3-tägiger Workshop 'Serielle (Geräte-)Bussysteme'

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3-tägiger Workshop

Einführung in die Welt der seriellen (Geräte-)Bussysteme

SPI-, I²C(TWI)- und 1-Wire-Bus sind mittlerweile sehr bekannte und weit verbreitete Datenübertragungssysteme, die auch optimal im nicht-industriellen Umfeld eingesetzt werden können. Wenn es darum geht, eine Vielzahl unterschiedlicher Peripherie-Bausteine (Sensoren, Aktoren, Displays, Speicher, RTCs, A/D-D/A-Wandler etc.) an einen einzelnen Master-Mikrocontroller anzuschließen, bilden diese Bussysteme sicherlich eine optimale Lösung erster Wahl.

Sowohl der Hardware- als auch der Software-Aufwand bei diesen Verfahren der seriellen Datenkommunikation sind überschaubar und mit einfachen Mitteln realisierbar.

Auch gibt es bereits eine Vielzahl moderner Mikrocontroller, die solche Übertragungsbaugruppen bereits mit auf dem Chip integriert haben (ON-Chip-Peripherie-Einheit).

In diesem 3-tägigen Workshop bekommt der engagierte Praktiker einen umfassenden Einblick in die praktische Funktionsweise dieser Bussysteme.

Zielgruppe: Schüler, Studierende, Lehrer, Ausbilder aus der Industrie, Techniker, Ingenieure und engagierte Praktiker, die sich näher mit diesen seriellen (Geräte-)Bussystemen beschäftigen und diese erstmalig in der Praxis einsetzen wollen.

Vorkenntnisse:

• Grundkenntnisse über den Aufbau und die Funktion von Mikrocontrollern, z. B. 8051er-Familie.
• Grundkenntnisse in der Programmierung von Mikrocontrollern in der Programmiersprache 'C', vor allen Dingen Wissen über das Erstellen von eigenen Funktionen unter 'C' und das Arbeiten damit innerhalb eines 'C'-Programms.
• Ein wenig Hardware-Erfahrung.
• Neugier auf etwas Neues.

Diese Workshops richten sich in erster Linie an Neueinsteiger in dieses Gebiet der seriellen Bussysteme.

Seminar-Inhalte:

Nach der Vorstellung der theoretischen Grundlagen des entsprechenden Bussystems erfolgt der „hautnahe“ praktische Einsatz:

Mit Hilfe eines Mikrocontroller-Experimental-Boards werden von den Teilnehmern eigenständig, mit einfachsten Mitteln, die Datenübertragungsprotokolle ('C'-Funktionen) programmiert und verschiedene externe Peripherie-Einheiten (Slave-Stationen) am jeweiligen Bussystemen in Betrieb genommen.

So entsteht im Laufe des Workshops ein kleines, selbst programmiertes Datenübertragungssystem (zunächst bestehend aus jeweils einem Master und aus einem Slave-Baustein), das dann später beliebig erweitert und an die eigenen Wünsche und Bedürfnisse angepasst werden kann.

Bei den einzelnen Bussystemen kommen u. a. zum Einsatz (nicht abschließend):

• SPI-Bus:  Serielle Ansteuerung eines 8-stelligen 7-Segment-LED-Displays.

• I²C-Bus:  Verwendung eines 8-stelligen 5*7-Punkt-Matrix-LED-Displays und Betrieb eines digitalen Temperatur-Sensors.
• 1-Wire-Bus:  Abfrage eines digitalen Temperatursensors.

Abgerundet werden die Workshops durch einen Ausblick auf weitere Bausteine und Funktionen des jeweiligen Bussystems.

Die Ausstattung:

Jeder Teilnehmer erhält für die Dauer des Workshops einen komplett ausgestatteten Arbeitsplatz, bestehend aus

• Entwicklungs-Laptop mit der bereits installierten benötigten Software (Mikrocontroller-Entwicklungsumgebung, HyperTerm, etc.)
• Mikrocontroller-Hardware (Kernboard und Slave-Stationen) und
• CD mit allen Systemdokumentationen, Datenblättern, Tools und Demo-Software

zur Verfügung gestellt.

Die Hardware

In den Workshops wird mit dem First-Step-Board aus dem beliebten Elektor-Mikrocontroller-Fernlehrgang gearbeitet:

• Moderner 8051er-Mikrocontroller: AT89C51CC03 von Atmel.

• 4 Taster und 4 LEDs.

• 1 Piezo-Summer.

• 2 Potentiometer zum Einstellen von analogen Spannungssignalen für den A/D-Wandler.

• BNC-Buchse für TTL-Spannungssignale (Zählfunktion) und TTL-Signalausgabe (Rechteck).

• Spannungsversorgung mit Spannungsstabilisator, Verpolschutzdiode und Feinsicherung.

• UART Schnittstelle zur Ankopplung des Boards an den Entwicklungs-PC/Laptop über RS232 bzw. USB/Seriell-Adapter.

• Einfacher Anschluss von SPI-, I²C- und 1-Wire-Bus-Komponenten über zwei Mini-DIN-Buchsen.

• Einige Portleitungen sind (zusammen mit VCC und GND) auf Schraubklemmen geführt.
  Wichtige Systemsignale sind zur weiteren Verwendung auf Pfostenstecker geführt.

• Ein Netzteil (9 Volt) und ein USB-Seriell-Adapter mit Kabel (falls notwendig) werden dazu geliefert.

Zusätzlich werden für jedes Bussystem noch die entsprechenden Slave-Platinen (Displays, Temperatursensoren, etc.) zur Verfügung gestellt, die dann während der Workshops an das Mikrocontroller-System angeschlossen und in Betrieb genommen werden.

Nach Beendigung des Workshops können diese Komponenten auch von den Teilnehmern käuflich erworben werden.

Die Software

Programmiert wird das Mikrocontroller-System in der Programmiersprache 'C' unter Verwendung der Entwicklungsumgebung (IDE) µC/51 der Firma Wickenhäuser Elektrotechnik.

Die Datenübertragungsroutinen für die drei Bussysteme werden dabei sehr einfach über das entsprechende Umschalten von digitalen I/O-Port-Pins realisiert, also durch das so genannte 'Bit-Banging'.

Diese Methode setzt keine komplexen Buscontroller voraus und ist darüber hinaus auch einfach auf jeden anderen Mikrocontroller, auf jedes andere Mikrocontroller-System, portierbar.

Die Referenten

Prof. Dr.-Ing. Bernd vom Berg und Dipl.-Ing. Peter Groppe von der Technischen Fachhochschule (TFH) Georg Agricola zu Bochum sind seit mehr als 15 Jahren auf dem Gebiet der „Mikrocontroller-Technik für Lehre und Ausbildung“ tätig.
In mehr als 10 praxisnahen Lehr-, Lern- und Arbeits-Büchern und zahlreichen Applikationsveröffentlichungen haben sie den „Anfängern“ die Grundlagen und Anwendungen der Mikrocontroller-Technik näher gebracht.
Sie sind ebenfalls die Autoren des bekannten und erfolgreichen Elektor-Mikrocontroller-Fernlehrgangs.

Für Lehrer und Ausbilder in der Industrie halten sie bereits seit mehreren Jahren Fort- und Weiterbildungsseminare in ganz Deutschland ab.
Die PAL, als zentrale deutschlandweite Einrichtung der Industrie- und Handelskammern für die Ausbildung im gewerblich-technischen Bereich, empfiehlt das von den Autoren entwickelte Lehr- und Ausbildungssystem „TFH-System ONE“ als Grundlage für die Ausbildung zum Beruf des Systeminformatikers.

Veranstaltungsort/-termin:

• Bochum, 22.02. bis 24.02.2011 
• Teilnehmergebühr (zzgl. MwSt.): 1240,00 Euro

Im Preis sind sämtliche Dokumentation (Handouts/Seminarunterlagen), Aushändigung des Teilnahmezertifikats, Imbiss mit Getränken und Mittagessen inbegriffen.

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