1990 do danes
učni kompleti
laboratorijska
Jugoslavija, Slovenija
Tadej Tuma, Marko Jankovec
vitroplast, plastika, kovina
1 (sedem eksponatov na plošči)
2 kg
Mikrokrmilniški sistem je miniaturni računalniški sistem, ki vsebuje procesor, pomnilniške enote, programirljive vhodno-izhodne enote in sistem za komunikacijo s perifernimi napravami. Na področju mikrokrmilnikov se je razvoj odvijal zelo hitro, zato so bili razviti številni mikrokrmilniški sistemi. Na razstavni plošči je prikazan pregled učnih mikrokrmilniških sistemov, ki so se v obdobju od začetkov do danes uporabljali pri poučevanju načrtovanja in programiranja mikrokrmilniških sistemov na Fakulteti za elektrotehniko v Ljubljani.
Prvi eksponat na razstavni plošči (levo zgoraj) prikazuje drugo različico lastnega učnega mikrokrmilniškega sistema na mikroprocesorju 68HC11. Sistem se je programiral v zbirniku, razhroščevanje je potekalo v lastnem razvojnem okolju HC11IDT, ki je delovalo tako, da je ukaz na mestu prelomne točke zamenjalo s SWI ukazom. Strojna oprema je bila: 8-bitni mikroprocesor s frekvenco ure 2MHz, 16-bitno naslovno vodilo, 256B notranjega RAMa, 512B notranjega EEPROMa, 8kB zunanjega RAMa in 8kB zunanjega FLASHa ter dvoje paralelnih vrat za povezavo z zunanjim svetom.
Drugi eksponat (levo na sredini) prikazuje naslednjo različico lastnega učnega mikrokrmilniškega sistema na mikroprocesorju 68HC11. Sistem se je programiral v zbirniku, razhroščevanje je potekalo v lastnem razvojnem okolju JADE (Just Another Development Environment). Mikroprocesor je ostal enak, vsa periferija pa se je nahajala v zunanjem programirljivem vezju PSD.
Tretji eksponat (levo spodaj) prikazuje četrti lastni učni mikrokrmilniški sistem, ki je bil poimenovan Š-ARM (študentski ARM) in je temeljil na mikroprocesorju LPC2138. Sistem se je programiral v programskem jeziku C, razhroščevanje je potekalo v razvojnem okolju WinIDEA. Strojna oprema je bila: 32-bitni ARM7TDMI-S mikrokrmilnik s frekvenco ure 60MHz, 32-bitno naslovno vodilo, 32kB SRAM, 512kB FLASH.
Četrti eksponat (drugi z vrha desno) je MiŠKo – Mikrokrmilniški Študentski Komplet. Zgrajen je okrog ATmega324PA s frekvenco ure 18,432 MHz, z dodanim USB-A konektorjem, USB-UART pretvornikom, nekaj tipkami in svetlečimi diodami, dvovrstičnim alfanumeričnim LCD zaslonom in razširitvenimi letvicami. MiŠKo je omogočal enostavno delo z I/O linijami (tipke in LED), UART komunikacijo prek USB z računalnikom, paralelno komunikacijo z zaslonom in delo s časovniki ter AD pretvornikom.
Peti eksponat (tretji z vrha desno) prikazuje novo verzijo, tj. MiŠKo 2, za katero je bil izbran grafični barvni zaslon s splošno poznanim krmilnikom ILI9341. Spremenjena je bila tudi oblika tiskanine, razpored tipk in dodana drsna igralna paličica. Za procesor je bila namerno izbrana verjetno najbolj popularna AVR izvedenka ATmega328P s črko B na koncu, ki je prinesla še nekaj dodatne periferije. Tiskano vezje MiŠKa 2 je prepoznavne rdeče barve.
Šesti eksponat (četrti z vrha desno) prikazuje najnaprednejšo verzijo, tj. MiŠKo 3, v novi obliki, ki je temeljila na izkušnjah preteklih let. Zasnovana je bila na najnovejši ARM Cortex M4 arhitekturi, ki je deklasirala svoje predhodnike, ne zgolj z 32 bitno arhitekturo pri frekvenci ure 170 MHz, ampak tudi v bogati periferiji. Opremljen je bil z USB hubom, ki je omogočal komunikacijo tako s ST LINK razhroščevalnikom in UART pretvornikom kot tudi vgrajenim USB vmesnikom prek enega samega USB-C konektorja. Izbran je bil večji grafični LCD zaslon, občutljiv na dotik, ki je bil priklopljen neposredno na FMC vmesnik mikrokrmilnika prek paralelnega 16-bitnega vodila, ki je omogočal maksimalno frekvenco osveževanja zaslona brez obremenjevanja jedra procesorja. Dodana sta bila CAN in LIN vmesnika za povezljivost z avtomobilsko elektroniko in QSPI razširitev pomnilnika. Za naprednejše razhroščevanje je bil na voljo tudi konektor TRACE. Za še boljšo izkušnjo je bil zasnovan v obliki igralne konzole, sredinskim zaslonom in tipkami desno ter analogno igralno paličico levo. Tudi na svetleče diode ni bilo pozabljeno. USB konektor je spodaj desno, kjer ne ovira držanja z roko. Vezje je bilo načrtano na 6-slojni osnovi v obliki Arduino DUE z identičnim razporedom konektorjev, a odlomljivim podaljškom na levi strani, kjer so dodatne svetleče diode in igralna paličica.
Sedmi eksponat (zgoraj desno) je UV brisalnik za EPROM. Pomnilniki tipa EPROM so bili vrsto let v rabi kot programirljivi trajni pomnilniki, ki jih je bilo možno izbrisati z ultravijolično (UV) svetlobo. V ta namen je bila v čipu izvedena odprtina, prekrita s steklom, ki je omogočala, da je zunanja UV svetloba prodrla do površine silicijevega pomnilniškega čipa in z visoko energijo fotonov izbila elektrone iz oksidne plasti, kjer so sicer tvorili pomnjeno vsebino pomnilnika. EPROM pomnilniki so v mikroprocesorskih sistemih služili za trajno hranjenje programske kode v obliki samostojnega čipa, kasneje pa so obstajale tudi izvedenke mikroprocesorjev, ki so na isti silicijevi rezini poleg vezja mikroprocesorja vsebovali tudi pomnilnik EPROM. Razvoj programske opreme tovrstnih procesorjev je bil zamuden, saj je bilo potrebno za vsako spremembo z UV lučjo izbrisati prejšnjo vsebino, kar je trajalo približno 10 minut. Zato so za hitrejši razvoj programske opreme obstajale posebne elektronske naprave – emulatorji, specifične za vsako družino mikroprocesorjev, ki so poleg hitre menjave programske kode omogočali tudi razhroščevanje ciljnih mikroprocesorskih sistemov.
Leta 1999 je bila izdelana druga različica (prva različica se ni ohranila in o njej žal ni podatkov) lastnega učnega mikrokrmilniškega sistema na 8-bitnem mikroprocesorju 68HC11. Naslednja različica, ki je temeljila na istem procesorju je bila izdelana leta 2003. Leta 2006 je bil načrtan četrti lastni učni mikrokrmilniški sistem, ki je bil poimenovan Š-ARM (študentski ARM) in je temeljil na 32-bitnem mikroprocesorju LPC2138.
Leta 2011 je nastal MiŠKo – Mikrokrmilniški Študentski Komplet, ki je bil zgrajen okrog ATmega324PA. Za izdelavo kompletov je bila prva leta organizirana mini študentska ročna proizvodna linija, v laboratoriju so bila postavljena delovna mesta po fazah sestavljanja. Kasnejša modernizacija je študente delno razbremenila, saj je bila uvedena izdelava kompletov s pomočjo SMD polagalke v Laboratoriju za mikroelektroniko.
Po šestih generacijah MiŠKa je bila uvedena nova verzija – MiŠKo 2 z grafičnim barvnim zaslonom s svetovno znanim krmilnikom ILI9341. Po petih letih je na izkušnjah preteklih let nastal MiŠKo 3, najnaprednejši in najboljši ter v novi obliki. Zasnovan je bil na najnovejši ARM Cortex M4 arhitekturi z bogato periferijo.
UV brisalnik za EPROM je bil v uporabi od leta 1995 do 2010.