL dilinde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca otomatik konfigürasyon için C# dilinde görsel bir arayüz programı geliştirilmiştir. Arayüz programı, hem CPLD hem de 8051 mikrodenetleyicisini seçilen deneyin gerektirdiği şekilde programlamaktadır. Bilim Kodu : Anahtar Kelimeler : Mikrodenetleyici, Gömülü Sistemler, Eğitim Seti, Deney Modülü, CPLD, Matris Anahtar. Sayfa Adedi : 95 Danışman : Yrd. Doç. Dr. Yılmaz KORKMAZ

6 v DEVELOPMENT OF A FLEXIBLE MICROCONTROLLER TRAINING SET (M. Sc. Thesis) Mustafa DARKA GAZİ UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES February 2017 ABSTRACT Microcontrollers have a very wide field of usage in electronic circuits. There are many microcontroller training sets on the market to meet the needs of the education in this field. A common feature of these sets is that the circuit connections are made by the DIPswitches and plug-in cables by the students. As a result, due to intensive use in the future, defects may occur in the materials on the training set due to DIP-switches, sockets, wires and incorrect connections. In this study, unlike the current microcontroller training sets, it is a aimed to design a microcontroller experiment set which is more practical to use, easier to learn, time-saving, efficient and less likely to breakdown. For this purpose, an analog switch matrix card, which can electronically execute the experiment connection diagram, has been designed. This makes it possible for students to experiment more safely and efficiently by not only providing to deal with DIP-switches, cables and sockets, but also saving time as well by eliminating the possibility of malfunctions caused incorrect connections or usage. An 8051 based microcontroller development card was used for CPLD card (Complex Programmable Logic Device) and applications for control of analogue switch gear integrations. Existing applications in the system are implemented in 8051 C programming language. CPLD configuration software is implemented in VHDL language. In addition, a visual interface program has been developed in the C# language for automatic configuration. This interface program can program both CPLD and 8051 microcontrollers as the required by the selected experiment. Science Code : Key Words : Microcontroller, Embedded Systems, Training Set, Experiments, CPLD, Matrix Switch. Page Number : 95 Supervisor : Assist. Prof. Dr. Yılmaz KORKMAZ

7 vi TEŞEKKÜR Bu tez çalışmasında bana karşı her türlü desteğini esirgemeyerek yardımcı olan tez danışmanım Yrd. Doç. Dr. Yılmaz KORKMAZ başta olmak üzere teknik desteklerinden dolayı Bilişim Teknolojileri Öğretmeni Selim Şeref ÖZTÜRK e, diğer çalışma arkadaşlarıma ve manevi desteklerinden dolayı eşim ve çocuklarıma teşekkürleri bir borç bilirim.

8 vii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... ABSTRACT... TEŞEKKÜR... İÇİNDEKİLER... ÇİZELGELERİN LİSTESİ... ŞEKİLLERİN LİSTESİ... RESİMLERİN LİSTESİ... SİMGELER VE KISALTMALAR... iv v vi vii x xi xiv xv 1. GİRİŞ MİKRODENETLEYİCİ EĞİTİM SETİ TASARIMI VE YAPIMINA YÖNELİK YAPILAN AKADEMİK ÇALIŞMALAR MİKRODENETLEYİCİLER VE MİKRODENETLEYİCİ EĞİTİM SETLERİNİN İNCELENMESİ Mikrodenetleyiciler Mikrodenetleyici üreticileri Mikrodenetleyici Eğitim Setleri Atmel AVR mikrodenetleyici eğitim seti (MDS-A2) GND teknik PIC deney seti PIC PROG/DEKA V5 eğitim seti SİSTEMİN YAPISI, ÖZELLİKLERİ VE ÇALIŞMA PRENSİBİ Sistemin Genel Yapısı AT89C5131A Mikrodenetleyici Geliştirme Kartı AT89C5131A mikrodenetleyicisi CPLD Kart CoolRunner-II CPLD kart... 31

9 viii Sayfa CoolRunner-II CPLD kart besleme ayarları CoolRunner-II CPLD osilatör ayarları CoolRunner-II CPLD I/O pinleri CoolRunner-II CPLD genişletilmiş I/O pinleri Analog Anahtar Kartı TS5A3359 analog anahtar entegresi TS5A3359 analog anahtarlama kartı tasarımı Genişletici Kartı PCF8574 entegresi MCP23017 entegresi Genişletici kart blok şeması ve tasarımı PARALEL VE SERİ DENEY MODÜLLERİNİN TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ Sekiz Bit lik Paralel Deney Modülleri Led deney modülü Yedi parça gösterge deney modülü LCD deney modülü DIP-anahtar modülü Tuş takımı modülü Buzzer-led deney modülü I 2 C Protokolü ile kontrol Edilen Seri Deney Modülleri EEprom deney modülü RTC deney modülü ADC/DAC deney modülü TASARLANAN SİSTEMDEKİ DONANIMLARIN PROGRAMLANMASI İÇİN GEREKEN ARAYÜZ YAZILIMININ HAZIRLANMASI VE KULLANIMI... 61

10 ix Sayfa 6.1. Arayüz Ekranı Komut menüsü Komut ikonları Deney çeşidi ve seçimi HEX ve Konfigürasyon (JED) dosyası seçimi ve deney hazırlama Deney şeması penceresi Durum penceresi Deney özeti penceresi TASARLANAN SİSTEMDEKİ DONANIMLARIN BİLGİSAYARA TANITILMASI VE ARAYÜZ İLE PROGRAMLANMASI AT89C5131A Mikrodenetleyici Geliştirme Kartının Bilgisayara Tanıtılması ve Arayüz ile Programlanması CollRunner-II CPLD Kartının Arayüz ile Programlanması XILINX programı yardımıyla jed uzantılı dosyaların oluşturulması SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ... 95

11 x ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 3.1. Mikrodenetleyici üreten firmalar ve ürünleri Çizelge 4.1. TS5A3359 analog anahtar entegresi çalışma çizelgesi Çizelge 4.2. TS5A3359 anahtarlama kartı ve paralel deney modülü bağlantı çizelgesi. 44 Çizelge 5.1. LCD çalışma fonksiyon çizelgesi Çizelge 7.1. Paralel deney modülleri donanımsal bağlantıları Çizelge 7.2. Led deneyi için gereken CPLD çıkışları Çizelge 7.3. Led-buton deneyi için gereken CPLD çıkışları Çizelge 7.4. Buton-7 parçalı gösterge deneyi için gereken CPLD çıkışları Çizelge 7.5. Tuş takımı-7 parçalı gösterge deneyi için gereken CPLD çıkışları Çizelge 7.6. Buton-LCD deneyi için gereken CPLD çıkışları Çizelge 7.7. Tuş takımı-lcd deneyi için gereken CPLD çıkışları... 85

12 xi ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 3.1. Mikrodenetleyici blok diyagramı Şekil 4.1. Sistemin genel yapısı Şekil 4.2. AT89C5131A-L 52-pin PLCC kılıflı uç tanımlamaları Şekil 4.3. AT89C5131A-L tipik bağlantı şeması Şekil 4.4. Boot yazılımı için kontrol uçlarının bağlantıları Şekil 4.5. XC2C256 Entegre bacak bağlantısı Şekil 4.6. CoolRunner-II CPLD kartı blok şeması Şekil 4.7. CoolRunner-II CPLD kartı osilatör blok şeması Şekil 4.8. CoolRunner-II CPLD kartı I/O şeması Şekil 4.9. CoolRunner-II CPLD kartı I/O şeması Şekil TS5A3359 analog anahtar çalışma şekli ve uç tanımlamaları Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi uygulama şeması Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi PORT0 bağlantı blok şeması Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi PORT1 bağlantı blok şeması Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi PORT 2 bağlantı blok şeması Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi PORT 3 bağlantı blok şeması Şekil PCF8574 I2C den 8 bite genişletici entegresi ve bacak bağlantısı Şekil MCP23017 entegre bacak bağlantısı Şekil Genişletici kartın blok şeması Şekil bitlik paralel deney modülleri blok şeması ve soket bağlantıları Şekil 5.2. Ortak anot yedi parçalı gösterge deney modülü bağlantıları Şekil X16 LCD bacak bağlantısı Şekil 5.4. CAT24Cxx Fonksiyon blok şema ve uç bağlantıları Şekil 5.5. PCF8583P RTC entegresi uç bağlantıları Şekil 5.6. PCF8591P ADC/DAC entegresi uç bağlantıları... 58

13 xii Şekil Sayfa Şekil 6.1. Kağıt üzerinde taslak olarak düşünülmüş arayüz ekranı Şekil 6.2. Ayarlar komut menüsü Şekil 6.3. İşlemci seç penceresi Şekil 6.4. Hata mesajı Şekil 6.5. Hata mesajı Şekil 6.6. Görünüm komut menüsü Şekil 6.7. Yardım komut menüsü Şekil 6.8. Hakkımızda penceresi Şekil 6.9. Komut ikonları Şekil Kendi deneyimi yapacağım seçimi Şekil Hazır deney kullanacağım seçimi Şekil Hex dosyası seçimi ve deney hazırlama Şekil Deney hazırlama Şekil Deney şeması penceresi Şekil Durum penceresi Şekil Deney özeti penceresi Şekil Hazırlanan arayüz Şekil 7.1. Yeni donanım bulma sihirbazı işlem Şekil 7.2. Yeni donanım bulma sihirbazı işlem Şekil 7.3. Yeni donanım bulma sihirbazı işlem Şekil 7.4. Yeni donanımın tanıtılması Şekil 7.5. ISE Design Suite programı çalışma ekranı Şekil 7.6. ISE Design Suite programında proje oluşturma Şekil 7.7. Proje ayarlarını oluşturma Şekil 7.8. ISE Proje ayarlarını oluşturma Şekil 7.9. ISE Projeye VHDL modül ekleme

14 xiii Şekil Sayfa Şekil ISE Projeye VHDL modül ekleme Şekil ISE Port ismi ve yönlendirme tanımlamaları Şekil ISE Port ismi ve yönlendirme tanımlamaları Şekil Port çıkışlarının ayarlanması Şekil Port atamalarının yapılması Şekil Sentezleme işleminin yapılması Şekil Sentezleme işleminin yapılması Şekil Verilen port ismi ve entegre uçlarının eşleştirilmesi Şekil Led.ucf dosyası seçildiğindeki eşleştirme sonucu Şekil Tasarım aşamaları Şekil Led.jed dosyasının CPLD karta yüklenmesi Şekil Led.jed dosyasının CPLD karta yüklenmesi Şekil Led.jed dosyasının CPLD karta yüklenmesi Şekil Led.jed dosyasının CPLD karta yüklenmesi

15 xiv RESİMLERİN LİSTESİ Resim Sayfa Resim 3.1. Atmel AVR mikrodenetleyici eğitim seti (MDS-A2) Resim 3.2. GND teknik PIC deney seti Resim 3.3. PIC PROG/DEKA V5 deney seti Resim 4.1. AT89C5131A Mikrodenetleyici Geliştirme Kartı Resim 4.2. CoolRunner-II CPLD kart Resim 4.3. CoolRunner-II CPLD kart ve TS5A3359 anahtarlama kartı soket yapısı Resim 4.4. CPLD kartı ve TS5A3359 anahtarlama kartının birleştirilmiş hali Resim X16 LCD Resim li dip-anahtar Resim X4 tuş takımı Resim 5.4. Buzzer Resim 5.5. Paralel deney modül kartı Resim 5.6. Akıllı mikrodenetleyici yönetim sistemi tümleşik görünümü... 59

16 xv SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler Açıklamalar Hz Ohm Hertz Direnç ölçü birimi Kısaltmalar Açıklamalar CPLD CPU DC SP3T VHDL Complex Programmable Logic Device Merkezi İşlem Birimi Doğru Akım Single-Pole Triple-Throw Very high speed integrated circuit Hardware Description Language

17 1 1. GİRİŞ Gençlerin sayısının gün geçtikçe arttığı ülkemizde, araştırmalar yapan, kendi kendine öğrenerek öğrendiklerini pratiğe döken, üretken ve geliştirici bir bilgi toplumu meydana getirmek için yeni eğitim araçları geliştirmek eğitimcilerin bir görevi olmalıdır. Özellikle de mesleki eğitim veren okullar, kullandıkları laboratuvar araç ve gereçlerini kendi olanakları ile üretip geliştirerek öğrencilerin kullanımına sunmalıdır. Bunu yaparken klasik ders materyallerini gelişen teknolojiye uyarlayarak, öğrencilerin ders saatleri dışında da zaman ve mekândan bağımsız olarak söz konusu materyallere erişmelerine olanak tanınmalıdır [1]. Günümüz insanları her türlü ihtiyaçlarını gidermede teknolojinin imkânlarını kullanmaktadırlar. Çağımız teknolojisindeki ilerlemeler de insanların günlük hayatlarını kolaylaştırmaktadır. İletişimden ulaşıma, eğitimden sağlığa, savunma sanayinden uzay teknolojisine hemen hemen her alanda bilgisayar kullanımı artmış ve insan yaşamının vazgeçilmez bir unsuru haline gelmiştir. Bilgisayarların temelini mikroişlemciler oluşturmaktadır. Mikrodenetleyiciler; mikroişlemcilerin, Merkezi İşlem Birimi (CPU), giriş ve çıkış birimleri, bellek, zamanlayıcılar (timers), seri port, osilatör, dijital ve analog giriş çıkışlar, programlanabilen bellek benzeri bileşenlerle tek bir entegre devre üzerinde bir araya gelmiş halidir. Mikrodenetleyiciler bilim ve mühendisliğin hemen hemen her alanında gömülü sistem olarak kontrol amaçlı kullanılmaktadır [2]. Mikrodenetleyicilerin çok yaygın olarak kullanımı bu konunun lisans ve önlisans eğitiminde ağırlıklı olarak verilmesini gerektirmektedir. Bu dersin verilmesinde ise hem donanım hem de yazılım kısmının birlikte koordineli bir şekilde verilmesi büyük önem arz etmektedir. Bunun için mikrodenetleyicinin öğrenilmesini kolaylaştırmaya yönelik birçok çalışma yapılmaktadır [3]. Mühendislik ile teknik eğitimde, teorik bilgiler öğrencilere verildikten sonra, konu ile ilgili uygulamaların ve de deneylerin yapılmaması düşünülemez. Mühendislik eğitimi ve teknik

18 2 eğitim öğrencileri için pratik deneyim sağlamanın klasik yolu, laboratuvar temelli sistemler kullanmaktır [4]. Mikrodenetleyicili sistemlerin endüstrinin her dalında istihdam modeli oluşturmasının farkına varan eğitim yöneticileri, mikrodenetleyicilerin çalışmasını ve programlanmasını öğretmenin veya öğrenmenin birinci yolunun mikrodenetleyici eğitim setlerinin kullanımı olduğunu görmüşlerdir. Türkiye nin bu konudaki ilk çalışması; Milli eğitim Bakanlığının Dünya Bankası ile birlikte gerçekleştirdiği Mesleki Eğitim Projesi adı altında, bünyesinde Elektronik Bölümü bulunan Meslek Liselerine eğitim amaçlı mikrodenetleyici setlerinin alınması olmuştur [4]. Aynı kapsamda, 1994 yılında Milli Eğitim Bakanlığı tarafından yürütülen Endüstriyel Okullar Projesiyle, çeşitli meslek alanlarında ihtiyaç duyulan 42 adet yabancı teknik ders kitabının tercüme hakları satın alınmıştır. Bu proje kapsamında mikrodenetleyici konusunu anlatan, yararı inkâr edilemeyecek önemli miktarda kitap tercümesi yapılmıştır [4]. Bu süreç, 1997 yılında YÖK ün Dünya Bankası ile yaptığı Endüstriyel Eğitim Projesi kapsamında, Teknik Eğitim Fakültelerinin Elektronik ve Bilgisayar Eğitimi Bölümlerine ve Meslek Yüksek Okullarının Elektronik ve Bilgisayar donanımıyla ilgili bölümlerine eğitim amaçlı mikrodenetleyici deney setleri alınmasıyla devam etmiştir [4]. Günümüzde mikroişlemci ve mikrodenetleyici eğitimi iki farklı yöntemle verilmektedir. Bilgisayar ve multimedya araçları yaygın kullanımda değilken başlayan ve hali hazırda uygulanmakta olan yöntemde Mikrodenetleyici Eğitim Setleri kullanılarak eğitim verilmektedir. Bu yöntemde; plaket üzerine mikrodenetleyici, göstergeler ve tuş takımlarını barındıracak şekilde devre elemanlarının monte edildiği setler kullanılmaktadır. İkinci yöntemde ise; günümüzde bilgisayar sistemlerinin yaygınlaşmasıyla birlikte her alanda kullanımı yaygınlaşmış olan bilgisayar simülasyonu/animasyonu kullanılmaktadır. Bilgisayar simülasyonu, gerçekleştirilmesi uzun zaman alan ve yüksek maliyet gerektiren sistemlerin çalışmalarının bilgisayarlar yardımıyla benzetimde bulunulmasıdır. Bu benzetim (simülasyon) gerçek sistemin bütün fonksiyonlarını kapsamakta ve kullanıcıya sistemin çalışması hakkında bilgi vermektedir [4].

19 3 Bu tezde elemanların montajının yapıldığı, fiziksel bağlantılarının PC üzerinden yazılımsal olarak gerçekleştirildiği bir deney seti üzerinde çalışılacaktır. Piyasada farklı firmalara ve farklı mikrodenetleyicilere ait birçok deney setleri bulunmaktadır. Her eğitim setinin üzerinde deney modülleri de bulunmaktadır. Yapılacak olan deneyin özelliğine göre deney modülleri ve mikrodenetleyici portları arasındaki bağlantılar DIP-anahtarlar, soket ve kablolarla sağlanmaktadır. Yapılacak her farklı deney için mikrodenetleyici portları ve deney modülleri arasındaki bağlantıların yenilenmesi gerekmektedir. Bu durum hem zaman kaybına sebep olmakta, hem de yoğun kullanımdan dolayı zamanla DIPanahtarlarda, soket ve kablolarda birtakım arızalara sebep olmaktadır. Ayrıca mikrodenetleyici portları ve deney modülleri arasındaki bağlantılarda öğrencilerin yapabilecekleri yanlışlıklar ve hatalar, mikrodenetleyicinin ve deney modüllerinde bulunan malzemelerin bozulmasına sebep olabilmektedir. Tüm bu dezavantajlar göz önüne alınarak tasarlanan sistemde bu olumsuzlukların giderilmesine çalışılmış, bu amaçla mikrodenetleyici portları ve deney modülleri arasındaki bağlantıyı gerçekleştirebilecek elektronik bir anahtarlama sistem tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sistemde DIP-anahtarların yapmış olduğu işlemi aynı şekilde gerçekleştirebilecek, Texas Instruments firmasının ürettiği TS5A3359 SP3T (single-pole triple-throw) analog anahtarlama tümleşik devresi kullanılmıştır. Entegrenin katalog değerleri, çalışma özelliği ve soket yapısı dikkate alınarak analog anahtarlama kartı tasarlanmış ve donanımsal olarak gerçekleştirilmiştir. Analog anahtarlama kartının kontrolünde CPLD (Complex Programmable Logic Device- Karmaşık programlanabilir lojik devreler) kartı kullanılmıştır. CPLD kartındaki I/O pin sayısının analog anahtarlama kartının girişlerini karşılayabilecek sayıda olmasına dikkat edilmiştir. Deney setinde yapılması gereken deneyler planlanarak bunlar için kullanılacak modüller tasarlanmış ve donanımsal olarak gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sistem Visual Studio da C# kullanılarak gerçekleştirilen bir arayüz programıyla kontrol edilerek verimli ve pratik kullanıma imkan sağlanmıştır. Bu arayüz programıyla yapılacak deneyin bağlantı şeklini gerçekleştirecek CPLD kart için gerekli kodların ve deney bağlantı modüllerinin mikrodenetleyici geliştirme kartıyla uyumlu çalışabilmesi için gereken HEX uzantılı dosyaların yüklenebilmesi işlemi gerçekleştirilebilmektedir. Sistemde XILINX firmasının üretmiş olduğu 69 pinlixc2c256 entegreli CoolRunner-II

20 4 CPLD kartı ve uygulamalar içinat89c5131a mikrodenetleyicili geliştirme kartı kullanılmıştır. CPLD kart için gerekli kodlar VHDL dilinde XILINX programı kullanılarak oluşturulmuştur. Ayrıca I 2 C bağlantısını kullanarak yapılabilecek deneylerin arttırılabilmesi için genişletici kart tasarlanmıştır. Genişletici kart içerisinde I 2 C ile 8 bitlik paralel porta genişletici PCF8574 ve 16 bitlik paralel porta genişletici MCP23017 tümleşik devreleri kullanılmıştır. Deneylerde kullanılacak modüllerin mikrodenetleyici geliştirme kartıyla uyumlu bir şekilde çalışabilmesi için gerekli kaynak kodlar, Keil derleyicisinde C programlama dili kullanılarak HEX uzantılı dosyalar elde edilmiştir. Bu tez çalışması 8 bölümden oluşmaktadır. Giriş olarak adlandırılan birinci bölümde mikrodenetleyici eğitim setlerinde kullanımdan dolayı olabilecek olumsuzluklar göz önüne alınarak bunların giderilmesine yönelik alınacak önlemlerdeki yöntem ve teknikler sıralanmış ve bunlarla ilgili tez planı açıklanmıştır. İkinci bölümde mikrodenetleyici eğitim seti tasarımı ve yapımına yönelik yapılan akademik çalışmalar araştırılmış ve bunlarla ilgili elde edilen sonuçlar irdelenmiştir. Üçüncü bölümde mikrodenetleyicilerle ilgili genel bilgi verilmiş, piyasada mevcut bulunan mikrodenetleyici eğitim setleri araştırılmıştır. Bu eğitim setlerinin laboratuvar şartlarında kullanılabilme avantaj ve dezavantajları üzerinde durulmuş ve birkaç mikrodenetleyici eğitim seti özellikleriyle birlikte incelenmiştir. Dördüncü bölümde yapılmış olan mikrodenetleyici deney setinin genel yapısı üzerinde durulmuş, sistemde bulunan birimlerin özellikleri, bağlantıları ve kullanılacak olan elemanların çalışma mantığı hakkında blok şema üzerinden temel bilgiler verilmiştir. Mikrodenetleyici deney setini oluşturan tüm birimler detaylandırılmıştır. Tasarlanan ve yapılan Analog Anahtar Kartında kullanılan TS5A3359 Analog SP3T anahtar entegresi ile genişletici kartı içerisinde I 2 C ile 8 bitlik paralel porta genişletici PCF8574 ve 16 bitlik paralel porta genişletici MCP23017 entegrelerinin karakteristikleri, çalışma özellikleri ve bağlantı şemaları verilmiştir. Analog anahtar kartın kontrol edilmesinde kullanılan XILINX XC2C256 entegreli CPLD yi kullanan CoolRunner-II kartı ve AT89C5131A USB Bootloader Mikrodenetleyicili geliştirme kartı, detaylandırılarak açıklanmıştır.

21 5 Beşinci bölümde mikrodenetleyici eğitim setinde kullanılan paralel ve seri deney modülleri hakkında bilgiler verilmiştir. Altıncı bölümde sistemin kullanımıyla ilgili oluşturulan arayüz programı detaylı olarak açıklanmıştır. Yedinci bölümde CPLD kartının ve deney modüllerinin çalıştırılmasında kullanılacak yazılımlar ve kaynak kodlar ayrıntılarıyla açıklanmıştır. Sekizinci bölümde ise sonuçlar ve öneriler verilmiştir.

22 6

23 7 2. MİKRODENETLEYİCİ EĞİTİM SETİ TASARIMI VE YAPIMINA YÖNELİK YAPILAN AKADEMİK ÇALIŞMALAR Mikrodenetleyiciler ile ilgili bilgiler 1990 yılına kadar dijital elektronik derslerinin bir alt konusu olarak öğrencilere üniversitelerde öğretilmiştir lı yılların başlarında bu konunun önemi kavranarak bir ders olarak eğitim verilmeye başlanmıştır. Mikrodenetleyicilerin yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanması ile mikrodenetleyici firmalarının ürettiği ET-3400, SDK-86, SDK 85, MMD 1, MEX-68KE, MVME 105, LABVOLT 65, IMSAI 8080 gibi mikrodenetleyici deney setleri mikrodenetleyiciler laboratuvarlarında kullanılmaya başlanmıştır. Bu deney setleri RAM-ROM hafıza, monitör, tuş takımı, CPU, 7 parçalı LED gösterge ile diğer devre elemanlarını birbirine bağlayan konnektörlerden oluşmuş olup fiyatları 250$-1500$ arasında değişmekteydi. Bu deney setlerinin kullanılmakta olduğu mikrodenetleyici laboratuvarlarında başlangıçta öğrencilerde gözlemlenen deney yapma arzusunun mikrodenetleyici teknolojisinin hızla gelişmesinden dolayı üçüncü ve dördüncü yıllarda oldukça azaldığı görülmüştür. Bir başka problem de donanımsal deneylerin öğrencilere getirdiği kısıtlamalardır. Hatta birçok öğrenci mikrodenetleyicinin donanımını kara kutu olarak görmüş ve anlamaya çalışmamıştır. Bu tip deney setlerine öğrencilerin getirdiği eleştirilerse iki başlık altında toplanmaktadır. Birincisi deney setinin sadece laboratuvarda ve kısıtlı zamanda kullanılabilmesi sonucu yeterli deneme yapma şanslarının olmaması, ikincisi ise deney guruplarının kalabalık olmasıdır. Bunun sebebi de deney setlerinin maliyetinin yüksek olması nedeniyle okullar tarafından az sayıda satın alınmasıdır [1]. Önlisans ve Lisans kapsamında okutulan Mikrodenetleyiciler ders içeriği 2003 te MEB- YÖK projesi ile mikrodenetleyicilerin yapısı, programlanmasıyla mikrodenetleyici sistem tasarımını içine alacak şekilde ve yeni teknolojiler göz önüne alınarak tekrar düzenlenmiştir. Mikrodenetleyiciler dersi Üniversitelerde Lisans ve Önlisans programları müfredatlarında yer almaktadır [1]. Mikroişlemciler ve mikrodenetleyicilerin üniversitelerde ders olarak okutulmaya başlandığı zamanlardan itibaren bu dersin uygulamalarının yapılmasına yönelik mikrodenetleyici deney seti kullanımı ihtiyacı doğmuştur. Gelişen teknolojiyle birlikte mikrodenetleyicilerin gelişimi ve çeşitliliğinin artması, farklı firmaların geliştirip ürettikleri mikrodenetleyicilerin piyasada her alanda kullanılması, eğitim seti kullanımının

24 8 zorunluluğunu ve çeşitliliğini de artırmıştır. Başlangıçta fiyatlarının çok yüksek olması bu deney setlerinin kullanımını zorlaştırmış, bu sebeple okullarda bu alandaki eksikliği daha ucuz bir maliyetle gidermeye yönelik, kendi bünyelerinde böyle bir eğitim setinin yapımıyla ilgili birtakım çalışmalar yapılmıştır. Korkmaz çalışmasında, INTEL firması MCS-51 türü 8 Bit mikrodenetleyici sistemini incelemiş ve örnek program parçalarıyla kullanımını anlatmıştır. MCS-51 türünün bütün özelliklerini ayrıntılı olarak ele almış, tasarladığı 8051 deney kartının kullanımı ve PC yardımıyla 8051 assembly programların geliştirilmesi hakkında bilgiler vererek konuyla ilgili yapılabilecek uygulamaları göstermiştir [5]. Önsoy çalışmasında, Show Menu adlı bir animasyon programı oluşturmuş, animasyonla tez içerisinde ele alınan konulara görsel destek sunmuştur [6]. Türkeli çalışmasında, kolay kullanımlı ve sistem geliştirmeye gerek kalmadan eğitime yönelik Intel MC8051 mikrodenetleyicisinin PC tabanlı sistemlerde simülasyonunu gerçekleştiren bir sistem tasarlamıştır. Bu sistemde MC8051'in komut setini ve kaydedici yapısını taklit eden SIM8051 adı verilen yazılımı, Borland Pascal kullanarak gerçekleştirmiştir [7]. Süslü çalışmasında, 8096 için Borland Pascal kullanarak bir simülatör gerçekleştirmiştir [8]. Özkan çalışmasında, için Borland Pascal kullanarak bir simülatör gerçekleştirmiştir [9]. Nartkaya çalışmasında, Intel 8085 işlemcisini Windows sisteminde simüle etmiştir. Simülatörü Borland Pascal 7.01 de "Object Windows" kullanarak geliştirmiştir. Simülatör assembly programlama dilindeki programın yazılması için bir editör görüntülemektedir. Yazılan program çalıştırılmak için derlenmektedir. İlerleyen adımda yeni bir pencerede mikrodenetleyicinin mimari yapısı görüntülenmektedir. Bu pencere kullanılarak, yürütülen program komutlarının yazmaç içeriklerini nasıl değiştirdiği gösterilmektedir [10].

25 9 Küçük çalışmasında, Microchip in 16C65 işlemcisi detaylarıyla anlatmış ve bu işlemcinin PC de PASCAL ile simülasyonunu gerçekleştirmiştir. Simülatör bir test cihazı ve eğitim aracı olarak planlanmıştır [11]. Toker çalışmasında, çeşitli uygulamaların yapılabileceği bir deney bordu tasarlamış, yapmış olduğu deney bordu üzerinde kullanılan işlemcinin de programlanabilmesini sağlayan bir donanım eklemiştir. Mikrodenetleyicinin silinmesi, programlanması ve çalıştırılmasını sağlayan PIC16C84.EXE PC uyumlu bir yazılım oluşturmuş, programlama dili olarak Turbo Pascal, Pic derleyici (assembler) olarak Microchip firmasının MPASM.EXE yazılımını kullanmıştır [12]. Gökozan çalışmasında, PIC mikrodenetleyiciyi genel olarak tanıtmış, PIC16C5x'in teknik, kullanım ve programlama özelliklerini anlatmıştır. Komutları örneklerle açıklamış, programlamayı hızlı ve kolay öğrenebilmek için gerekli olan temel ve genel programları önermiştir. DC motor kontrol devresi tasarımı ve yapımı, step motor kontrol devresi tasarımı ve yapımı, trafik ışık kontrol devresi tasarımı ve yapımı ile tuş takımı tasarımı ve yapımını ayrıntılı olarak ele almıştır [13]. Bestel çalışmasında, fiziksel donanım yapısının ve mikro-komutların formal gösterimini içeren kullanıcı dostu görsel bir simülatör gerçekleştirmiştir. Ayrıca komutların öngörülen mimari üzerinde en iyi zamanda bitimini sağlayacak mikrokodu üretmek için bir bulgusal (heuristic) algoritma geliştirmiştir. Geliştirilmiş olan sistemin eğitsel bir paket olmasını amaçlamış ve hem tanımlamalarda hem de benzetimde görselliği ön planda tutmuştur [14]. Topaloğlu çalışmasında, mikroişlemciler dersinin laboratuvar uygulamalarında kullanılmak üzere, C++ görsel programlama dilini kullanarak PC-tabanlı fonksiyonel bir MİS (mikroişlemci simülatörü) gerçekleştirmiştir. Gerçekleştirdiği simülatör uygulamasında, 6502 mikroişlemcisini temel almıştır. MİS 'in editöründe yazılan kaynak programların derlenmesi işleminde assembler derleyicisi kullanmıştır. Yazılan programların mikroişlemcinin fonksiyonel birimleri ve iletişim yollan üzerindeki etkisi animatörde canlandırılmış ve sonuçları, denetim araçları olarak kullanıcının seçeceği LED, anahtar vb. sanal çevre elemanlarında gözlenebilmektedir. Sonuç olarak geliştirilen simülatör vasıtasıyla yukarıdaki işlemlerin hızlı ve güvenli bir şekilde görsel olarak yapılmasını sağlamıştır [15].

26 10 Temizsoylu, Microchip firmasının geliştirdiği PIC serisi mikrodenetleyiciler için bir deney seti tasarlamış ve gerçekleştirmiştir. Deney setinde PIC16F87X ailesinden PIC16F877 kullanmıştır. Bu çalışmada PIC16F877 programlayıcı devresini ve deney devrelerini tasarlamıştır. PIC 'in programlanmasını kişisel bilgisayar üzerinden seri veri haberleşmesini kullanarak yapmıştır. PIC16F877 programlayıcı yazılımını Windows işletim sistemi altında geliştirmiştir [16]. Korol çalışmasında, PIC mikrodenetleyicilerin genel yapısı ve popüler olan birkaç çeşidini incelemiştir. PIC Assembly dili ve PIC Basic diline komut setleri ve genel kavramlarıyla değinmiştir. PIC mikrodenetleyiciler için öğrenme ve uygulama geliştirme amaçlı olarak bir de deney seti tasarlamış ve bu set ile kullanılabilecek örnek programlara da yer vermiştir. Uygulamada PIC16F84 mikrodenetleyiciyi kullanmıştır [17]. Gündüz çalışmasında, mikrodenetleyici eğitim seti tasarlamıştır. Deneylerde kullanılabilecek çeşitli seviyelerde alternatif ve doğru gerilim uçlarını da setin üzerine yerleştirmiştir. Bu şekilde dışarıdan bir güç kaynağı ihtiyacını ortadan kaldırmıştır. Setin içerisinde MICROCHIP firmasının üretmiş olduğu PIC16F84 mikrodenetleyicisini kullanmıştır. Set içerisinde birkaç ufak değişiklikle MICROCHIP firmasının üretmiş olduğu diğer mikrodenetleyicilerin eğitimine de uygun hale getirmiştir [18]. Taşdelen çalışmasında, internet ortamında online çalışan 8051 mikro denetleyici laboratuvarı tasarlamış, öğrencilerin mekândan bağımsız, çalışmak istedikleri zamanlarda deney setine internetten bağlanarak mikro denetleyici dersi uygulamaları yapabilecekleri bir deney ortamı oluşturmuştur. Bu çalışmanın başlangıcında uzaktan eğitim konusuna girilmiş ardından sanal ve gerçek laboratuvar karşılaştırması yapılmış ve web tabanlı laboratuvarlar hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Sanal laboratuvar çalışmasında öğrencilerin uygulama yapmaları için 2 tane giriş/çıkış (I/O) modülü, 1 tane LCD (Likit Kristal Gösterge) modülünden oluşan 3 tane deney modülü oluşturulmuştur. Endüstriyel ağ bağlantısıyla bilgisayara bağlanmak suretiyle bir ya da birden fazla deney setinin kullanılabilmesine olanak sağlanmıştır. Kurulmuş olan mikro denetleyici sanal laboratuvarı donanım ve yazılım olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Yazılım kısmında sunucu ve kullanıcı programlarını oluşturmak için Java ve C# programlama dilleri, kullanıcı bilgilerini tutmak içinse SQL Server programı kullanılmıştır. Donanım kısmında elektronik devrelerin birbirleri ve server ile haberleşmelerini sağlamak için CAN protokolü

27 11 kullanılmıştır. CAN ağını kontrol etmek için kullanılan PCICan-D kartı, deney modüllerine mesaj göndermek ve deney sonuçlarını almak için T89C51CC01 entegresi ile gerçekleştirilen elektronik devreler ve bu elektronik devrelere bağlanacak 3 adet deney modülü mevcuttur [19]. Köse çalışmasında, anakart ile uygulama kartlarından meydana gelen, 8086 işlemcili bir eğitim setini gerçekleştirmiştir. Öğrenciler, set üzerinde bulunan uygulama kartı ile sinyallerin dijitalden analoğa ve analogdan dijitale çevrilebilmesi, LCD ye yazı yazdırma, sıcaklık ölçümü, motor hız kontrolü, motor yön kontrolü, sayısal motor hız kontrolü, step motor kontrolü ve röle kontrolü şeklindeki çoğu uygulamayı gerçekleştirebilmektedirler. Bilgisayarda assembler dilinde yazılan.asm uzantılı programlar bir 8086 derleyicisi yardımıyla.hex formatına çevrildikten sonra seri port üzerinden eğitim setinin RAM ine yüklenerek çalıştırılabilmektedir. Genel amaçlı set bilgisayarla RS232 seri portu üzerinde baud rate hızında seri olarak haberleşmektedir [20]. Şerbetçi çalışmasında, PIC 16F84 eğitim programı ve deney seti tasarlamıştır. Bu çalışmada PIC 16F84'ün özellikleri, özel yazmaçların kullanılması, komut seti ve komutların kullanılması ile ilgili örnekler vardır. Öğrenciler bu deney setinde PIC 16F84 mikrodenetleyicisinin komutlarının kullanılması ile ilgili örnekler yapabilmenin yanı sıra, endüstride en çok kullanılan kumanda devrelerinin uygulamasını da kolayca yapabilmektedir [21]. Güney çalışmasında, 8051 mikrodenetleyicisinin öğrenilmesini kolaylaştıran bir simülasyon programı gerçekleştirmiştir. Öğretim ve tasarım amacıyla hazırlanmış olan bu simülatörün yapımında diğer simülatörlerden farklı olarak, assembly dilindeki kodların adım adım çalıştırılması sırasında ilgili komutun etkilediği yazmaçların ve bayrakların takibini kolaylaştıran bir yapı kullanılmıştır. Ayrıca mikrodenetleyici portlarına kolaylıkla bağlanabilen anahtar, buton, displey, led elemanların bulunduğu bir araç kutusu simülatöre eklenmiştir. Böylelikle tasarlanmış olan simülatör bir mikrodenetleyici deneme kartı olarak da kullanılabilmektedir. Gerçekleştirilen simülatörün bir başka yönü ise kullanıcılara görsellik ve kullanım kolaylığı sağlamasıdır [22]. Aslan çalışmasında, MEGEP kapsamında Mesleki teknik eğitim kurumlarının elektrik elektronik teknolojileri alanında, mikrodenetleyicilerle dijital işlemler modülünün öğretimi

28 12 kapsamında kullanılmak üzere pıc16f877 mikrodenetleyicili bir eğitim seti gerçekleştirmiştir. Bootloader tekniği kullanılarak çalışan deney setinde, öğrenci her yaptığı deney için mikrodenetliyiciyi yerinden çıkarmadan yeni yazılım yükleyebilmekte ve ilgili deneyi yapabilmektedir [23]. Kaya çalışmasında, yaygın kullanıma sahip Macromedia Flash programını kullanarak 8085 mikroişlemcisi ve PIC16F84 mikrodenetleyicisi için komut editörü ve yorumlayıcısı yazmıştır. Yazılan editörde yorumlanan komutların mikroişlemcinin/mikrodenetleyicinin iç mimarilerinde ve modüler yapıdaki çevre birimleriyle (7 parçalı gösterge, step motor, trafik lambaları, led v.b.) adım-adım simüle edilmesini sağlamıştır [4]. Durdu çalışmasında, Teknik Eğitim Fakülteleri Elektronik-Bilgisayar öğrencileri için çok önemli bir konuma sahip olan mikrodenetleyiciler dersinin laboratuvar deneylerini ve uygulamalarını Web üzerinden gerçekleştirebilecekleri Web Tabanlı Uzaktan Kontrollü Mikrodenetleyici Laboratuvarı (WTUKML) gerçekleştirmiştir. Bu çalışma ile klasik eğitim sistemi desteklenmekle birlikte, günümüz web tabanlı eğitim sistemlerine de verimli, kullanışlı ve etkili bir eğitim materyali ve olanağı sağlanmaktadır [24]. Bakırcılar çalışmasında, 89C5131 mikrodenetleyicili geliştirme kartı ve CPLD kart kullanarak eğitim setinde kullanılacak deney modüllerinin bağlantılarının gerçekleştirilmesini yazılım yoluyla sağlamıştır. Bu çalışmada Keil derleyici programla yazılmış olan program kodları derlenerek oluşturulan.hex uzantılı dosya Atmel Flip yazılımı kullanılarak mikodenetleyiciye yüklenmektedir. CPLD ye programın yüklenmesinde donanım olarak XS95 serisi kart ve bu karta ait olan XSTOOLS yazılımı kullanılmıştır [25]. Dimanalata çalışmasında, elektronik ve bilgisayar mühendisliği öğrencilerinin mikrodenetleyicilerin programlanması ve donanımsal bağlantılarının kolayca yapılmasını sağlayan bir sistem kurgulanmıştır. Eğitim kiti birçok modülün yanında eğitim kitinin programlanması ve konfigürasyonu için bir yazılım arayüzü de sağlamaktadır [26]. Development of an educationally oriented open-source embedded systems laboratory kit: a hybrid hands-on and virtual experimentation approach isimli makalede eğitim amaçlı bir

29 13 mikrodenetleyici eğitim seti tasarlanmıştır. Eğitim kiti video dersleri ve sanal bir laboratuvar ile desteklenmiştir [27]. Enhancing student learning in an in introductory embedded systems laboratory isimli makalede 8-bit Motorola 68HC11 işlemcili, RS232 seri port bilgisayar bağlantılı bir eğitim seti tasarlanmıştır. Eğitim seti üzerindeki bağlantılar DIP-anahtarlar ile yapılmakta ve yapılacak deneye ait kaynak kodlar bilgisayardan seri port üzerinden deney setine gönderilmektedir [28]. Using Virtual Platform in Embedded System Education isimli makalede sanal bir platformda gömülü sistem eğitimi için yapılan çalışmalar irdelenmektedir. Donanımsal platformlardan ziyade sanal platformların, öğrenciler açısından daha verimli kullanılabildiği belirtilmektedir [29]. A Microcontroller Laboratory Hardware Platform for the Academic Environment: The UDM-EVB isimli makalede, akademik ortamlarda mikrodenetleyici laboratuvarlarında kullanılmak üzere MC68C11/12 işlemcili bir eğitim seti tasarlanmıştır. Sistem sadece donanım tabanlı bileşenleri ve modülleri içermektedir [30]. Xuan çalışmasında, Motorola işlemcili bir eğitim seti tasarlamıştır. Eğitim seti; tuş takımı, LED, LCD, DIP anahtarı, 7-parçalı gösterge, DC motor, çok kademeli ekran ve trafik ışık göstergesi gibi çeşitli giriş/çıkış cihazları ile donatılmıştır. Donanımsal bağlantılar DIP-anahtar ve kablolarla sağlanmaktadır [31]. Teaching embedded systems using a modular-approach microcontroller training kit isimli makalede, lisans düzeyinde bilgisayar mühendisliği öğretimi için tasarlanan mikrodenetleyici eğitim seti irdelenmektedir. Eğitim setinde ATmega128 mikrodenetleyici kullanılmaktadır. Donanımsal bağlantılar DIP-anahtar ve kablolarla sağlanmaktadır [32]. Tüm bu çalışmalara bakıldığında mikrodenetleyici eğitiminde yapılacak olan deneyler iki şekilde gerçekleştirilebilir.

30 14 Bizzat öğrenci tarafından, deney seti üzerinde, bağlantıları yapılarak gerçekleştirilen deneyler Her deney için ayrı bir bağlantı ve deney modülünün kullanılması zaman israfına ve maliyet fazlalığına yol açmaktadır. Ayrıca bağlantıda kullanılacak DIP-anahtarların, kabloların ve soket yapılarının zamanla bozulması ya da yanlış bağlantılardan kaynaklanabilecek kalıcı hasarların oluşması gibi risklerde bulunmaktadır. Bu sakıncalar bu tip çalışmanın olumsuz yönü olarak düşünülebilir. Olumlu tarafından bakıldığında, uygulamada öğrenciler yapacakları çalışmalarda devre bağlantılarını bizzat kendileri yaptıklarından dolayı, daha kalıcı bir öğrenme süreci gerçekleşir. Deneylerin gerçeğe en yakın ve uygun bir fiziksel ortamda gerçekleştirilmesi, öğrencilerin başka ortamlarda da bu çalışmaları uygulayabilme yeteneklerini geliştirir. WEB tabanlı ve/veya bilgisayar yardımıyla çizilen ve simüle edilerek gerçekleştirilen deneyler Bu tip çalışmalarda herhangi bir şekilde malzeme ve bağlantı elemanları kullanılmadığı için zaman ve malzemeden çok büyük yönde tasarruf edilir. Ayrıca deney esnasında olabilecek hatalı bağlantı veya işlemlerden dolayı elemanların arızalanma riskleri yoktur. Bununla birlikte deney seti üzerindeki elemanların yoğun kullanımından dolayı kaynaklanabilecek soket veya kablo arızaları veya hatalı bağlantılardan dolayı oluşabilecek arızalar tamamen ortadan kaldırılmış olur. Ancak deneylerin simülasyon olarak çalıştırılmasının sakıncaları da bulunmaktadır. Bu şekilde gerçekleştirilen öğrenme faaliyetleri, konunun öğrenilmesine katkı sağlasa da uygulamaların birebir yapılmamasından dolayı bazı durumlarda, gerçek hayatta birtakım uygulama zorluklarıyla karşılaşılabilmektedir. Malzemelerin öğrenciler tarafından fiziksel olarak tanınmaması da ayrı bir sıkıntı oluşturabilmektedir. Bu tez çalışmasında her iki durumunda olumsuzluklarını giderecek yönde bir tasarım hazırlanmış ve uygulanmıştır. Bu çalışmaya yönelik en yakın uygulama Selim BAKIRCILAR a ait olandır. Selim BAKIRCILAR a ait çalışmada hem mikrodenetleyiciye hem de CPLD karta yüklenecek olan programlar için farklı programların çalıştırılması ve kullanımının bilinmesi gerekmektedir. Bu da öğrenci açısından zorlayıcı bir etkendir. Kullanımı oldukça kolay olarak hazırlanan akıllı arayüz programı sayesinde buradaki zorluk ortadan kaldırılmış ve her öğrencinin kolaylıkla kullanabileceği bir şekle dönüştürülmüştür. Öğrenciler; kullanımı gayet kolay ve pratik

31 15 olan akıllı arayüz programı sayesinde istediği deneyi seçip, hem mikrodenetleyiciye hem de CPLD karta gereken kaynak kod yüklemelerini yapabilmektedirler.

32 16

33 17 3. MİKRODENETLEYİCİLER VE MİKRODENETLEYİCİ EĞİTİM SETLERİNİN İNCELENMESİ Bu bölümde mikrodenetleyiciler hakkında açıklamalar yapılarak çok kullanılan mikrodenetleyici eğitim setlerinin özellikleri incelenmektedir Mikrodenetleyiciler Mikrodenetleyici, bir bilgisayarın temel özelliklerini içeren tek bir silikon kılıf içerisinde toplanmış tümdevredir [33]. Şekil 3.1 de Mikrodenetleyici blok diyagramı görülmektedir. Şekil 3.1. Mikrodenetleyici blok diyagramı Mikrodenetleyiciler temelde dört adet öğeden oluşmaktadır. Mikroişlemci Giriş/çıkış birimi Bellek Saat darbe üreteci Central Processing Unit (CPU) ve Merkezi İşlem Birimi (MİB) olarak da anılan çekirdek işlemci, program için gerekli olan mantıksal ve aritmetiksel işlem topluluğunu yürütür. Ayrıca bu çekirdek bellek birimlerine veriyi yazar veya veriyi okur. Bir

34 18 Mikrodenetleyiciye ait çekirdek; Aritmetik Lojik Birimi (Aritmatic Logic Unit-ALU), saklayıcılar, yığın göstericisi/işaretçisi, sayıcılar gibi işlevsel ünitelerden oluşmaktadır. İkinci önemli blok ROM veya RAM den oluşan bellek birimidir. ROM, program kodlarının kalıcı olarak saklandığı, RAM ise programların ve program verilerinin geçici olarak saklandığı bellek çeşididir. Mikrodenetleyicinin üçüncü temel bloğu giriş/çıkış (G/Ç) birimidir. Bu birim mikrodenetleyiciden dış dünyaya giden sinyallerin gönderilmesinde veya dış dünyadan mikrodenetleyiciye gelen sinyallerin alınmasında kullanılır. Son fonksiyonel birim olan saat darbesi üretim birimi, tümdevre içerisindeki birçok fonksiyonel birimin senkronize bir şekilde çalışması için gerekli olan saat işaretini üretir [33]. Genellikle mikrodenetleyicileri endüstride kullanılmak üzere otomasyon ve kontrol işlemlerini gerçekleştirmek amacıyla tasarlanmış özel mikroişlemciler olarak tanımlayabiliriz (MSP430, PIC, ARM, AVR, 8051). Mikroişlemcilere göre üzerlerinde daha fazla birimi barındırmalarına rağmen mikroişlemcilere göre daha yavaş çalışırlar. Üretilen mikroişlemci-mikrodenetleyicilerin sadece %2 si bilgisayarlarda kullanılırken geri kalan %98 i gömülü sistemlerde kullanılmaktadır [34] Mikrodenetleyici üreticileri Günümüzde çeşitli firmalar tarafından birçok mikrodenetleyici üretilmektedir. Aşağıdaki Çizelge 3.1 de piyasada en çok kullanılan mikrodenetleyiciler ve üretici firmalar görülmektedir. Çizelge 3.1. Mikrodenetleyici üreten firmalar ve ürünleri FİRMA ÜRÜN Intel 8031AH, 8051AH, 8751AHP, 8052AH, 80C51FA Microchip PIC mikrodenetleyiciler (PIC16FXXX, PIC18FXXX) Atmel ATtiny10, AT90S1200, AT90LS8535, ATmega161 Motorola HC05, HC11, 6800, 6801, 6804, 6805 Zilog Z8 Scenix SX18, SX28 SGS-Thomson ST6 Basic Stamp BS1-IC, BS2-IC

35 Mikrodenetleyici Eğitim Setleri Günümüzde değişik firmalara ait birçok mikrodenetleyici eğitim seti bulunmaktadır. Temel uygulamalarda benzer özelliklere sahip bu eğitim setlerini birbirinden ayıran en önemli özellik, farklı mikrodenetleyicili olmalarıdır Atmel AVR mikrodenetleyici eğitim seti (MDS-A2) Resim 3.1. Atmel AVR mikrodenetleyici eğitim seti (MDS-A2) Resim 3.1 de görülen Atmel in ürettiği AVR Mikrodenetleyici Eğitim Seti (MDS-A2) ile 8, 20, 28 ve 40 pinli PDIP paket kullanan AVR entegreleri bilgisayar USB portundan programlanabilmektedir. Programlama biter bitmez yüklenen programlar, programlanan AVR entegrelerde otomatik bir şekilde çalışmaya başlarlar. MDS-A2 modülüne uygun olan kablo ile bağlanacak olan diğer modüller, AVR ye giriş verileri ya da çıkış verileri gönderilmesini sağlayan uygulama modülleridir. AVR devreye girdiğinde bu modüller devrenin denenmesi için gerekli ortamı sağlamaktadırlar. Yapılmak istenen uygulamaya

36 20 göre uygun uçlara bağlanacak olan modüllerin üstünde AVR devreye girdiğinde yapılan işlemler kolaylıkla görülmektedir. Deney seti özellikleri Deney seti SERİ ve USB haberleşme yapabilmektedir. Hyper terminal ve Visual Basic kullanılarak bilgisayar haberleşmesi yapılabilir. Sistemde bulunan örnek uygulamalar aşağıdaki gibidir. o PC üzerinden bir DC motorun yön ve devir kontrolü yapılarak çalıştırılması. o PC üzerinden step motorun kontrolü o PC üzerinden 8 bit çıkış kontrolü (LED kontrolü v.s) o Set üzerinden ısı ölçmek ve PC de göstermek o PC ekranından üç faz üzerindeki alıcıların kontrolü Bütün soketlerdeki AVR için RESET devresi ve butonu. Güç anahtarı ve gösterge LED i Programlama ve deney modu durumunu gösteren LED göstergeler Programlama için USB bağlantısı 4x4 Keypad tuş takımı devresi 2 satır 16 karakter alfanümerik LCD devresi 64x128 piksel grafik LCD modülü devresi (LCD dahil değildir) LCD ler için ayrı ayrı parlaklık ayarları devresi Seri EEPROM (I2C 24C32) devresi RTC (Real Time Clock) gerçek zaman saati devresi RTC deneyleri için KHz kristal devresi Pozitif ısı katsayılı (PTC) eleman devresi Negatif ısı katsayılı (NTC) eleman devresi Hall effect sensor devresi LM35 ısı sensörü devresi Foto direnç (LDR) devresi Analog giriş için çok turlu 0 dan +5 volta trimpot devresi Analog giriş için 2 adet 0 dan +5volta trimpot devresi Buzzer devresi 4 adet 7 parçalı displey (ortak katotlu) devresi

37 21 8 Adet LED gösterge devresi 8 Adet mini buton ve 8 li DIP-anahtar devresi Step motor (1.8 deg/step) ve step motor sürücü devresi DC motor ve mosfet DC motor sürücü devresi DC motor ve DC motor devrini optocoupler elemanı ile sayma devresi RS232 ve RS485 haberleşme arabirimi devresi USB haberleşme konektörü PS2 PC klavye giriş konektörü ISP çıkış konektörü (devre üzeri programlama özelliği) Her port için TTL haberleşme soketleri 8 Kanal 10 bit ADC devresi 8 Bit DAC devresi Kayan yazı devresi (8 karakter 5x7 nokta LED matrix display) Optodiyak ile sürülen 3 adet Triyak devresi (Harici yükler kontrol edilebilir.) Sıfır geçiş dedektörü 433 Mhz ASK modüleli seri veri haberleşme için RF ALICI/VERİCİ devresi FSK moduleli seri veri haberleşme için Infrared ALICI ve VERİCİ devresi Rotary encoder devresi (A-B encoder) Kare dalga osilatör devresi (0-25 Khz) Potansiyometre (2 adet ayarlı 1 adet çok turlu 0-5 volt aralığında DC çıkışlı) devresi Eğitim seti üzerine montajlı proje bordu Program, Deney ve Power led göstergeleri devresi Programlama ve deneyler için değiştirilebilir osilatör devresi Her port için hazırlanmış özel genişleme soketleri. Kullanıcının gereksinim duyacağı kendi modülünü hazırlaması için boş modül [35] GND teknik PIC deney seti Resim 3.2 de görülen GND teknik PIC deney seti enerji girişi 9-36V DC giriş klemens ve fiş soketle ayrı ayrı yapılabilmektedir. Programlayıcı PIC seçimi için herhangi bir jumper bulunmadan takılan işlemciyi otomatik olarak tanıyacak özelliktedir. Deney bağlantıları DIP-anahtarlar ve kablolu soketlerle yapılmaktadır.

38 22 Resim 3.2. GND teknik PIC deney seti Deney seti özellikleri Çıkış deneyleri için en az 8 led Girişler deneyleri için en az 8 buton DIP 8,14,18,28 ve 40 pin soketler 40 Pin soket, ZIFF soket şeklinde, seri programlamaya uygun RS 232 haberleşme portu ve RS232 iletişim uygulama devresi USB 2.0 haberleşme portu ve USB 2.0 iletişim uygulama devresi USB 2.0 haberleşme portu, USB-seri çevirici devresiyle sanal RS232 şeklinde çalışabilme Program yükleme butonu

39 23 Devre üzerinde LM35 sıcaklık sensörü Devre üzerinde DS1820 one-wire sıcaklık sensörü Devre üzerinde HallEffect manyetik sensör Devre üzerinde NTC Sensör Devre üzerinde PTC Sensör Devre üzerinde LDR Sensör Devre üzerinde Buzzer Devre üzerinde 4 x 4 Keypad Sensör seçimleri kablo gerektirmeden DIP-anahtar yardımıyla PIC e bağlantı, ayrıca istenilen pine bağlantı En az 3 adet Pot, Analog deneyler için 0-5V Tüm PIC lerde her PIN için kullanılabilen PULL-UP ve PULL-DOWN seçimi Matrix uygulamalar için en az 4 adet 7 parçalı gösterge. GLCD grafik ve menu uygulamaları için yön gösterimi 5 butonlu menü. 128x64 Grafik LCD Touch Screen konnektörü Dokunmatik ekran uygulama devresi (OPSİYONEL) LCD/GLCD parlaklık trimpotu 2x16 karakter LCD ve uygulama devresi En az 4 adet röle ve çıkış klemensleri RESET devresi Devre üzerinde 4Mhz, 20Mhz ve değiştirilebilir kristal alanı Devre üzerindeki tüm modüller DIP-anahtarlar ile PIC lere bağlantılı. Ek olarak harici bağlantıya izin verecek pin bağlantı soketleri. Tüm PIC lerin çıkışlarının bağlantılarının dış ortamlara aktarımı için VCC-GND uçları ekli IDC soketler. Devre üzerinde 40 Pin IDC soket. Devre üzerinde en az 4 port için 10 Pin IDC soket [36] PIC PROG/DEKA V5 eğitim seti Bu deney setiyle 18, 28 ve 40 pinli PDIP paket tipindeki PIC ler bilgisayarın USB portundan gönderilecek sinyalleri yardımıyla programlanabilmektedir. Program bitiminden

40 24 hemen sonra programlanmış olan PIC otomatik bir şekilde devreye girer. Deney seti ile birlikte verilen kitaplardaki program örnekleri doğrudan Resim 3.3 deki PIC PROG/DEKA V5 deneme kartında çalışacak biçimde hazırlanmıştır. Deneme kartıyla beraber kitapları kullanan öğrenciler kart üzerinde hazır programları denedikten sonra, kendi isteklerine göre hazırlamış oldukları farklı programları da deneme imkânı bulmaktadırlar. Resim 3.3. PIC PROG/DEKA V5 deney seti Deney seti özellikleri PIC PROG DEKA V5 kartı/eğitim seti iki farklı versiyonda üretilmiştir. Her iki versiyonun da çalışmaları arasında kullanım biçimi dışında herhangi bir fark yoktur. o Çanta içerisine yerleştirilmiş olan versiyonuna "PIC PROG DEKA V5 Eğitim Seti adı verilmiştir. Çantanın içi anti statik malzemeyle kaplı, dışı darbelere dayanıklı, alüminyum kaplı özel kabine sahiptir. Setin tüm üniteleri aynı kabin içerisinde barındırılmaktadır. Kabinin kapağı istenirse sökülebilir özelliktedir.

41 25 o Çanta içerisinde bulunmayan PCB kart versiyonuna "PIC PROG DEKA V5 Kartı adı verilmiştir. Burada anlatılan PIC ProgDeka V5 kartıdır. Kullanıcı seviyesi olarak, mikrodenetleyici programlamaya yeni başlayanlardan profesyonel tasarım yapanlara kadar her kesime hitap edebilecek düzeyde seçilmiştir. PIC Mikrodenetleyici programlandıktan hemen sonra kendiliğinden deney moduna geçer. Eğitim seti, PIC mikrodenetleyicinin programlanması ve devre üzerinden sökülmeden anında çalıştırılmasına imkân verecek niteliktedir. Eğitim setinin beslemesi bir açma kapama anahtarı ile kontrol edilebilir nitelikte olup, bir LED gösterge ile durum takip edilebilir. Ayrıca çantalı versiyonunda (Eğitim seti), üzerinde kolay erişilebilir nitelikte bir sigorta ile korunmaktadır. Eğitim seti kabin içerisinde tek bir board halinde monte edilmiştir. Eğitim setinde kullanılacak olan MICROCHIP PIC 12cxx, 16Fxx, 18Fxx mikrodenetleyici komut setinin tüm özelliklerini kapsamaktadır. Eğitim seti, MICROCHIP, MPLAB, PIC BASIC PRO, JAL, CCSC, HITECH, IAR, C, PIC C ve benzer C derleyicileri ile tamamen uyumludur. Eğitim seti üzerindeki mikrodenetleyiciler, bilgisayarın USB portu aracılığı ile programlanır. Eğitim seti üzerindeki 4 MHz veya 20MHz lik kristal osilatörleri kullanmak için seçim jumperleri bulunmaktadır. Eğitim seti üzerindeki tüm PIC soketlerine bağlı olan RESET devresi mevcuttur. PIC in hangi sokette olduğu önemli değildir. Yeniden çalıştırmak için bir kez RESET butonuna basmak yeterlidir. Eğitim seti üzerinde bulunan ICSP soketi kullanılarak bir başka devredeki PIC in yerinden sökülmeden programlanması yapılabilir. Eğitim seti üzerinde, yeni devre oluşturmaya imkân verecek şekilde proje board bulunmaktadır. Eğitim seti veya kart ile birlikte verilen "Kullanım Kılavuzu ve Deneyler" kitapçığında, eğitim seti üzerinde bulunan donanımlarla ilgili birer örnek bulunmaktadır. Kitapta deneylere ait özellikler, elektronik devre şemaları, eğitim seti bağlantı resimleri, deneyde kullanılan PIC dışındaki diğer eleman özellikleri, çizelgeler ve diğer bilgilere yer verilmiştir.

42 26 PIC PROG DEKA V5 Eğitim Setinin Donanımsal Özellikleri USB Portundan programlama. 16 tuşlu matriks tuş takımı. Tüm PIC soketlerindeki PIC ler için RESET devresi ve butonu. 128x64 piksel Grafik LCD deneyleri için soket 18, 28, 40 pinli normal soketler 2 satır 16 sütun karakter LCD display 2 satır 8 sütun karakter LCD display soketi Seri EEPROM (24LCxx) deneyleri devresi ve soketi. Analog deneyler için kullanılabilecek 3 adet potansiyometre ve boş bırakılmış sensör giriş pinleri. 2 haneli 7 segment LED display. 8 adet LED gösterge ve buzzer. Dijital giriş için 6 adet buton. 1 adet 5x7 matriks dot LED display. Seri iletişim deneyleri için Max232 entegresi ve seri iletişim konnektörü. Ana devre üzerinde 433 Mhz ASK modüleli seri veri haberleşme için RF ALICI/VERİCİ soketleri Ana devre üzerinde FSK modüleli seri veri haberleşme için Infrared ALICI ve VERİCİ soketleri. LCD ler ve grafik LCD ler için soketler ve parlaklık ayar potansiyometreleri. Her port için dışarıya jumper telleri ile breadboard üzerine alınabilecek iletişim pinleri. Çantalı Eğitim Seti versiyonunda farklı devreler kurabilmek için bread board [37].

43 27 4. SİSTEMİN YAPISI, ÖZELLİKLERİ VE ÇALIŞMA PRENSİBİ Bu bölümde tasarlanan sistemi oluşturan birimler hakkında açıklamalar yer almaktadır. Sistemi oluşturan birimlerin çalışma prensipleri ve donanımsal bağlantı özellikleri incelenmektedir Sistemin Genel Yapısı Tasarlanan sistemin genel yapısı ve sistemi oluşturan birimler blok şema olarak Şekil 4.1 de görülmektedir. Şekil 4.1. Sistemin genel yapısı Sistemde 89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartı, CoolRunner-II CPLD kart,ts5a3359 analog anahtar kartı,8 bit paralel deney modül kartı ve genişletici kart kullanılmıştır. 89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartı ve Cool Runner-II CPLD kart PC ye USB aracılığı ile bağlanmaktadır. Mikrodenetleyicinin P0,P1,P2 ve P3 portları analog anahtarların bulunduğu TS5A3359 analog anahtar kartının PORT girişlerine bağlanmaktadır. Analog anahtar kartının kontrolü CoolRunner-II CPLD kart ile gerçekleştirilmektedir. Bu sayede mikrodenetleyici kartının bir portu üç porta artırılabilmektedir. Yani toplamda bulunan 4 port 12 porta çoğaltılabilmektedir. Çoğaltılan

44 28 bu portlara 8 bit paralel deney modül kartı bağlanmaktadır. Sistemde I 2 C seri iletişim protokolü ile çalışabilen seri deney modülleri de yer almaktadır. Bu deney modülleri genişletici karttaki ilgili portlara bağlanmaktadır. Seri ve paralel deney modüllerinin besleme gerilimleri mikrodenetleyici geliştirme kartından sağlanmaktadır AT89C5131A Mikrodenetleyici Geliştirme Kartı Tasarlanan sistemde Atmel firması tarafından üretilen AT89C5131A mikrodenetleyici ile gerçekleştirilmiş geliştirme kartı kullanılmıştır. Sistemde kullanılacak olan deney modüllerinin kontrolü bu kartla yapılmaktadır. Bu kart bilgisayara USB aracılığı ile bağlanmakta ve yapılacak olan deneylere göre oluşturulan program kodları, hazırlanan arayüz programı sayesinde bu karta yüklenmektedir. Geliştirme kartında aşağıdaki Resim 4.1 de görülen PLCC52 kılıflı AT89C5131A işlemci kullanılmıştır. Resim 4.1. AT89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartı AT89C5131A mikrodenetleyicisi AT89C5131A-L yüksek performanslı USB fonksiyonlu 8-bitlik bir mikroişlemcidir. İşlemcideki USB modülü 1.1 ve 2.0 USB versiyonunu desteklemektedir.at89c5131a-l 32Kbyte lık flaş kapasitesi, 256 bayt RAM hafıza, 4 seviyeli kesme sistemi, iki adet 16-bit zamanlayıcı / sayıcı (T0 / T1) ile Atmel 80C52 özelliklerini korur. Buna ek olarak, çip üzerinde 1024 bayt genişletilmiş RAM (ERAM), bir çift-veri işaretçisi (data-pointer), 16- bit yukarı / aşağı zamanlayıcı (T2), programlanabilir sayıcı dizisi (PCA), 4 adet led i

45 29 sürebilecek programlanabilir akım kaynakları ve programlanabilen watchdog timer ve power-on reset bulunmaktadır. P0, P1, P2, P3 olarak adlandırılan 8 bitlik ve P4 olarak adlandırılan 2 bitlik olmak üzere toplam 34 adet giriş/çıkış ucu bulunan işlemci, besleme gerilimi olarak 2,7V-5,5V aralığında çalışmaktadır. Şekil 4.2 de işlemcinin pin uçları gösterilmektedir. Şekil 4.2. AT89C5131A-L 52-pin PLCC kılıflı uç tanımlamaları [38] AT89C5131A-L güç tüketiminin daha da azaltılması için seçilebilen düşük güç yazılım modları vardır. Bekleme modunda CPU durdurulur. Bununla birlikte seri bağlantı noktaları ve kesmeler hala faaliyetlerine devam eder. Kapanma modunda RAM kaydedildiğinde çevrebirim saat dondurulur. Ancak işlemci, USB veya harici kesmelerle oluşacak olaylarla uyandırılma yeteneğine sahiptir. AT89C5131A-L mikrodenetleyicisine ait tipik bağlantı şeması Şekil 4.3 te gösterilmiştir.

46 30 Şekil 4.3. AT89C5131A-L tipik bağlantı şeması [38] İçerisinde bulunan boot yazılımı sayesinde bilgisayar tarafından otomatik olarak tanınır. Aşağıdaki Şekil 4.4 te boot yazılımı için kontrol uçlarının bağlantı şeması gösterilmektedir. Şekil 4.4. Boot yazılımı için kontrol uçlarının bağlantıları [38]

47 CPLD Kart CPLD ler (Complex Programmable Logic Device) çoğu pratik uygulamalar için, bir tek entegre içerisinde birçok PLD olarak düşünülebilir. CPLD ler genellikle kontrol ve yönlendirme tasarımları için pinler arası performansa bağlı olarak en iyi seçimdir [39]. Tasarımda XILINX firmasının üretmiş olduğu CoolRunner II CPLD kart kullanılmıştır CoolRunner-II CPLD kart CoolRunner-II CPLD kart üzerinde XC2C256 entegresi bulunmaktadır. Resim 4.2 de CoolRunner-II CPLD kartın resmi ve Şekil 4.5 de CoolRunner-II CPLD kartta kullanılan entegrenin bacak bağlantıları gösterilmiştir. Resim 4.2. CoolRunner-II CPLD kart [40]

48 32 Şekil 4.5. XC2C256 entegre bacak bağlantısı [41] CoolRunner-II, Xilinx firmasının CPLD kullanıcıları için üretmiş olduğu USB uyumlu devre geliştirme kartıdır. Bu kart yüksek akım verebilen I/O pinleri, programlanabilir osilatör ve kartın enerjisi ile CPLD programlama için USB2 bağlantı noktası içerir. Kart üzerinde ayrıca dış devrelerle bağlantılı olabilecek şekilde CPLD sinyallerinin kullanılabileceği 8 pinli 4 adet, 32 pinli 1 adet olmak üzere toplam 64 pinli beş adet genişleme soketleri bulunmaktadır. Şekil 4.6 da CoolRunner-II CPLD kartı blok şeması görülmektedir.

49 33 Şekil 4.6. CoolRunner-II CPLD kartı blok şeması [40] CoolRunner-II CPLD kartın herhangi bir işlevi yerine getirebilmesi için önceden kullanıcı tarafından programlanmış olması gerekir. Kartın programlanmasında şematik veya HDL kaynak dosyalarının oluşturulabilmesi için Xilinx firmasının ücretsiz ISE WebPack yazılımı kullanılabilir. Yapılandırma dosyaları bir USB kablosu ve Xilinx in Impact yazılımı ile veya harici bir programlama kablosu kullanarak CoolRunner-II kartına transfer edilebilir. Bir kez yapılandırılmış CPLD, süresiz durumunu korur. Enerji olduğu müddetçe en son yüklenen yapılandırma programı kullanılabilir. Yeni bir yapılandırma programı yüklendiğinde CPLD yeni programa göre çalışır. İstenildiği zaman yapılandırılma programı değiştirilip yeniden yüklenebilir CoolRunner-II CPLD kart besleme ayarları CoolRunner-II kartı USB bağlantı noktasından veya JP3 konnektörünün ayarlanmasıyla harici güç kaynağından beslenebilir. JP2 konnektörü USB güç veya harici güç konumunu seçer. Herhangi bir kaynaktan verilen harici güç, CPLD için gerekli gerilimlerin (I/O için 3.3V ve çekirdek için 1.8V) üretilebilmesi için kart üzerinde bulunan Maxim LT3028 gerilim regülatörüne yönlendirilir. Karta güç her uygulandığında, açılış ledi yanar. Harici güç kaynağından enerji uygulayabilmek için JP2 BAT konumuna ayarlanmalı ve JP3 pininden enerji verilmelidir. CoolRunner-II kartı dört katmanlı PCB den oluşmaktadır. Enerji

50 34 yönlendirmesi ile maxim regülatörleri çok sayıdaki bypass kapasitörler ile bütün IC pinleri için düşük gürültülü iyi bir güç kaynağı imkanı sağlar. CoolRunner-II kartı 8MHz saat sinyali üreten sabit frekanslı bir osilatör içerir. Şemadaki PCLK etiketli birincil osilatör çıkışı CPLD deki GCLK2 ucuna (Pin38) bağlanarak dahili saat sinyali bölücüsüne yönlendirilebilir CoolRunner-II CPLD osilatör ayarları CoolRunner-II CPLD osilatör ayarları için boştaki IC3 osilatör soketinin konumuyla osilatör frekansının bölünmesi sağlanır. CoolRunner-II CPLD kartı osilatör blok şeması aşağıda Şekil 4.7 de görülmektedir. Şekil 4.7. CoolRunner-II CPLD kartı osilatör blok şeması [40] CoolRunner-II CPLD I/O pinleri Şekil 4.8 de görüldüğü gibi CoolRunner-II kartında giriş olarak iki adet buton ve iki adet iki konumlu anahtarlar ile çıkış olarak dört kırmızı led ile dört haneli bir 7 parçalı gösterge bulunmaktadır. Kısa devre koruması için butonlara ve anahtarlara seri dirençler bağlanmıştır. Göstergeler ortak anot olarak tasarlanmıştır. Kart üzerinde ayrıca üç ek led daha kullanılmıştır. Bu ledler USB enerjisini gösteren (LD4), kart enerjisini gösteren (LD5) ve USB bağlantı durumunu gösteren (LD6) ledleridir. Şekil 4.9 da CoolRunner-II CPLD kartı I/O şemasının devamı görülmektedir.

51 Şekil 4.8. CoolRunner-II CPLD kartı I/O şeması-1 [40] 35

52 36 Şekil 4.9. CoolRunner-II CPLD kartı I/O şeması-2 [40] CoolRunner-II CPLD genişletilmiş I/O pinleri CoolRunner-II kartında dört adet 12-uçlu I/O konnektörleri bulunmaktadır. Bu konnektörler J1-J2-J3-J4 olarak isimlendirilmiştir. Her konektör ikişer adet VDD ve GND uçları ile sekiz adet I/O uçlarından oluşmuştur. Ayrıca kart üzerinde 40 uçlu genişletilmiş I/O konnektörü de bulunmaktadır. Bu 40 ucun 3 ucu güç kaynağı uçları diğer 37 uç ise I/O uçlarıdır. Kart üzerinde bulunan bu genişletilmiş 67 adet I/O uçlarından 64 tanesi kullanılarak analog anahtarlama kartının veri girişleri kontrol edilmiştir. Buradaki veri girişlerinin durumuna göre gereken lojik değerler CPLD kartta üretilmiştir. Yapılması istenilen deneylere göre bu durumlar düşünülerek gerekecek olan yazılım durumları çıkartılmış ve hazırlanmıştır. Yapılacak deneylere göre gerekli yazılım ayarlamalarının yapılması ve bunlarla ilgili deneylerin oluşturulması ve CoolRunner-II CPLD kartın programlanması 7. bölümde detaylı bir şekilde anlatılmaktadır Analog Anahtar Kartı Bu anahtarlama kartı, Texas Instruments firması tarafından üretilmiş olan TS5A3359 entegre devreler kullanılarak tasarlanmıştır. Bu entegrelerde bir veri ucu ve iki adet kontrol ucu bulunmaktadır. Entegre kontrol uçlarına gelen bilgilere göre veriyi, sahip olduğu üç

53 37 çıkıştan birisine yönlendirmektedir. Bu kartta 32 adet TS5A3359 analog anahtar entegresi kullanılmıştır TS5A3359 analog anahtar entegresi TS5A3359 entegresi 1,65-5,5V gerilim değerleri arasında çalışabilen ve içerisinde SP3T (single-pole triple-throw) analog anahtarlama sistemi bulundurmakta olan bir entegre devredir. Lojik girişlerin durumuna göre COM girişi ile çıkışlar arasındaki bağlantıda iç direnç değeri 1Ω gibi çok düşük bir değere düştüğünden veri transferinde rahatlıkla kullanılabilmektedir. Aşağıdaki Şekil 4.10 da entegrenin çalışma şekli ve uç bağlantıları, Çizelge 4.1 de çalışma çizelgesi gösterilmektedir. Şekil TS5A3359 analog anahtar çalışma şekli ve uç tanımlamaları [42] Çizelge 4.1. TS5A3359 analog anahtar entegresi çalışma çizelgesi [42] IN2 IN1 COM ile NO bağlantısı L L OFF L H COM = NO0 H L COM = NO1 H H COM = NO2 Aşağıdaki Şekil 4.11 de entegrenin uygulama şeması verilmiştir.

54 38 Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi uygulama şeması [42] Çizelge 4.1 de TS5A3359 entegresinin çalışma çizelgesi verilmiştir. Bu çizelgede IN1 ve IN2 girişlerine uygulanacak L (low) ve H (high) değerlerine göre COM (giriş) ucunun hangi çıkışa bağlanacağı gösterilmektedir. IN1 ve IN2 girişlerine uygulanacak gerilim değerleri 0-5V arasında olmalıdır. Entegre bu girişlerdeki 0-0,8V arası gerilim değerlerini L (low), 2,5V-5V arası gerilim değerlerini de H (high) olarak algılamaktadır. Çizelge 4.1 de görüldüğü gibi çıkışta 4 durum söz konusudur. IN1-IN2 girişlerinin her ikisi de L (low) konumundayken çıkış yüksek empedans (OFF) durumundadır. Diğer IN1-IN2 giriş durumlarına göre COM ucunun bağlanabileceği 3 çıkış durumu gözlenmektedir TS5A3359 analog anahtarlama kartı tasarımı Analog anahtar kartının blok şemaları Şekil 4.12, Şekil 4.13, Şekil 4.14, Şekil 4.15 de gösterilmiştir. Şemanın karmaşık olmaması ve daha iyi anlaşılabilir olması için blok şema port port çizilmiştir. Blok şemalara bakıldığında TS5A3359 analog anahtar entegresinin IN1 ve IN2 lojik kontrol uçları CPLD kartına, 89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartının portları ise TS5A3359 analog anahtar entegresinin COM uçlarına bağlanmaktadır. Bu şekilde mikrodenetleyici geliştirme kartının her bir portu IN1 ve IN2 lojik girişlerinin durumlarına göre 3 porta çoğaltılmaktadır. Bu şekilde mikrodenetleyicinin; P0 portu çıkış-1 çıkış-2 çıkış-3 e P1 portu çıkış-4 çıkış-5 çıkış-6 ya P2 portu çıkış-7 çıkış-8 çıkış-9 a P3 portu çıkış-10 çıkış-11 çıkış-12 ye çoğaltılmaktadır.

55 Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi PORT0 bağlantı blok şeması 39

56 40 Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi PORT1 bağlantı blok şeması

57 Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi PORT 2 bağlantı blok şeması 41

58 42 Şekil TS5A3359 analog anahtar entegresi PORT 3 bağlantı blok şeması

59 43 Analog anahtarların IN1 ve IN2 kontrol girişleri CPLD kartının I/O uçlarına bağlıdır. Dolayısıyla analog anahtar kartının veri yönlendirmesi için gereken lojik sinyaller CPLD kartı tarafından üretilecektir. 89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartının portları 8 bit data ve 2 adet besleme (+, -) olmak üzere 10 uçlu 4 soketten oluşmaktadır. Bu portlardan her biri için 8 tane TS5A3359 analog anahtarlama entegre devresi kullanılmaktadır. Toplamda 4X8=32 adet TS5A3359 analog anahtar entegresi kullanılmıştır. Anahtarlama kartı üzerinde de 8 bit data ve 2 adet besleme (+, -) olmak üzere 10 uçlu 12 soket bulunmaktadır. Anahtarlama kartındaki bu çoğaltılmış portlar besleme gerilimlerini mikrodenetleyici port çıkışlarındaki soketlerden almaktadırlar. Anahtarlama kartında bulunan TS5A3359 analog anahtar entegrelerinin IN1 ve IN2 uçlarının tamamı bir soket sistemiyle CPLD kartının giriş/çıkış uçlarına bağlanmıştır. CPLD kartı besleme gerilimini bilgisayardaki USB portundan almaktadır. Bu şekilde analog anahtarlama kartı ve CPLD kartı tümleşik bir devre haline getirilmiştir. Resim 4.3 te kartların soket yapıları ve Resim 4.4 te birleştirilmiş hali görülmektedir. Çizelge 4.2 de TS5A3359 anahtarlama kartı ve paralel deney modülü bağlantı çizelgesi görülmektedir. Resim 4.3. CoolRunner-II CPLD kart ve TS5A3359 anahtarlama kartı soket yapısı

60 44 Çizelge 4.2. TS5A3359 anahtarlama kartı ve paralel deney modülü bağlantı çizelgesi Bağlantı Noktası Çıkış 4 Çıkış 5 Çıkış 6 Çıkış 7 Çıkış 8 Çıkış 10 Bağlanacak Paralel Deney Modülü Led grubu 7 segment data LCD data Anahtar grubu Tuş takımı LCD 7 segment kontrol Resim 4.4. CPLD kartı ve TS5A3359 anahtarlama kartının birleştirilmiş hali 4.5. Genişletici Kartı Port sayısını artırmak suretiyle yapılabilecek deney çeşitliliğini artırmak amacıyla genişletici kart tasarımı yapılmıştır. Bu kart içerisinde I 2 C den 8 bit paralel porta dönüştürücü PCF8574 ve I 2 C kullanarak 16 bitlik paralel porta dönüştürücü MCP23017 entegre devreleri kullanılmış bulunmaktadır.

61 PCF8574 entegresi 16 bacaklı bir entegre olan PCF8574 entegresi 2,5-6V gerilim aralığında çalışabilmesinden dolayı tasarlanan sistemde kullanılmıştır. Mikrodenetleyici geliştirme kartındaki I 2 C portunu 8 bit paralel porta dönüştürmektedir. Şekil 4.16 da entegrenin tipik bağlantı şekli ve kılıf yapısı görülmektedir. Şekil PCF8574 I2C den 8 bite genişletici entegresi ve bacak bağlantısı [43] Entegrenin 16 nolu ucu +Vcc ve 8 nolu ucu şase ucudur. 5V luk besleme gerilimi bu uçlardan uygulanmaktadır. 15 nolu SDA ve 14 nolu SCL ucu mikrodenetleyici I 2 C portunun SDA ve SCL uçlarına bağlıdır. Mikrodenetleyiciden I 2 C protokolüne uygun gelen veriler PCF8574 entegresinin SDA ve SCL uçlarına uygulanır. PCF8574 entegresi seri olarak gelen bu verileri paralel 8 bitlik bilgiye dönüştürür. 8 bitlik paralel bilgiler entegrenin P0-P7 uçlarından alınır. P0-P7 uçlarının giriş olarak kullanılabilmesi için entegrenin 13 nolu INT ucunun mikrodenetleyici INT ucuna bağlanması gerekir. A0, A1 ve A2 uçları entegre devrenin adresleme uçlarıdır. I 2 C seri haberleşme tekniğinde entegrenin seçilebilmesi ve bu entegreyle işlem yapılması için entegrenin adres uçlarının da kullanılması gerekir. A0, A1 ve A2 adres uçlarına belirlenen adrese göre gereken lojik değerler verilmektedir MCP23017 entegresi 28 bacaklı bir entegre olan MCP23017 entegresi 1,8-5,5V gerilim aralığında çalışabilmesinden dolayı tasarlanan sistemde kullanılmıştır. Mikrodenetleyici geliştirme kartındaki I 2 C portunu 2X8=16 bit paralel porta dönüştürmektedir. Şekil 4.17 de entegrenin kılıf yapısı gösterilmiştir.

62 46 Şekil MCP23017 entegre bacak bağlantısı [44] Entegrenin 9 nolu ucu +Vcc ve 10 nolu ucu şase ucudur. 5V luk besleme gerilimi bu uçlardan uygulanmaktadır. 13 nolu SDA ve 12 nolu SCL ucu mikrodenetleyici I2C portunun SDA ve SCL uçlarına bağlıdır. Mikrodenetleyiciden I2C protokolüne uygun gelen veriler MCP23017 entegresinin SDA ve SCL uçlarına uygulanır. MCP23017 entegresi seri olarak gelen bu verileri paralel 2X8=16 bitlik bilgiye dönüştürür. 2X8 bitlik paralel bilgiler entegrenin GPA0-GPA7 ve GPB0-GPB7 uçlarından alınır. GPA0-GPA7 uçlarının giriş olarak kullanılabilmesi için entegrenin 20 nolu INTA ve GPB0-GPB7 uçlarının giriş olarak kullanılabilmesi için entegrenin 19 nolu INTB ucunun mikrodenetleyici INT uçlarına bağlanması gerekir. MCP23017 entegresinin 18 nolu RESET ucu + besleme gerilimine bağlanmalıdır. Besleme gerilimi verildiği anda entegre RESET konumundan çıkmaktadır. A0, A1 ve A2 uçları entegre devrenin adres uçlarıdır. I 2 C seri haberleşme tekniğinde entegrenin seçilebilmesi ve de bu entegre ile işlem yapılması için entegrenin adres uçlarının da kullanılması gerekir. A0, A1 ve A2 adres uçlarına belirlenen adrese göre gereken lojik değerler verilmektedir Genişletici kart blok şeması ve tasarımı Genişletici kartın tasarımında 2 adet PCF8574 entegresi ve 1 adet MCP23017 entegresi kullanılmıştır. Kullanılan bu entegreler sayesinde I 2 C seri iletişim hattından gelen veriler 4 adet 8 bitlik paralel porta yönlendirilmektedir. Bu portlara 8 bitlik veya 16 bitlik paralel deney modülleri bağlanabilmektedir. Ayrıca genişletici kart üzerinde mikrodenetleyicinin I 2 C portuna paralel bağlı 4 adet I 2 C soketleri yer almaktadır. Bu soketler besleme gerilimleriyle birlikte 4 uçludurlar. Bu soketler sayesinde I 2 C hattına 4 adet daha deney modülü bağlanabilmektedir.

63 47 Genişletici kart üzerinde bulunan 7805 gerilim regülatörü devresi, kartın harici beslenmesine imkân sağlar. Genişletici kart, dışarıdan bir besleme kaynağıyla da çalıştırılabilir. Tasarımda entegrelerin adreslemeleri de yapılmıştır. Adreslerin birbiriyle çakışmaması için entegrelerin 3 bitlik adres uçlarının tamamı kullanılmıştır. Port2 nin bağlandığı PCF8574 ün adresi 101, MCP23017 entegresinin adresi 100 ve Port3 ün bağlandığı PCF8574 ün adresi 110 olarak atanmıştır. Bu adresler donanımsal olarak bağlanmıştır (1 için +;0 için şase). Mikrodenetleyici geliştirme kartının I 2 C portuna bağlanacak I 2 C soketindeki SCL ve SDA uçları pull-up dirençleri ile 5 V a çekilmiştir. Şekil 4.18 de genişletici kartın blok şeması görülmektedir. Şekil Genişletici kartın blok şeması

64 48

65 49 5. PARALEL VE SERİ DENEY MODÜLLERİNİN TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ Bu bölümde tasarlanan sistemin deney modüllerinin tasarım aşamaları anlatılmaktadır. Tasarlanan deney modülleri seri ve paralel olmak üzere iki ayrı kategoride değerlendirilmiştir. I 2 C haberleşme tekniği ile kontrolü gerçekleştirilen seri deney modülleri ve mikrodenetleyicinin paralel 8-bit giriş/çıkış portları ile kontrol edilebilen paralel deney modülleri tasarlanmıştır. Bu modüllerin tasarımı ve gerçekleştirilmesi aşamasında proteus programı kullanılmıştır Sekiz Bit lik Paralel Deney Modülleri Sekiz bitlik paralel deney modülleri; Led deney modülü 7 parçalı gösterge deney modülü LCD deney modülü DIP anahtar deney modülü Buzzer-Led deney modülü Tuş takımı deney modülü olmak üzere 6 adet deney modüllerinden oluşmaktadır. Bu modüllerin tamamı bir kart üzerinde toplanmış ve her deney modülü uçları için 8 ucu data olmak üzere 10 uçlu soketler oluşturulmuştur. Şekil 5.1 de görüldüğü gibi toplamda 6 adet port uçları bulunmaktadır. P0 portunda; 7 parçalı gösterge deney modülünün 8 data biti P1 portunda; 7 parçalı gösterge deney modülünün 2 kontrol biti, buzzer-led deney modülünün 2 kontrol biti ve LCD deney modülünün 3 kontrol biti P2 portunda; LCD deney modülünün 8 data biti P3 portunda; tuş takımı deney modülünün 8 biti P4 portunda; led deney modülünün 8 biti P5 portunda ise DIP anahtar deney modülünün 8 biti bulunmaktadır. Bu portlar TS5A3359 analog anahtar kartına bağlanmaktadır.

66 50 Şekil bitlik paralel deney modülleri blok şeması ve soket bağlantıları Led deney modülü Led deney modülü 8 er adet led ve 1KΩ luk ön dirençlerden oluşmaktadır. Bu deney modülündeki ledler P4 portuna bağlanmıştır. Porttan gelecek bilgiye göre led ler yanacak ya da sönecektir Yedi parça gösterge deney modülü Yedi parça gösterge deney modülünde ortak anot göstergeler kullanılmıştır. Gösterge uçlarının bağlantıları Şekil 5.2 de gösterilmektedir. Bu göstergeler led lerin bir kılıf içerisine yerleştirilmesiyle oluşmaktadır. Göstergelerin çalışabilmesi için ortak uçların

67 51 artıya bağlanması gerekir. Diğer uçlardan hangisine eksi verilirse o uca ait ilgili led yanacaktır. Şekil 5.2. Ortak anot yedi parçalı gösterge deney modülü bağlantıları Deney modülümüzde bu göstergelerin a, b, c, d, e, f, g ile nokta uçları birleştirilerek P0 portuna bağlanmıştır. Ortak uçları ise NPN transistörler (BC237) kontrolünde artıya bağlanmıştır. Transistörlerin beyz kontrolleri ise P1 portunun 4. ve 5. uçlarından yapılmaktadır. Göstergelerin tek ya da çift haneli kullanımı isteğe göre ayarlanabilmektedir. Eğer tek haneli gösterge kullanılacaksa kart üzerinde ilgili kısa devre tek displey konumuna alınarak (jumper) sadece 1. gösterge aktif yapılabilir. Bu durumda transistör kontrollerine gerek kalmamaktadır. İki haneli kullanımda ise ilgili kısa devre iki displey konumuna alınmalıdır. Bu durumda transistör kontrolleri aktif durumdadır. Göstergelerin a, b, c, d, e, f, g ile nokta uçları birbirine paralel olduğundan bilgiler iki göstergeye aynı anda gelmektedir. Veriler hangi göstergede kullanılacaksa o göstergeye ait ilgili transistör tetiklenmelidir. Bu işlemler kod yazma aşamasında gerçekleştirilmelidir LCD deney modülü LCD olarak adlandırılan Likit Kristal Ekran, insan makine arayüzü olarak en yaygın kullanılan elemandır. Üzerinde birde dökme entegre mevcuttur. En yaygın olarak HITACHI kullanılır. Ancak başka bir entegrede varsa sorun olmaz çünkü belli bir standartta üretilmişlerdir. LCD ler;

68 52 Hem kullanımı kolay hem de maliyeti düşüktür. Alfanümerik karakterleri içerir. 1x16 (1 satır, 16 sütun) 2x16 (2 satır, 16 sütun) 4x20 (4 satır, 20 sütun) şeklinde bulunabilir. Tasarımda 2X16 LCD kullanılmıştır. Resim 5.1 de kullanılan LCD gösterilmektedir. Resim X16 LCD LCD nin 3 kontrol hattı (RS, R/W, EN) ve 8 (ya da 4) data hattı vardır. Data hatlarının sayısı çalışma şekline göre değişir. 8 data hattı kullanıldığında işlemciden 11 pin gerekir. 4 data hattı kullanıldığında ise işlemciden 7 pin gerekir. 8 data hattı ya da 4 data hattı olarak kullanılmasında ki fark 8 data hattı 4 data hattına göre daha hızlı veri aktarımı yapar. Eğer yüksek hıza ihtiyacımız yoksa LCD yi 4 data hatlı olarak kullanmak daha iyidir. Çünkü daha az bağlantı yapmış oluruz. Çizelge 5.1 de LCD çalışma fonksiyon çizelgesi görülmektedir. Çizelge 5.1. LCD çalışma fonksiyon çizelgesi Pin Sembol Fonksiyon 1 Vss Ground 2 Vdd Supply Voltage 3 Vo Contrast Setting 4 RS Register Select 5 R/W Read/Write Select 6 En Chip Enable Signal 7-14 DB0-DB7 Data Lines 15 A/Vee Vcc for backlight 16 K Gnd for the backlight Şekil 5.3 de görüldüğü gibi LCD nin 1. ucu GND 'ye bağlanır, 2. ucu ise gerilim ucudur yani +5V 'a bağlanır. 3. ucu ise karakterlerin kontrast ayar ucudur ve buraya 1K'lık

69 53 potansiyometre bağlanarak karakterlerin parlaklık ayarı yapılır, 4. uçta ise LCD ye komut mu yoksa metin mi göndereceğimizi seçeriz. RS ucuna lojik 1 verirsek metin, lojik 0 verirsek komut göndeririz. 5. uçta ise LCD den okuma mı yoksa yazma mı yapacağımızı seçeriz. Eğer lojik 1 verirsek okuma, lojik 0 verirsek yazma işlemini yaparız. 6. uç ise Enable Signal ucudur, LCD ye veri gönderilirken bu uç flaş yaptırılır, yani şeklinde arası uçlar data uçlarıdır. 15. uç arka aydınlatma +4,2V (bu ucu +5V 'a bağlarız araya 100 ohm direnç kullanırız.), 16. uç ise 0V 'a bağlanır. LCD VSS VDD VEE RS RW E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Şekil X16 LCD bacak bağlantısı 1. GND pini V giriş pini. 3. Kontrast ayarı pini. Genellikle 22 K trimpot un bir ucu GND ye diğer ucu ise +5V a, orta ucu da bu kontrast pinine tutturularak trimpot sayesinde ekran açıklık koyuluk ayarı yapılmış olur. 4. RS Reset pini 5. R/W yazma okuma pini. 6. E Enable pini. 7. D0 Data pini. 8. D1 Data pini. 9. D2 Data pini. 10. D3 Data pini. 11. D4 Data pini. 12. D5 Data pini. 13. D6 Data pini. 14. D7 Data pini.

70 Arka ekran aydınlatması (Backlight) +5V 16. Arka ekran aydınlatması (Backlight) GND Tasarımda LCD nin kontrol uçlarından RS ucu P1.1 e, R/W ucu P1.2 ye, E ucu P1.3 e LCD data uçları da P2 portuna bağlanmıştır DIP-anahtar modülü Resim li dip-anahtar Tasarımda Resim 5.2 deki 8 li dip-anahtar kullanılmıştır. Anahtarların bağlantıları Şekil 5.1 de gösterilmektedir. Anahtarlar Şekil 5.1 de görüldüğü gibi P5 portuyla şasenin arasına bağlanmıştır. İstenilen 8 bitlik data Dip-anahtarlardan P5 portuna gönderilebilmektedir Tuş takımı modülü Resim X4 tuş takımı Tasarımda Resim 5.3 deki 4X4 tuş takımı kullanılmıştır. 4 satır ve 4 sütundan oluşan bu tuş takımının toplamda 8 ucu bulunmaktadır. Bu uçlar P3 portuna bağlanmıştır. Basılan buton bilgileri P3 portuna gönderilmektedir. Satır ve sütun uçlarının detaylı bağlantı şekli aşağıdaki gibidir. 1.sütun P3.0 2.sütun P3.1

71 55 3.sütun P3.2 4.ütun P3.3 1.satır P3.4 2.satır P3.5 3.satır P3.6 4.satır P Buzzer-led deney modülü Resim 5.4. Buzzer Tasarımda kullanılan buzzer Resim 5.4 te gösterilmektedir. Buzzer P1 portunun 7 ucuna bağlanmıştır. Tasarıma ayrıca bir led de eklenmiştir. Bu ledin kontrolü P1 portunun 0. ucuna bağlanmıştır. Paralel Deney modüllerinin birleştirildiği kartın görünümü Resim5.5 de verilmiştir. Resim 5.5. Paralel deney modül kartı

72 I 2 C Protokolü ile kontrol Edilen Seri Deney Modülleri Tasarımda kullanılan seri deney modüllerinin seçiminde çalışma gerilimlerine dikkat edilmiştir. Bu seri deney modülleri, mikrodenetleyicinin TWI portuna bağlanmıştır. Mikrodenetleyicinin bu seri deney modüllerini kontrol edebilmesi için bütün modüller adreslenmiştir. Bu sayede kontrol edilmek istenen I 2 C protokolüne göre çalışan seri deney modülleriyle, adreslemelerine göre seçilip işlem yapılmaktadır EEprom deney modülü Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory yani EEPROM, küçük miktardaki dataları kalıcı bir şekilde saklamak amacıyla bilgisayar ya da diğer cihazlarda kullanılmakta olan bir entegredir. EEPROM, elektrikle yazılıp silinme özelliğine sahiptir. EEPROM lar üzerlerindeki ince yapılı yalıtkan kabuk işlevini yitirene kadar silme ve yazma işlemleri yapabilmektedirler. İlk EEPROM'lar sadece 100 kere yazma-silme yapabilirlerken, günümüzdeki teknolojik EEPROM lar üzeri yazma-silme işlemlerini rahatlıkla yapabilmektedirler. Tasarlanan EEPROM deney modülünde ON Semconductor firmasının üretmiş olduğu CAT24C01 entegresi kullanılmıştır. Bu entegre 1Kbyte lık bir hafıza alanına sahiptir. Aşağıda Şekil 5.4 de entegreye ait fonksiyon blok şema ve uç bağlantıları görülmektedir. Şekil 5.4. CAT24Cxx Fonksiyon blok şema ve uç bağlantıları [45] SCL ve SDA uçları kullanılarak entegreye veri yazma ve entegreden veri okuma işlemleri gerçekleştirilebilir. A0, A1 ve A2 uçları entegre devrenin adresleme uçlarıdır. I 2 C

73 57 haberleşmesinde bu adresler seçilerek entegreyle ilgili işlemler yapılabilmektedir. Bu tasarımda bu entegrenin adresi 010 olarak belirlenmiştir. Vcc+ besleme ve Vss şase uçlarıdır. Entegre +5V gerilimle beslenmektedir. 7 numaralı WP ucu silme ve yazmaya karşı koruma amaçlı uçlardır. Uygulamada bu uç şaseye bağlanmıştır ve entegrenin bu özelliği kullanılmamıştır RTC deney modülü RTC (real time clock - gerçek zamanlı saat) dediğimiz entegreler üzerlerinde bulunan kristal osilatör ile kendi saat darbelerini üretip zamanı tutan entegrelerdir. Genelde çalıştıkları kristaller Hz lik kristallerdir. Bunu bölerek 1Hz lik saat darbelerini elde etmektedirler. Bu entegreler genelde bir işlemciye bağlanarak kullanılırlar. Tasarlanan RTC deney modülünde PCF8583 entegresi kullanılmıştır. Entegrenin uç bağlantıları aşağıdaki Şekil 5.5 de gösterilmektedir. Şekil 5.5. PCF8583P RTC entegresi uç bağlantıları [46] Entegrenin özellikleri aşağıda belirtilmiştir. I 2 C protokolüne göre çalışma özelliği Çalışma gerilimi 2,5V 6V 256 Byte RAM bellek kapasitesi Veri tutma gerilimi 1,0V 6,0V saat formatı Hz çalışma frekansı Programlanabilir alarm ünitesi Zamanlayıcı ve kesme (Timer-interrupt) fonksiyonları

74 58 Şekil 5.5 de görüldüğü gibi entegrenin 1 ve 2 nolu uçları osilatör uçlarıdır. Bu uçlara Hz lik kristal osilatör bağlanmaktadır. 3 nolu uç entegrenin adres ucudur. Bu uç tek bitlik olduğu için 0 kabul edilmiş ve direk şaseye bağlanmıştır. 7 nolu uç kesme ucudur. Gerekli durumlarda kullanılması için bu uç tek bitlik bir port olarak dışarıya çıkartılmıştır. Entegrenin dış dünya ile iletişimi 5 (SDA) ve 6 (SCL) nolu uçlarla sağlanmaktadır. Bu uçlar, takılacağı genişletici kartta bir dirençle +5V a çekilmiştir. Bu yüzden bu uçların ayrıca +5V a çekilmesine gerek yoktur. Entegrenin çalışma gerilimi DC 5V tur. Beslemenin olmadığı şartlarda tarih ve saatin saklanabilmesi amacıyla entegre devreyi pille beslemek gerekir ADC/DAC deney modülü ADC/DAC deney modülünde PCF8591P entegresi kullanılmıştır. Bu entegreye ait uç bağlantıları Şekil 5.6 da gösterilmektedir. Şekil 5.6. PCF8591P ADC/DAC entegresi uç bağlantıları [47] Entegrenin 1, 2, 3 ve 4 nolu uçları analog giriş uçlarıdır. Dijitale çevrilecek analog sinyaller bu girişlerden uygulanmaktadır. Analogdan dijitale 8 bitlik bir çevrim yapılmaktadır. Analog sinyallerin şaseleri de entegrenin 13 nolu AGND (analog ground) ucuna bağlanmalıdır. Entegrenin 5, 6 ve 7 nolu uçları adres uçlarıdır. Entegrenin seçilebilmesi için olması gereken adres değeri bu tasarımda 001 olarak belirlenmiştir. 9 ve 10 nolu uçlar I 2 C iletişiminin yapılabilmesi için kullanılacak olan uçlardır. 11 nolu uç osilatör ucudur. Osilatör ucu uygulamada kullanılmamştır ve boştur. dahili ve harici osilatör seçimi amacıyla 12 nolu EXT ucu kullanılmaktadır. Harici osilatör kullanılmak istendiğinde bu uç + beslemeye bağlanmalıdır. Tasarımda harici osilatör kullanılmadığından dolayı bu uç şaseye bağlanmıştır. 14 nolu uç referans ucudur.

75 59 ADC/DAC işlemlerinde çevrim yapılabilmesi için alınacak referans bu uçtan verilmelidir. Tasarımda bu uca LM336 entegresinin çıkışı bağlanmıştır. Bu entegre 2,5V luk sabit gerilim üreten bir regülatördür. Dolayısıyla referans gerilimi 2,5V olarak verildiği için ADC/DAC çevrimleri bu değere göre oluşturulacaktır. 15 nolu uç analog çıkış ucudur. Entegre +5V ile çalışmaktadır. 16 nolu uç + besleme ve 8 nolu uç şase ucudur. Resim 5.6 da akıllı mikrodenetleyici yönetim sistemi tümleşik görünümü gösterilmektedir. Resim 5.6. Akıllı mikrodenetleyici yönetim sistemi tümleşik görünümü

76 60

77 61 6. TASARLANAN SİSTEMDEKİ DONANIMLARIN PROGRAMLANMASI İÇİN GEREKEN ARAYÜZ YAZILIMININ HAZIRLANMASI VE KULLANIMI Bu bölümde tasarlanan sistemin donanımlarının pratik ve kolay bir şekilde programlanabilmesi için gereken arayüz programının hazırlanması aşamaları anlatılmaktadır Arayüz Ekranı Bilgisayarların kullanıldığı alanlarda, yapılacak işlemlerin daha pratik ve kolay bir şekilde gerçekleştirilebilmesi, işlemlerde çok detaya girilmemesi ve herkes tarafından rahatlıkla kullanılabilmesi için arayüz yazılımlara ihtiyaç duyulmaktadır. Arayüz yazılımlar kullanıcıların işlerini oldukça kolaylaştırmakta ve işlemlerin daha hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilmesini sağlamaktadır. Bu amaçla tasarlanan sistemdeki AT89C5131A geliştirme kartı ve CoolRunner-II CPLD kartının seçilecek işleme göre programlanabilmesi için kullanılacak arayüz, öncelikle kâğıt üzerinde taslak olarak düşünülerek çizilmiştir. Bu taslak Şekil 6.1 de görülmektedir. Taslak olarak çizilen arayüz ekranı aşağıdaki özellikleri kapsayacak şekilde düşünülmüştür. Arayüzde kullanılacak komut menüsü. Komutların ikon şekilleri. Kullanıcı isteğine göre deney çeşidi ve özellikleri. HEX dosyası seçimi ve deney hazırlama işlemleri. Seçilen deneyin bağlantı şeması. Durum penceresi adı altında yapılan işlemlerin aşama aşama gösterilmesi. Deney özeti olarak isimlendirilen bölümde yapılan deneyle ilgili kısa açıklamalar.

78 62 Şekil 6.1. Kağıt üzerinde taslak olarak düşünülmüş arayüz ekranı Komut menüsü Arayüz komut menüsünde Ayarlar, Görünüm, Yazdır ve Yardım komutları bulunmaktadır. Ayarlar komut menüsü seçildiğinde açılır pencere içerisinde İşlemci Seç ve Bağlan alt komutları yer almaktadır. Şekil 6.2 de görüldüğü gibi Ayarlar komutu seçildiğinde açılır menüde İşlemci Seç ve Bağlan komutları aktif hale gelmektedir.

79 63 Şekil 6.2. Ayarlar komut menüsü İşlemci Seç alt komutu seçildiğinde Şekil 6.3 deki açılır pencerede işlemci listesi gelmekte ve listeden kullanılacak işlemci seçilebilmektedir. Şekil 6.3. İşlemci seç penceresi AT89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartı bilgisayara USB üzerinden bağlanarak açılır menüde Bağlan seçeneği seçilmelidir. Bağlan alt komutu seçildiğinde mikrodenetleyici geliştirme kartı bilgisayara bağlanmış olur. Bağlan seçeneği değişerek Bağlantıyı Kes durumuna dönüşür. AT89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartı bilgisayara USB üzerinden bağlanmadan Bağlan komutu seçilirse Şekil 6.4 deki hata mesajı ekrana gelir. Şekil 6.4. Hata mesajı

80 64 Ayrıca İşlemci Seç alt komutundan önce Bağlan alt komutu seçilirse Şekil 6.5 deki hata mesajı ekrana gelir. Şekil 6.5. Hata mesajı Görünüm komut menüsü fare ile tıklandığında Şekil 6.6 daki açılır pencere içerisinde Bağlantı Şemasını Büyült, Bağlantı Şemasını küçült ve Bağlantı şemasını Ek Pencerede Göster alt komutları yer almaktadır. Şekil 6.6. Görünüm komut menüsü Bağlantı Şemasını Büyült alt komutu seçilirse arayüz deney bağlantı penceresinde bulunan deney bağlantı şekli büyütülür. Deney bağlantı şeklini küçültmek için Bağlantı Şemasını Küçült alt komutu seçilmelidir. Bağlantı Şemasını Ek Pencerede Göster alt komutu seçilirse ek bir pencere açılarak deney bağlantı şeması bu pencerede de gösterilir. Bu pencere her zaman aktif olarak ekranda ön planda yer almaktadır. Kullanıcı, arayüz programı kullanıp gerekli ayarlamaları yaptıktan sonra kod yazma işlemine geçtiğinde bağlantı şemasına ihtiyaç duyacaktır. Bu sebeple ek pencere ön planda aktif olarak kalacak ve kullanıcının kod yazma işlemini kolaylaştıracaktır. Yazdır komut menüsü fare ile tıklandığında deney bağlantı şeması yazıcı aracılığı ile kâğıda aktarılır.

81 65 Yardım komut menüsü seçildiğinde Şekil 6.7 deki Yardım ve Hakkımızda alt komutları açılır. Yardım alt komutu seçilirse arayüz hakkında yardım işlemleri gerçekleştirilir. Şekil 6.7. Yardım komut menüsü Hakkımızda alt komutu seçildiğinde Şekil 6.8 deki açılır pencere ekrana gelir. Bu pencerede arayüz programının yazılma amacı, yazılma tarihi ve yazan kişi hakkında bilgi verilmektedir. Şekil 6.8. Hakkımızda penceresi Komut ikonları Arayüzde oluşturulan komut ikonları aşağıdaki Şekil 6.9 da listelenmiştir.

82 66 Şekil 6.9. Komut ikonları Bu ikonlar, komut menüsündeki komutların yaptığı işlemleri aynı şekilde gerçekleştirebilmektedir. İkonlar aynı zamanda yaptıkları işe uygun şekillerle ifade edildiğinden, kullanım kolaylığı da sağlamaktadır Deney çeşidi ve seçimi Deney çeşidi ve seçimi iki kategoride gerçekleştirilmiştir. Birinci kategoride Kendi Deneyimi Yapacağım seçeneği, ikinci kategoride Hazır Deney Kullanacağım seçeneği yer almaktadır. Şekil Kendi deneyimi yapacağım seçimi Kendi Deneyimi Yapacağım sekmesi seçildiğinde Şekil 6.10 dan da görüldüğü gibi kullanılacak donanımların seçilmesi gerekir. Deneyde kullanılacak donanımlar hangi seçenekte bulunuyorsa ilgili seçeneğin sol tarafındaki buton işaretlenerek seçilmelidir.

83 67 Şayet Hazır Deney Kullanacağım sekmesi seçilirse, Şekil 6.11 de görüldüğü gibi daha önceden hazırlanmış ve kullanıcının kullanımına sunulmuş deneyler, hazır deney seçimi penceresinde listelenmektedir. Kullanıcı bu deney listesinden istediği bir deneyi seçebilir. Seçilen deney mavi barla renklenir. Şekil Hazır deney kullanacağım seçimi HEX ve Konfigürasyon (JED) dosyası seçimi ve deney hazırlama Kullanıcı deney çeşidi ve seçimi penceresinde Kendi Deneyimi Yapacağım sekmesini seçerse, yapılacak deneyin kodlarını kullanıcının yazması gerekir. Bu kodlar oluşturulduktan ve derleme işlemi yapıldıktan sonra elde edilen ve kaydedilen hex dosyası Şekil 6.12 deki Gözat butonuna tıklanarak seçilir. Hex dosyası seçiminden sonra Deneyi Hazırla butonuna tıklanır. Seçilen hex dosyası arka planda çalışan Flip programı yardımıyla AT89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartına yüklenir. İlgili deney için önceden oluşturulmuş konfigürasyon dosyası CPLD kartına arka planda çalışan Xilinx Impact programı yardımıyla yüklenir. Şekil 6.12 Hex dosyası seçimi ve deney hazırlama Eğer kullanıcı deney çeşidi ve seçimi penceresinde Hazır Deney Kullanacağım sekmesini seçerse, hazır deney seçimi penceresindeki istediği deneyi seçebilir. Seçilen deney mavi barla renklenir. Deney seçimi yapıldıktan sonra Şekil 6.13 deki

84 68 Deneyi Hazırla butonuna tıklanır. Seçilen deneyin hex dosyası AT89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartına ve CoolRunner-II CPLD kartının anahtarlamayı yapabilmesi için gerekli jed dosyası CPLD kartına yüklenir. Hex ve jed dosyalarının yüklenmesi işlemleri detaylı olarak Bölüm 7 de anlatılacaktır. Şekil 6.13 Deney hazırlama Deney şeması penceresi Şekil 6.14 de gösterilen deney şeması penceresinde her iki kategoride seçilen deneylerin bağlantı şemaları gösterilmektedir. Kullanıcı bu şemayı, sağdaki yukarı-aşağı veya alttaki sağa-sola okları hareket ettirerek ekranda gezdirebilir. Büyültme ve küçültme seçilerek şema boyutları değiştirilebilir. Şekil Deney şeması penceresi

85 Durum penceresi Durum penceresinde yapılan işlemler gösterilmektedir. Kullanıcı bu pencereden faydalanarak yapılan işlemlerin her aşamasını adım adım takip edebilir. Şekil 6.15 de durum penceresi görülmektedir. Şekil Durum penceresi Deney özeti penceresi Şekil 6.16 da gösterilen deney özeti penceresinde seçilen deneyin donanımı ve çalışması hakkında kullanıcıya bilgiler verilmektedir. Şekil Deney özeti penceresi Yukarıda sıralanan özellikler göz önüne alınarak Visual Studio da C# la bir arayüz programı hazırlanmış, pratik olarak kullanıcıların kolay bir şekilde sistem donanımlarını programlaması sağlanmıştır. Aşağıda Şekil 6.17 hazırlanan arayüz ekranı görülmektedir.

86 70 Şekil Hazırlanan arayüz

87 71 7. TASARLANAN SİSTEMDEKİ DONANIMLARIN BİLGİSAYARA TANITILMASI VE ARAYÜZ İLE PROGRAMLANMASI Bu bölümde, tasarlanan sistemi oluşturan donanım birimlerinin bilgisayara tanıtılması ve arayüz ile programlanması işlemleri anlatılmıştır. Kullanılan işletim sistemi Windows 7 veya daha eski bir sürümse, öncelikle AT89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartının bilgisayara tanıtılması gerekir. CoolRunner-II CPLD kartı ise işletim sistemi tarafından otomatik olarak tanınmaktadır. Her iki kartta bilgisayarda USB üzerinden çalışmaktadır AT89C5131A Mikrodenetleyici Geliştirme Kartının Bilgisayara Tanıtılması ve Arayüz ile Programlanması AT89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartı üzerinde iki kristalli bir osilatör bulunmaktadır. Mikrodenetleyici geliştirme kartı üzerinde bulunan ikili dip anahtar yardımıyla bu kristallerden bir tanesi seçilmelidir. Hiç seçilmeme veya ikisinin de seçilme durumlarına dikkat edilmesi gerekir. Mikrodenetleyici geliştirme kartı bilgisayara bağlanmadan önce dışarıdan harici besleme gerilimiyle beslenmelidir. Daha sonra kart programlama moduna alınmalıdır. Bunun için sırasıyla kart üzerinde bulunan reset butonuna ve psen butonuna basılır. Her iki butona sırasıyla basıldıktan sonra önce reset daha sonra psen butonu bırakılır. Bu işlemlerden sonra kart programlama moduna alınmıştır. Bu işlemler yapılmadan kart direk olarak bilgisayara bağlanırsa, Donanım Tanınmadı hata mesajı ile karşılaşılır. Bu durumda kartı USB bağlantısından ayırıp, yukarıdaki işlem sırasını tekrarlamak gerekir. Mikrodenetleyici geliştirme kartı her programlamada USB bağlantısından çıkarılmalı, kart programlama moduna alınmalı ve daha sonra USB bağlantısı yeniden gerçekleştirilmelidir. AT89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartının bilgisayara tanıtılmasında Atmel firmasının flip programı kullanılmaktadır. Bu program Atmel firmasının resmi internet sitesinden ücretsiz olarak temin edilebilir. Flip programı bilgisayara kurulduktan sonra program içerisindeki USB klasöründe geliştirme kartı için gereken USB sürücü dosyaları bulunmaktadır. Geliştirme kartı ilk defa bilgisayara bağlandığında yeni donanım bulundu mesajı ile karşılaşılır. Açılan Yeni Donanım Bulma Sihirbazı penceresindeki adımlar takip edilerek geliştirme kartı bilgisayara tanıtılmış olur.

88 72 Şekil 7.1. Yeni donanım bulma sihirbazı işlem-1 Şekil 7.1 deki Yeni Donanım Bulma Sihirbazı penceresinde Hayır bu kez değil seçeneği işaretlenip İleri butonu seçilmelidir. İleri butonu seçildiğinde Şekil 7.2 deki pencere ekrana gelir. Bu pencerede Listeden ya da belli bir konumdan yükle seçeneği işaretlenmeli ve ileri butonu seçilmelidir. Şekil 7.2. Yeni donanım bulma sihirbazı işlem-2 Sıradaki, Şekil 7.3 de gelen pencereden Gözat butonu seçilerek Atmel Flip programının içindeki USB sürücü dosyalarının bulunduğu klasör seçilmelidir. İleri butonu seçildiğinde geliştirme kartı için gereken USB sürücü dosyaları yüklenerek mikrodenetleyici geliştirme kartı bilgisayara tanıtılmış olur. Şekil 7.3. Yeni donanım bulma sihirbazı işlem-3

89 73 Şekil 7.4. Yeni donanımın tanıtılması Geliştirme kartı sorunsuz bir şekilde bilgisayara tanıtıldığında Şekil 7.4 te olduğu gibi aygıt yöneticisinde AT89C5131A mikrodenetleyici geliştirme kartı görülür. Mikrodenetleyici geliştirme kartına hex dosyaları flip programı ile yüklenmektedir. Burada flip programı direk olarak çalıştırılmamaktadır. Hazırlanan arayüz programıyla, arka planda çalıştırılarak hex dosyalarının yüklenmesi gerçekleştirilmektedir. Bu sebeple kullanıcının flip programının kullanımını bilmesine gerek yoktur. Hazırlanan arayüz programı bu işlemi kolay ve pratik bir şekilde gerçekleştirmektedir. Arka planda bu yükleme işleminin yapılabilmesi için flip programının bulunduğu klasör olan C:\Program Files (x86)\atmel\flip 3.4.7\bin klasöründeki batchisp.exe program dosyası kullanılmaktadır. Komut satırı ortamında batchisp komutu ile birlikte kullanılan parametreler şunlardır: -device: Üzerinde çalışılacak işlemci bu parametre ile belirlenir. -deviceat89c5131a -hardware: Mikrodenetleyici Geliştirme Kartı ile bilgisayarın hangi porttan haberleşeceği bu parametre ile belirlenir. Bu parametre ile beraber USB, COM1, COM2,, LPT1, ifadelerinden biri kullanılmalıdır. -hardware USB

90 74 -operation: Seçilen işlemciye yapılacak işlemlerin belirtildiği parametredir. Bu parametre ile beraber kullanılan erasef ifadesi işlemecinin program belleğini silmek için, load buffer ornek.hex program verify start noreset 0000 ifadesi ornek.hex adındaki hex dosyasını mikrodenetleyicinin program belleğine 0000 adresinden itibaren doğrulayarak ve reset işlemi yapmadan yüklemek için kullanılır. -operation erase F load buffer ornek.hex program verify start noreset logf: Hex dosyası yükleme işlemi esnasında işlemlerin başarılı olup olmadığı konusunda bir günlük tutarak belirtilen metin dosyasına yazar. Bu sayede işlemin başarılı olup olmadığını anlarız. -logf sonuc.txt Mikrodenetleyiciye hex dosyası yüklemek için gereken komut satırının tam hali aşağıda verilmiştir: batchisp-deviceat89c5131a -hardware USB operation erase F load buffer ornek.hex program verify start noreset logf d:\sonuc.txt Bu komut satırı arayüzden, kullanıcının bilmesine gerek kalmadan aşağıdaki C# komutlarıyla çalıştırılmaktadır. System.Diagnostics.Process.Start(@"C:\\Program Files (x86)\\atmel\\flip 3.4.7\\bin\\batchisp.exe", string.concat(@"-device ", aktif_islemci.text.tolower(), " - hardware USB operation erase F loadbuffer ", textbox1.text, " program verify start noreset logf \"D:\\sonuc.txt\"")); 7.2. CollRunner-II CPLD Kartının Arayüz ile Programlanması CoolRunner-II CPLD kartının programlanması Xilinx firmasına ait ISE Design Suite programı ile gerçekleştirilmektedir. Mikrodenetleyici geliştirme kartının programlanmasında kullanılan flip programında olduğu gibi ISE Design Suite programı da arayüz yardımıyla arka planda çalıştırılmaktadır. Bu sebeple kullanıcının ISE Design Suite programının kullanımını bilmesine gerek yoktur. Hazırlanan arayüz programı bu işlemi kolay ve pratik bir şekilde gerçekleştirmektedir.

91 75 CPLD kartı, seçilen deneye göre anahtarlama kartının uygun anahtarlamayı yapabilmesi için gereken giriş kodlarını oluşturmaktadır. Bu kodlar ISE Design Suite programı yardımıyla oluşturulan jed uzantılı dosyaların içeriğinde bulunmaktadır. Bu yüzden öncelikli olarak yapılacak deneylere göre, ISE Design Suite programı yardımıyla bu jed uzantılı dosyaların oluşturulması gerekir. Arayüz programı, ISE Design Suite programını arka planda çalıştırarak seçilen deneye göre kullanılması gereken jed uzantılı dosyayı CPLD karta yükler XILINX programı yardımıyla jed uzantılı dosyaların oluşturulması Gerçekleştirilen sistemde led, buton-led, buton-7 parçalı gösterge, buton-lcd displey, tuş takımı-7 parçalı gösterge, tuş takımı-lcd displey olmak üzere 6 çeşit deney tasarımı düşünülmüş ve donanım buna uygun olarak hazırlanmıştır. Bu sebeple her çeşit deney tasarımı için jed uzantılı dosyaların oluşturulması gerekir. Örneğin led.jed dosyasının oluşturulması için yapılması gereken işlemler aşağıda detaylı bir şekilde anlatılmıştır. Diğer jed uzantılı dosyalar aynı yöntemle oluşturulmuştur. Öncelikle ISE Design Suite programı açılır. Bunun için C:\Xilinx\14.7\ISE_DS\ISE\bin\ntklasöründeki ise.exe dosyası yada masa üstündeki kısayol çalıştırılır. Program çalıştığında Şekil 7.5 teki çalışma ekranı görüntülenir. Şekil 7.5. ISE Design Suite programı çalışma ekranı

92 76 Çalışma ekranında File menüsü altındaki New Project seçilirerek Şekil 7.6 daki ekrana gelinir. Aynı işlem Project commands bölümündeki New Project sekmesi seçilerek de gerçekleştirilebilir. Gelen pencerede Name kısmına proje ismi olarak led yazılır. Location ve Working Directory bölümlerinde projenin kaydedileceği dizinler seçilir. Şekil 7.6. ISE Design Suite programında proje oluşturma Pencerenin alt kısmında bulunan Top-level source type kısmında HDL seçeneğinin seçili olmasına dikkat edilmelidir. Şekil 7.7 deki Next seçilerek proje oluşturulur. Şekil 7.7. Proje ayarlarını oluşturma-1

93 77 Ekrana gelen Project Settings penceresinden proje ayarları gerçekleştirilir. Bu pencerede Family bölümünde CoolRunner2, Device bölümünde XC2C256 ve Package bölümünde TQ144 özelliklerinin seçilmesi gerekir. Bu özellikler kullandığımız kartın özellikleridir. Next seçilir. Şekil 7.8 deki, yapılan ayarlamaların gösterildiği Project Summary penceresi ekrana gelir. Finish seçilerek proje oluşturma tamamlanır. Şekil 7.8. ISE Proje ayarlarını oluşturma-2 Şekil 7.9. ISE Projeye VHDL modül ekleme-1 Oluşturulan projeye VHDL modül eklenmesi gerekir. Bunun için Hierarcy bölümünde led üzerinde farenin sağ tuşu tıklanır. Şekil 7.9 daki pencerede New Source seçilir.

94 78 Şekil ISE Projeye VHDL modül ekleme-2 Karşımıza gelen Şekil 7.10 daki pencereden VHDL Module seçilir. Add to Project seçeneğinin işaretlenmesi gerekir. Bu sayede modül projeye eklenir. Next seçilir. Şekil ISE Port ismi ve yönlendirme tanımlamaları-1 Karşımıza gelen Şekil 7.11 deki pencerede CPLD kartta kullanılacak port isimleri ve yönlendirme işlemleri (in-out giriş-çıkış) gerçekleştirilir. Pencerede ilgili satırlar tanımlandıktan sonra Next seçilir.

95 79 Şekil ISE Port ismi ve yönlendirme tanımlamaları-2 Yapılan ayarlamaların durumunu gösteren Şekil 7.12 deki bilgi penceresi ekrana gelir. Herhangi bir düzenleme yapılacaksa Back seçeneği ile bir önceki pencereye dönülerek gereken düzeltmeler yapılabilir. Yapılan ayarlamalarda herhangi bir hata yok ise Finish seçeneği seçilir. Led.vhd dosyası oluşturularak projeye eklenir. Şekil Port çıkışlarının ayarlanması Port ismi ve yönlendirmeler yapıldıktan sonra Şekil 7.13 deki begin ve end Behavioral satırları arasına port atamalarının yapılması gerekir. Örneğin J1_1 - J1_10 portlarına

96 80 sırasıyla 1-0 değerlerini atamak istediğimizde Şekil 7.14 de görülen komut satırlarının yazılması gerekir. Şekil Port atamalarının yapılması Şekil Sentezleme işleminin yapılması-1 Port atama işlemlerinden sonra Şekil 7.15 deki Implement Design altında bulunan Synthesize-XST seçeneği fare ile çift tıklanarak çalıştırılır. Herhangi bir hata yoksa pencerenin sol alt köşesinde bulunan console kısmında Process Synthesize XST

97 81 completed successfully mesajı görüntülenir. Bu mesaj işlemin başarılı bir şekilde tamamlandığını göstermektedir. Şekil 7.15 de bu işlem görülmektedir. Şekil Sentezleme işleminin yapılması-2 Sentezleme işleminden sonra, isim verilen port uçlarıyla entegre pin uçlarının eşleştirilmesi gerekir. Bunun için User Constraints altındaki Floorplan IO Pre-Synthe seçeneğinin seçilmesi gerekir. Bu seçimden sonra ucf uzantılı dosyanın oluşturulacağı ve projeye ekleneceği bilgisinin yer aldığı mesaj kutusu ekrana gelir. Şekil 7.16 da görülen pencerede Yes seçeneği seçilir.

98 82 Şekil Verilen port ismi ve entegre uçlarının eşleştirilmesi Bölüm 4 deki Şekil 4.9 da belirtilen CoolRunner-II CPLD kartı I/O şemasındaki entegre uç numaraları, Şekil 7.17 de Design Object List I/O Pins kısmındaki Loc satırlarına yazılarak, port isimleri ile entegre uçları eşleştirilmiş olur. File menüsündeki Save seçilerek kaydedilir. Bu işlemden sonra led.ucf dosyası oluşturularak projeye eklenir. Şekil Led.ucf dosyası seçildiğindeki eşleştirme sonucu Led.ucf dosyası seçildiğinde verilen port ismi ve eşleşen entegre uç numaraları Şekil 7.18 de olduğu gibi pencerede görüntülenir.

99 83 Şekil Tasarım aşamaları Hierarchy bölümünde led Behavioral (led.vhd) seçilerek tasarım aşamalarına devam edilir. Processes bölümündeki Translate, Fit, Generate Programming File seçenekleri sırası ile seçilir. İşlemler tamamlandığında her birisi için Console bölümünde..completed successfully mesajları görüntülenir. Aynı zamanda Processes bölümünde Şekil 7.19 da olduğu gibi tamamı yeşil olarak renklenir. Projenin kaydedildiği klasörde led.jed dosyası oluşur. Arayüz ile yapılabilecek bütün deney bağlantılarına uygun anahtarlama sinyallerini üretecek jed uzantılı dosyalar yukarıda anlatıldığı şekilde oluşturulmuştur. Paralel deney modüllerinin anahtarlanması için gereken sinyallerin üretilmesinde Çizelge 7.1 deki donanımsal bağlantıdan faydalanılmıştır.

100 84 Çizelge 7.1. Paralel deney modülleri donanımsal bağlantıları CPLD Mikrodenetleyici Anahtarlama Paralel deney modülleri Kartı geliştirme kartı kartı çıkışları çıkışları çıkışları J1-J2 Port 3 Çıkış-12 Çıkış-11 Çıkış-10 LCD ve 7 parçalı gösterge kontrol uçları J3-J4 Port 2 Çıkış-09 Çıkış-08 Tuş takımı Çıkış-07 Buton GPO1-16 Port 1 Çıkış-06 LCD Data uçları Çıkış-05 7 Parçalı gösterge data uçları Çıkış-04 Led GPO17-32 Çıkış-03 Çıkış-02 Çıkış-01 Örneğin paralel deney modülündeki ledler, anahtarlama kartının 4 nolu çıkışına bağlıdır. Mikrodenetleyicinin port-1 çıkışı anahtarlama kartı tarafından çıkış-4, çıkış-5 ve çıkış-6 ya çoğullanmaktadır. Port-1 in çıkış-4 e bağlanabilmesi için CPLD kartın GPO1-16 nolu uçlarının ayarlanması gerekir. Bunun için gerekli değerler Çizelge 7.2 de verilmiştir. Çizelge 7.2. Led deneyi için gereken CPLD çıkışları Led Deneyi J1_1<= 0 ; J2_1<= 0 ; J3_1<= 0 ; J4_1<= 0 ; GPO_1<= 0 ; GPO_9<= 0 ; GPO_17<= 0 ; GPO_25<= 0 ; J1_2<= 0 ; J2_2<= 0 ; J3_2<= 0 ; J4_2<= 0 ; GPO_2<= 1 ; GPO_10<= 1 ; GPO_18<= 0 ; GPO_26<= 0 ; J1_3<= 0 ; J2_3<= 0 ; J3_3<= 0 ; J4_3<= 0 ; GPO_3<= 0 ; GPO_11<= 0 ; GPO_19<= 0 ; GPO_27<= 0 ; J1_4<= 0 ; J2_4<= 0 ; J3_4<= 0 ; J4_4<= 0 ; GPO_4<= 1 ; GPO_12<= 1 ; GPO_20<= 0 ; GPO_28<= 0 ; J1_7<= 0 ; J2_7<= 0 ; J3_7<= 0 ; J4_7<= 0 ; GPO_5<= 0 ; GPO_13<= 0 ; GPO_21<= 0 ; GPO_29<= 0 ; J1_8<= 0 ; J2_8<= 0 ; J3_8<= 0 ; J4_8<= 0 ; GPO_6<= 1 ; GPO_14<= 1 ; GPO_22<= 0 ; GPO_30<= 0 ; J1_9<= 0 ; J2_9<= 0 ; J3_9<= 0 ; J4_9<= 0 ; GPO_7<= 0 ; GPO_15<= 0 ; GPO_23<= 0 ; GPO_31<= 0 ; J1_10<= 0 ; J2_10<= 0 ; J3_10<= 0 ; J4_10<= 0 ; GPO_8<= 1 ; GPO_16<= 1 ; GPO_24<= 0 ; GPO_32<= 0 ; Diğer deneyler için CPLD kartının çıkışlarının olması gereken değerleri aşağıdaki Çizelge 7.3, Çizelge 7.4, Çizelge 7.5, Çizelge 7.6 ve Çizelge 7.7 de verilmiştir. Çizelge 7.3. Led-buton deneyi için gereken CPLD çıkışları Led-Buton Deneyi J1_1<= 0 ; J2_1<= 0 ; J3_1<= 0 ; J4_1<= 0 ; GPO_1<= 0 ; GPO_9<= 0 ; GPO_17<= 0 ; GPO_25<= 0 ; J1_2<= 0 ; J2_2<= 0 ; J3_2<= 1 ; J4_2<= 1 ; GPO_2<= 1 ; GPO_10<= 1 ; GPO_18<= 0 ; GPO_26<= 0 ; J1_3<= 0 ; J2_3<= 0 ; J3_3<= 0 ; J4_3<= 0 ; GPO_3<= 0 ; GPO_11<= 0 ; GPO_19<= 0 ; GPO_27<= 0 ; J1_4<= 0 ; J2_4<= 0 ; J3_4<= 1 ; J4_4<= 1 ; GPO_4<= 1 ; GPO_12<= 1 ; GPO_20<= 0 ; GPO_28<= 0 ; J1_7<= 0 ; J2_7<= 0 ; J3_7<= 0 ; J4_7<= 0 ; GPO_5<= 0 ; GPO_13<= 0 ; GPO_21<= 0 ; GPO_29<= 0 ; J1_8<= 0 ; J2_8<= 0 ; J3_8<= 1 ; J4_8<= 1 ; GPO_6<= 1 ; GPO_14<= 1 ; GPO_22<= 0 ; GPO_30<= 0 ; J1_9<= 0 ; J2_9<= 0 ; J3_9<= 0 ; J4_9<= 0 ; GPO_7<= 0 ; GPO_15<= 0 ; GPO_23<= 0 ; GPO_31<= 0 ; J1_10<= 0 ; J2_10<= 0 ; J3_10<= 1 ; J4_10<= 1 ; GPO_8<= 1 ; GPO_16<= 1 ; GPO_24<= 0 ; GPO_32<= 0 ;

101 85 Çizelge 7.4. Buton-7 parçalı gösterge deneyi için gereken CPLD çıkışları Buton - 7 Parçalı Gösterge Deneyi J1_1<= 0 ; J2_1<= 0 ; J3_1<= 0 ; J4_1<= 0 ; GPO_1<= 1 ; GPO_9<= 1 ; GPO_17<= 0 ; GPO_25<= 0 ; J1_2<= 0 ; J2_2<= 1 ; J3_2<= 1 ; J4_2<= 1 ; GPO_2<= 0 ; GPO_10<= 0 ; GPO_18<= 0 ; GPO_26<= 0 ; J1_3<= 0 ; J2_3<= 0 ; J3_3<= 0 ; J4_3<= 0 ; GPO_3<= 1 ; GPO_11<= 1 ; GPO_19<= 0 ; GPO_27<= 0 ; J1_4<= 0 ; J2_4<= 1 ; J3_4<= 1 ; J4_4<= 1 ; GPO_4<= 0 ; GPO_12<= 0 ; GPO_20<= 0 ; GPO_28<= 0 ; J1_7<= 0 ; J2_7<= 0 ; J3_7<= 0 ; J4_7<= 0 ; GPO_5<= 1 ; GPO_13<= 1 ; GPO_21<= 0 ; GPO_29<= 0 ; J1_8<= 0 ; J2_8<= 0 ; J3_8<= 1 ; J4_8<= 1 ; GPO_6<= 0 ; GPO_14<= 0 ; GPO_22<= 0 ; GPO_30<= 0 ; J1_9<= 0 ; J2_9<= 0 ; J3_9<= 0 ; J4_9<= 0 ; GPO_7<= 1 ; GPO_15<= 1 ; GPO_23<= 0 ; GPO_31<= 0 ; J1_10<= 0 ; J2_10<= 0 ; J3_10<= 1 ; J4_10<= 1 ; GPO_8<= 0 ; GPO_16<= 0 ; GPO_24<= 0 ; GPO_32<= 0 ; Çizelge 7.5. Tuş takımı-7 parçalı gösterge deneyi için gereken CPLD çıkışları Tuş Takımı - 7 Parçalı Gösterge Deneyi J1_1<= 0 ; J2_1<= 0 ; J3_1<= 1 ; J4_1<= 1 ; GPO_1<= 1 ; GPO_9<= 1 ; GPO_17<= 0 ; GPO_25<= 0 ; J1_2<= 0 ; J2_2<= 1 ; J3_2<= 0 ; J4_2<= 0 ; GPO_2<= 0 ; GPO_10<= 0 ; GPO_18<= 0 ; GPO_26<= 0 ; J1_3<= 0 ; J2_3<= 0 ; J3_3<= 1 ; J4_3<= 1 ; GPO_3<= 1 ; GPO_11<= 1 ; GPO_19<= 0 ; GPO_27<= 0 ; J1_4<= 0 ; J2_4<= 1 ; J3_4<= 0 ; J4_4<= 0 ; GPO_4<= 0 ; GPO_12<= 0 ; GPO_20<= 0 ; GPO_28<= 0 ; J1_7<= 0 ; J2_7<= 0 ; J3_7<= 1 ; J4_7<= 1 ; GPO_5<= 1 ; GPO_13<= 1 ; GPO_21<= 0 ; GPO_29<= 0 ; J1_8<= 0 ; J2_8<= 0 ; J3_8<= 0 ; J4_8<= 0 ; GPO_6<= 0 ; GPO_14<= 0 ; GPO_22<= 0 ; GPO_30<= 0 ; J1_9<= 0 ; J2_9<= 0 ; J3_9<= 1 ; J4_9<= 1 ; GPO_7<= 1 ; GPO_15<= 1 ; GPO_23<= 0 ; GPO_31<= 0 ; J1_10<= 0 ; J2_10<= 0 ; J3_10<= 0 ; J4_10<= 0 ; GPO_8<= 0 ; GPO_16<= 0 ; GPO_24<= 0 ; GPO_32<= 0 ; Çizelge 7.6. Buton-LCD deneyi için gereken CPLD çıkışları Buton LCD Deneyi J1_1<= 0 ; J2_1<= 0 ; J3_1<= 0 ; J4_1<= 0 ; GPO_1<= 1 ; GPO_9<= 1 ; GPO_17<= 0 ; GPO_25<= 0 ; J1_2<= 0 ; J2_2<= 0 ; J3_2<= 1 ; J4_2<= 1 ; GPO_2<= 1 ; GPO_10<= 1 ; GPO_18<= 0 ; GPO_26<= 0 ; J1_3<= 0 ; J2_3<= 0 ; J3_3<= 0 ; J4_3<= 0 ; GPO_3<= 1 ; GPO_11<= 1 ; GPO_19<= 0 ; GPO_27<= 0 ; J1_4<= 1 ; J2_4<= 0 ; J3_4<= 1 ; J4_4<= 1 ; GPO_4<= 1 ; GPO_12<= 1 ; GPO_20<= 0 ; GPO_28<= 0 ; J1_7<= 0 ; J2_7<= 0 ; J3_7<= 0 ; J4_7<= 0 ; GPO_5<= 1 ; GPO_13<= 1 ; GPO_21<= 0 ; GPO_29<= 0 ; J1_8<= 1 ; J2_8<= 0 ; J3_8<= 1 ; J4_8<= 1 ; GPO_6<= 1 ; GPO_14<= 1 ; GPO_22<= 0 ; GPO_30<= 0 ; J1_9<= 0 ; J2_9<= 0 ; J3_9<= 0 ; J4_9<= 0 ; GPO_7<= 1 ; GPO_15<= 1 ; GPO_23<= 0 ; GPO_31<= 0 ; J1_10<= 1 ; J2_10<= 0 ; J3_10<= 1 ; J4_10<= 1 ; GPO_8<= 1 ; GPO_16<= 1 ; GPO_24<= 0 ; GPO_32<= 0 ; Çizelge 7.7. Tuş takımı-lcd deneyi için gereken CPLD çıkışları Tuş Takımı LCD Deneyi J1_1<= 0 ; J2_1<= 0 ; J3_1<= 1 ; J4_1<= 1 ; GPO_1<= 1 ; GPO_9<= 1 ; GPO_17<= 0 ; GPO_25<= 0 ; J1_2<= 0 ; J2_2<= 0 ; J3_2<= 0 ; J4_2<= 0 ; GPO_2<= 1 ; GPO_10<= 1 ; GPO_18<= 0 ; GPO_26<= 0 ; J1_3<= 0 ; J2_3<= 0 ; J3_3<= 1 ; J4_3<= 1 ; GPO_3<= 1 ; GPO_11<= 1 ; GPO_19<= 0 ; GPO_27<= 0 ; J1_4<= 1 ; J2_4<= 0 ; J3_4<= 0 ; J4_4<= 0 ; GPO_4<= 1 ; GPO_12<= 1 ; GPO_20<= 0 ; GPO_28<= 0 ; J1_7<= 0 ; J2_7<= 0 ; J3_7<= 1 ; J4_7<= 1 ; GPO_5<= 1 ; GPO_13<= 1 ; GPO_21<= 0 ; GPO_29<= 0 ; J1_8<= 1 ; J2_8<= 0 ; J3_8<= 0 ; J4_8<= 0 ; GPO_6<= 1 ; GPO_14<= 1 ; GPO_22<= 0 ; GPO_30<= 0 ; J1_9<= 0 ; J2_9<= 0 ; J3_9<= 1 ; J4_9<= 1 ; GPO_7<= 1 ; GPO_15<= 1 ; GPO_23<= 0 ; GPO_31<= 0 ; J1_10<= 1 ; J2_10<= 0 ; J3_10<= 0 ; J4_10<= 0 ; GPO_8<= 1 ; GPO_16<= 1 ; GPO_24<= 0 ; GPO_32<= 0 ; Deney seti üzerinde led deneyinin gerçekleştirilmesi için gerekli anahtarlamanın yapılabilmesini sağlayacak led.jed dosyasının CPLD karta yüklenmesi gerekir. Bunun için Processes bölümünde Configure Target Device altındaki Manage Configuration Project(iMPACT) seçeneği seçilir. Açılan pencerede Boundary Scan seçilir. Gelen penceredeki Right click to Add Device or Initalize JTAG chain mesajı üzerinde fare sağ tuşu tıklanır. Gelen penceredeki Add Xilinx Device seçilir. Bu işlemler Şekil 7.20 de gösterilmektedir.

102 86 Şekil Led.jed dosyasının CPLD karta yüklenmesi-1 Şekil Led.jed dosyasının CPLD karta yüklenmesi-2 Add Xilinx Device seçeneği seçildikten sonra gelen Şekil 7.21 deki pencerede led.jed dosyasının bulunduğu klasör belirtilerek led.jed dosyası işaretlenir.

103 87 Şekil Led.jed dosyasının CPLD karta yüklenmesi-3 Şemadaki entegre sembolü üzerinde farenin sağ tuşu tıklanır. Şekil 7.22 deki açılan pencerede Program seçilir. Şekil 7.23 de görüldüğü gibi Led.jed dosyası CPLD karta yüklenir. Şekil Led.jed dosyasının CPLD karta yüklenmesi-4 Arayüz ile deney yapıldığında, bu deneye uygun bağlantıyı sağlayacak anahtarlama sinyallerinin oluşması için gerekli jed uzantılı dosyanın CPLD karta yüklenmesi işlemi arka planda impact.exe programı sayesinde gerçekleştirilir. Impact programı

104 88 C:\Xilinx\14.7\ISE_DS\ISE\bin\nt64 klasöründe bulunmaktadır. Jed dosyasını CPLD karta yükleme işlemi için öncelikle her jed dosyası için bir cmd uzantılı dosyanın oluşturulması gerekir. Bu cmd uzantılı dosyaların içerisinde aşağıdaki komutlar olmalıdır. --- led.cmd --- setmode -bscan setcable -p auto adddevice -p 1 -file d:\xilinx\led\led.jed program -e -v -p 1 quit Bu komutlar her hangi bir metin editöründe yazılır ve uzantısı cmd olarak kaydedilir. Bu komutlarla, bağlantının nasıl yapılacağı ve hangi jed dosyasının CPLD karta nasıl yükleneceği anlatılmaktadır. Diğer jed uzantılı dosyalara ait olan cmd uzantılı dosyalarda da bire bir aynı komutlar olmakla birlikte sadece jed dosyasının adı ve bulunduğu klasör bilgisi farklılık göstermektedir. Bu şekilde bütün cmd uzantılı dosyalar oluşturulduktan sonra, yapılacak deneye uygun bağlantının gerçekleştirilebilmesi için ilgili cmd dosyasının aşağıdaki şekilde çalıştırılması gerekir. impact -batch led.cmd Bu komut satırı arayüz ile aşağıdaki şekilde çalıştırılır. System.Diagnostics.Process.Start(@"C:\\Xilinx\\14.7\\ISE_DS\\ISE\\bin\\nt64\\impact.exe ", "-batch d:\\xilinx\\led.cmd"); Bu işlemle led.jed dosyası CPLD karta yüklenerek arayüzde seçilen deneye uygun anahtarlama sinyalleri üretilmiştir. Bu sayede kullanılacak olan donanımlar mikrodenetleyici geliştirme kartının portlarıyla bağlantı kurmuş olur. Bu bağlantı işleminden sonra mikrodenetleyiciye, ilgili deneye ait daha önceden yüklenen hex uzantılı dosya ile deney çalıştırılmaya hazır hale gelir.

105 89 8. SONUÇ VE ÖNERİLER Günümüzde hemen hemen her alanda kullanılan mikrodenetleyicileri, eğitimde daha aktif olarak kullanabilmek ve laboratuvar uygulamalarında öğrenim aşamalarını kolaylaştırmak amacıyla bu deney seti tasarlanmıştır. Tasarlanan bu deney seti, klasik deney setlerindeki uygulama devreleri ile mikrodenetleyici arasındaki bağlantıların kablolarla veya dipanahtarlarla sağlanması dolayısıyla oluşan zaman kaybını ortadan kaldırmaktadır. Bu sayede ders saati süresince daha çok deney yapılabilme imkânı doğmaktadır. Ayrıca yapılacak her deney için donanım bağlantılarının yeniden gerçekleştirilmesi, zamanla dip anahtarların mekaniksel olarak bozulmalarına, kabloların soketlere sürekli takılıp çıkartılması da soketlerin fiziki yapılarının değişmesine sebep olmaktadır. Zaman kaybının yanında yanlış bağlantı yapılabilme ihtimalinden dolayı kullanıcıların deney setindeki malzemelere zarar verme riski de artmaktadır. Gerçekleştirilen bu deney seti ile kullanıcı hatalarından kaynaklanan arızalanma riskleri de ortadan kaldırılmıştır. Bu çalışmada deney modülleri sınırlı sayıda tutulmuştur. Deney modüllerinin sayısı artırılarak, deney çeşitliliği de artırılabilir.

106 90

107 91 KAYNAKLAR 1. Engin, M., Engin, D. (2007). Mikroişlemciler Dersi Laboratuvarı İçin Yeni Deney seti Tasarımı. C B Ü Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 2(8), Montanez, E. (2005, June). Microcontrollers in education: embedded controleverywhere and everyday. In Proc. of American Society for Engineering Education Annual Conference & Exposition. 3. Bay, Ö.F., Görgünoğlu, S. (2002) Ailesi Mikrodenetleyici Eğitim Setinin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi. Politeknik Dergisi, 5(3), Kaya, A. (2006). Mikroişlemciler ve Mikrodenetleyiciler Dersinin Bilgisayar Destekli Eğitime Uyarlanması, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, Korkmaz, K. (1992) Mikrodenetleyici Sisteminin Eğitim Düzeneğinin Tasarlanması, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Önsoy, C. (1994). Bilgisayar Destekli Eğitimde Z-80 Mikroişlemcisinin Animasyon İle Öğretimi, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkeli, B. (1995). Intel MC8051 Mikrodenetleyicisinin PC'de Simülasyon ile Eğitimi. (8051 Simülatörü), Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Süslü, İ. H. (1995). Intel MC8096 Mikrodenetleyicisinin PC'de Simülasyon ile Eğitimi. (8096 Simülatörü), Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Özkan, M. S. (1995). Intel MC68000 Mikrodenetleyicisinin PC'de Simülasyon ile Eğitimi. (68000 Simülatörü), Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Nartkaya, M. (1996). Intel 8085 mikroişlemcisinin simülasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyon, Küçük, S. (1998). PIC 16C65 Serisi Mikrokontrolörün PC de Simülasyon ile Eğitimi, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Toker, K. (1999). MICROCHIP PIC16C84 Mikrodenetleyicisinin Eğitim ve Geliştirme Kitinin Hazırlanması, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Gökozan, H. (1999). PIC Mikrodenetleyici Tabanlı Deney Modülleri Tasarımı ve Yapımı, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 1-2.

108 Bestel, E. B. (2000). Mikroişlemci Mimarisi için Bilgisayar Destekli Bir Eğitim Aracı, Yüksek Lisans Tezi, Boğaziçi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Topaloğlu, N. (2002). PC tabanlı fonksiyonel mikroişlemci simülatörü tasarımı ve gerçekleştirilmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Temizsoylu, C. (2002). PIC Mikrokontrolörler İçin Deney Seti Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, Korol, B. (2003). PIC mikrodenetleyicileri ve uygulama geliştirme kartı, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, Gündüz, F. (2004). Mikrodenetleyici eğitim seti tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Taşdelen, K. (2004). Mühendislik Eğitimi için İnternete Dayalı, İnteraktif, Sanal Mikrodenetleyici Laboratuvar Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, Köse, E. (2005) Mikroişlemci Eğitim Deney Seti, Yüksek Lisans Tezi, Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, Şerbetçi, H. (2005). Endüstri Meslek Liseleri Elektrik Bölümü İçin PIC 16F84 Mikrodenetleyici Eğitim Programı ve Deney Setinin Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Güney, N. (2006) Mikrodenetleyicisi İçin İşlevsel Tabanlı Benzetim Programı Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, Arslan, Ş. (2006). MEGEP Kapsamında Mikrodenetleyicilerle Dijital İşlemler Modülü Eğitim Programı ve Deney Setinin Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Durdu, G. (2008). WEB Tabanlı Uzaktan Kontrollü Mikrodenetleyici Laboratuvarının Gerçekleştirilmesi, Doktora Tezi,Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,Sakarya, Bakırcılar, S. (2012). Programlanabilir CPLD Tabanlı Akıllı Mikrodenetleyici Eğitim Seti Tasarımı ve Uygulaması, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, İnternet: Dimanalata, Lenmor L. Dones, Agustin Ace, P. Legaspi, Jon Jon, R. Paderna, Romeo III, B. PC Based Microcontroller Programmer and Training Kit m%2f2013%2f09%2fpcbmptk.pdf&date= , Son Erişim Tarihi: Balid, W., Abdulwahed, M. (2014). Development of an educationally oriented opensource embedded systems laboratory kit: a hybrid hands-on and virtual

109 93 experimentation approach. International Journal of Electrical Engineering Education, 51(4), Striegel, A. ve Rover, D. (2002). Enhancing Student Learning in an Introductory Embedded Systems Laboratory. 32nd ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference, 11(11), Lim, H., Yu, H., & Suh, T. (2012). Using virtual platform in embedded system education. Computer Applications in Engineering Education, 20(2), Stoltz, T., Paulik, M., Al-Holou, N. (2005). A Microcontroller Laboratory Hardware Platform for the Academic Environment: The UDM-EVB. Proceedings Frontiers in Education 35th Annual Conference, S2G. 31. XUAN, H. P. (2012). MC68000 Microprocessor Stand Alone Educational Board, Master's Thesis, Malaysia Faculty of Electrical and Electronics Engineering, Pahang, Li, Y. (2007). Teaching embedded systems using a modular-approach microcontroller training kit. World Transactions on Engineering and Technology Education, 6(1), Özcerit, A. T., Çakıroğlu, M., Bayılmış, C. (2005) Mikrodenetleyici Uygulamaları (1.Baskı). İstanbul: Papatya Yayınevi, İnternet: Balım, M. A.. Mikrodenetleyiciler nasıl çalışır?. URL: webcitation.org/query?url=http%3a%2f%2fwww.alperbalim.com%2f&date= Son Erişim Tarihi: İnternet: Altaş Yayıncılık ve Elektronik. Atmel AVR MikroDenetleyici Eğitim Seti (MDS-A2) URL: %2F%2F A2%2CPR-84.html&date= Son Erişim Tarihi: İnternet: GND Teknik. GP01 Mikrodenetleyici Eğitim Seti Microchip PIC URL: Son Erişim Tarihi: İnternet: Altaş Yayıncılık, ve Elektronik. PIC PROG/DEKA V URL: FPIC-PROGDEKA-V5%2CPR-49.html&date= , Son Erişim tarihi: İnternet: ATMEL. AT89C5131A-L URL: /query?url=http%3a%2f%2fwww.atmel.com%2fimages%2fdoc4338.pdf&date= , Son Erişim Tarihi: Kıymaz, S.(2005). CPLD Deney Seti Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, İnternet: DIGILENT. CoolRunner-II Starter Board Reference Manual URL:

110 94.com %2F_media%2Fcoolrunner-ii%3Acoolrunner-ii_rm.pdf&date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: XILINX. XC2C256 CoolRunner-II CPLD URL: %2Fdocumentation%2Fdata_sheets%2Fds094.pdf&date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: TEXAS INSTRUMENTS. TS5A Ω SP3T Bidirectional Analog Switch 5-V/3.3-V Single-Channel 3:1 Multiplexer and Demultiplexer URL: Fds%2Fsymlink%2Fts5a3359.pdf&. date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: TEXAS INSTRUMENTS. PCF8574 Remote 8-Bit I/O Expander for I 2C Bus URL: /query?url=http%3a%2f%2fwww.ti.com%2flit%2fds%2fsymlink%2fpcf8574.pdf &date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: MICROCHIP. 16-Bit I/O Expander with Serial Interface URL: nloads%2fen%2fdevicedoc%2f21952b.pdf&date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: ON Semiconductor. 1-Kb, 2-Kb, 4-Kb, 8-Kb and 16-Kb I2C CMOS Serial EEPROM URL: /query?url=http%3a%2f%2fwww.onsemi.com%2fpub_link%2fcollateral%2fcat 24C01-D.PDF&date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: NXP. Clock and calendar with 240 x 8-bit RAM URL: %2Fdocuments%2Fdata_sheet%2FPCF8583.pdf&date= , Son Erişim Tarihi: İnternet: NXP. PCF bit A/D and D/A converter URL: %2Fdocuments%2Fdata_sheet%2FPCF8591.pdf&date= , Son Erişim Tarihi:

111 95 ÖZGEÇMİŞ Kişisel Bilgiler Soyadı, adı : DARKA, Mustafa Uyruğu : T.C. Doğum tarihi ve yeri : , Akşehir Medeni hali : Evli Telefon : 0 (505) Faks : 0 (212) mustafadarka@mynet.com Eğitim Derece Yüksek lisans Eğitim Birimi Gazi Üniversitesi /Fen Bilimleri Enstitüsü Mezuniyet tarihi Devam Ediyor Lisans Gazi Üniversitesi /Teknik Eğitim Fakültesi 1989 Lise Akşehir İsmet İnönü Endüstri Meslek Lisesi 1985 İş Deneyimi Yıl Yer Görev Halen Şehit Büyükelçi İsmail Erez M.T.A.L. Elektronik Öğretmeni İnönü Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi Elektronik Öğretmeni Küçükköy Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi Elektronik Öğretmeni Yabancı Dil İngilizce Yayınlar Darka, M., Özcerit, A. T., Korkmaz, Y. (2016). Soft-configured Management System for Microcontroller Training Kits. International Conference on Advanced Technology & Sciences (ICAT 16), pp Hobiler Kitap okuma, Gezi, Yüzme, Futbol.

112 GAZİ GELECEKTİR...