Kit de aprendizaje USB1.1

SiTech de México

Contacto de ventas y soporte técnico:sitechdemexico@gmail.com

http://www.displus.com.mx/paginas/EQUIPO/kit.htm

Introducción• Este kit ha sido diseñado especialmente para la materia de Sistemas

Digitales. Fue desarrollado por alumnos del Centro Universitario de la Ciénega, quienes ahora son fundadores de la empresa SiTech de México.

• SiTech agradece a los maestros José Ávila Paz y Armando Becerra González, quienes siempre nos brindaron su apoyo.

• El USB es un bus de comunicaciones estándar desarrollado al principio por Intel, Microsoft, NEC y Compaq.

• La especificación mas reciente es la 2.0. Este kit se basa en la versión 1.1, que es totalmente compatible con la 2.0. SiTech también desarrolla memorias Flash y dispositivos con tecnología USB 2.0, que es un poco mas cara.

• El objetivo de este kit es promover el diseño en México de periféricos de computadora y hardware en general.

• Mediante este kit se pretende que tengas un panorama sencillo sobre las comunicaciones USB y no tengas que preocuparte por las complejidades de las capas mas bajas de comunicaciones.

• Este documento te guiará para que armes tu nuevo kit fácilmente, en un tiempo récord y sin problemas. No necesitas tener conocimientos previos sobre el USB, sin embargo, un poco de electrónica (por lo menos debes saber utilizar un cautín!) es recomendable.

El Kit• Este kit consiste en un cable USB, una tableta fenólica perforada,

un microcontrolador, un reloj de alta precisión a 6Mhz, una módulo de cero fuerza de inserción (ZIF) de 28 pines, 9 resistencias de 1.5K, un capacitor de .2 microfaradios y otro de .1 microfaradios, una barra de LEDs, 10 resistencias de 330 ohms, 8 botones y un LCD (opcional).

• La especificación USB especifica que los dispositivos de baja velocidad lleven su cable soldado, por lo tanto no se incluyó un receptáculo para el cable.

• Además de esto, puedes descargar los programas de ejemplo y este instructivo de la página: http://www.displus.com.mx/paginas/EQUIPO/kit.htm

• Con estos componentes puedes iniciar tu proyecto USB en un solo día.

El Firmware• La gran mayoría de los aparatos que existen, tienen

microcontroladores, que son circuitos integrados que procesan información. Un microcontrolador es una computadora completa, con entradas, proceso, memoria, periféricos y salida.

• El kit explota los periféricos del microcontrolador. De esta forma tiene 12 patas que son entradas o salidas digitales, 5 pines que son entradas analógicas para conversión Análogo-Digital, dos pines que son salidas de tipo PWM y Un motor de interfaz serial (SIE) para comunicarse con la computadora a través del puerto USB.

• En adición a esto, se programaron algunas funciones especiales de control multimedia que se pueden usar directamente.

• El firmware es un programa que radica en la memoria ROM del microcontrolador. Este firmware fue desarrollado en lenguaje C.

• No necesitas preocuparte por el firmware, de eso nos encargamos nosotros!. Si te interesa aprender mas sobre el funcionamiento del firmware, puedes verificarlo en el capítulo 9 de la especificación USB 1.1.

El Software• La parte esencial de este kit radica en el Software. El software fue

desarrollado en Delphi y utiliza las Interfaces de Programación para Aplicaciones (APIs) del sistema operativo Microsoft Windows para dispositivos de Interfaz Humana (HIDs).

• Te sorprenderá lo fácil que es interactuar con el dispositivo desde cualquier aplicación. Tu única responsabilidad es hacer el programa en Delphi para controlar tu dispositivo. Nosotros te damos ejemplos con código listos para usarse que te servirán como punto de partida.

• Para simplificar la tarea de programación, las APIs son manejadas por un componente adicional que se instala en Delphi una sola vez.

• La comunicación con el dispositivo USB se realiza mediante paquetes. Un dispositivo HID denomina reportes a los paquetes de datos que envía a la computadora. Para mayor información sobre el protocolo USB o la especificacion HID puedes consultar la página www.usb.org

• Para este dispositivo estamos utilizando dos reportes. El primer reporte solo es de entrada y maneja aplicaciones multimedia. El segundo reporte es de entrada y salida y maneja los puertos del microcontrolador, así como su módulo Analógico Digital. Puedes escribir o leer datos mediante el reporte 2.

• En terminología USB, entrada o salida siempre se ve desde el punto de vista de la computadora (denominado host), es decir, una entrada sería la transmisión de datos desde el dispositivo periférico hacia la computadora y una salida sería la transmisión de datos desde la computadora hacia el periférico.

Precauciones• Los dispositivos usb están diseñados para operar con la corriente que

proporciona el bus. Este dispositivo reporta un consumo máximo de 100mA. El protocolo especifica un consumo máximo de 500mA, pero no todos los hubs soportan ese amperaje.

• Si tu aplicación requiere control de motores o de relevadores, entonces necesitas una fuente externa y aislar el microcontrolador del dispositivo de potencia. Para hacer esto, une las tierras de tu fuente y del USB, utiliza transistores u optoacopladores. El microcontrolador soporta una corriente máxima de 25mA. Mantén dicha corriente por debajo de 10 mA.

• En general jamás toques los pines de un circuito integrado. Las cargas estáticas pueden dañarlo internamente. Puedes tomarlo por los bordes de plástico.

• Siempre que soldes una placa, verifica mediante un multímetro la calidad de las conexiones. Nunca deberá de haber contacto entre pines que no lleven un alambre. Dicho contacto puede pasar desapercibido, ya que el carbón generado al soldar es conductor. Para asegurarte de que no hay contacto entre dos pistas, verifica que la lectura del ohmetro sea infinitos ohms.

• Nunca conectes LEDs sin resistencias. Una resistencia de 220 a 330 ohms es adecuada.

Sugerencias

• Si te interesa saber más sobre el usb, visita la página www.usb.org• Si por alguna razón tu kit no funciona, lo primero que debes

considerar es si está bien soldado y en segundo lugar, que hayas realizado bien todas las conexiones.

• Pon el reloj lo mas cerca posible al microcontrolador. Esto garantiza que no haya problemas de ruido en el reloj.

• Puedes probar el kit en una tableta de experimentación (proto), pero ten en cuenta que hay capacitancias y mucho ruido en ellas.

• El kit tiene mensajes en inglés y en español. Prueba instalándolo en sistemas operativos en inglés y en español.

• El sistema operativo Microsoft Windows es el mas fuerte en cuanto a la tecnología USB y HID, pero también puedes probar buscando controladores para otros sistemas operativos.

Diagrama de Pines

Identificando el Cable

Tomado de la especificación USB 1.1

Diagrama de Conexión

200nF

6Mhz

100nF

1.5K

Conectando Push Buttons

1.5K

Puedes conectar push buttons en los pines definidos como entradas. No olvides la resistencia, ya que de otra forma no funcionará.

Esta es la forma mas simple para hacerlo, pero existen otras mas eficientes.

Al conectar botones entre los pines 21 a 28 podrás utilizar las funciones multimedia que se activan automáticamente al conectar el kit, o bien, cuando utilizas el acuse de recibo 0.

Cada pin tiene una función asignada. En la siguiente diapositiva se explican todas.

Funciones multimedia

• Pin 21: Volumen +• Pin 22: Volumen –• Pin 23: Reproducir• Pin 24: Pausar• Pin 25: Siguiente• Pin 26: Anterior• Pin 27: Stop• Pin 28: Sacar disco

Nota importante: El kit está diseñado intencionalmente para desactivar las funciones multimedia cuando se utiliza un acuse de recibo diferente de cero.

Si deseas obtener la funcionalidad multimedia a pesar de estar utilizando acuses de recibo, genera una escritura con un acuse arbitrario y posteriormente genera la misma orden con un cero como acuse. De esta forma las funciones multimedia permanecerán activas.

Conectando LEDs

330 ohms

El módulo PWM, al que está conectado este LED, siempre es una salida. Con él puedes variar la intensidad con la que enciende el LED.

También puedes utilizar cualquiera de los pines digitales en modo de salida (los marcados en amarillo en el diagrama)

Es recomendable utilizar lógica invertida al encender LEDs, es decir, encenderlos con ceros. También puedes encenderlos con unos invirtiendo la polaridad del LED y poniendo la resistencia a tierra.

Instalación

• Requisitos: Deberás tener Delphi 5.• Primero abre la carpeta ControladorHID.• Haz doble click en HidController.dpk• Delphi se abrirá y te mostrará la opción Install.

Haz click ahí y sigue las instrucciones.• Sigue el diagrama de conexión para que armes

tu kit.• Abre el programa de ejemplo usb.exe• Conecta el kit y verifica que el estado haya

cambiado a conectado. Si esto pasa, haz instalado correctamente tu kit.

Programación• SiTech te recomienda que utilices una copia del programa de

ejemplo usb.dpr• Utiliza las rutinas Leer y Escribir.• Para utilizar los acuses de recibo, el esquema es el siguiente: Al

recibir datos, se ejecuta la rutina Leer. En ese momento compara el acuse de recibo recibido en los 4 bits mas significativos del Dato2 (el byte 6 en el arreglo del reporte). Si es igual al acuse que mandaste en la última escritura, tendrás seguridad de que el micro ya ejecutó tu ultima orden. Genera un nuevo acuse y espera a que regrese un reporte con el nuevo acuse como confirmación.

• Puedes prescindir de los acuses de recibo si tu aplicación no es del tipo petición – respuesta.

• En el código fuente encontrarás otras rutinas que monitorean el estado del bus en espera de conexión del dispositivo o de desconexión del mismo. No necesitas modificarlas.

• Puedes darte cuenta de que una cantidad considerable de código solamente sirve para realizar la demostración de las capacidades del kit y puedes borrarlo tranquilamente o sustituirlo por otra cosa.

Información de Contacto

• Eventualmente te surgirá el deseo de comercializar tu dispositivo. SiTech no te desampara. Podemos venderte micros programados por separado o kits completos según sean tus necesidades, desde uno solo hasta todos los que necesites.

• En SiTech nos interesa mucho tu opinión. Si tuviste problemas al usar el kit, por favor háznolo saber de inmediato para mejorar el kit y resolver todas tus dudas.

• Puedes contactarnos al correo electrónico: sitechdemexico@gmail.com. Por favor no olvides poner en el asunto del mensaje la frase Kit USB. Nosotros responderemos a la brevedad posible.

• ¡Gracias por utilizar los productos de SiTech!