1
1. ทําไมจึงควรใชซอฟตแวร Wiring 1.0 ขอดีของการใชซอฟตแวรพัฒนาโปรแกรมภาษา C/C++ แบบโอเพนซอรสที่ชือ่ Wiring ซึ่ง นํามาใชในชุดกลองสมองกล IPST-MicroBOX Secondary Education (SE) สําหรับหองเรียนวิทยา ศาสตรในระดับมัธยมศึกษาตอนตนตามแนวคิด สสวท. และ สอวน. ดวย มีดังนี้ รองรับกับระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอรทีหลากหลาย ่ ไมวาจะเปนวินโดวส (ทัง้ XP, 7 และ 8), ลีนุกซ และ MAC OSX
ในการดาวนโหลด (อัปโหลด) โปรแกรมไปยังแผงวงจรหลักกระทําผานพอรตอนุกรมของ คอมพิวเตอรโดยตรง หรือผานทางตัวแปลงสัญญาณพอรต USB เปนพอรตอนุกรม โดยไมตองใชเครือง ่ โปรแกรมภายนอกอีก ทําใหลดขันตอนในการต ้ อพวงเครืองมื ่ อลง
ในการพัฒนาโปรแกรมและดาวนโหลดโคดดําเนินการผานหนาตางหลักเพียงหนาตางเดียว
ไมตองสรางไฟลโปรเจ็กตหรือตังค ้ าทางฮารดแวรหรือ Configuration จึงลดขันตอนการพั ้ ฒนา โปรแกรมลงอยางมาก
Wiring 1.0 เปนซอฟตแวรแบบซอรสเปด ใชงานไดโดยไมมีคาใชจาย และไมจํากัดเวลา รวมถึงมีการปรับปรุงอยางตอเนืองเพื ่ อให ่ ไดซอฟตแวรทีมี่ ประสิทธิภาพสูง ครู-อาจารยทีมี่ ความสนใจ ในการพัฒนาเครื่องมือสามารถนําซอรสโคดไปพัฒนาเปนซอฟตแวรที่ตอบสนองตอการเรียนการ สอนโดยเฉพาะได
มีไลบรารีชวยในการพัฒนาโปรแกรมสําหรับติดตออุปกรณภายนอกมากมาย และใชงานงาย
ชวยลดความผิดพลาดในการแกไขบิตฟวสทีทํ่ าใหตัวไมโครคอนโทรลเลอรไมสามารถทํางาน ได เนืองจากในการใช ่ งานซอฟตแวร Wiring 1.0 ผูพั ฒนาโปรแกรมไมตองตังค ้ าพารามิเตอรใดๆ ทีเกี ่ ยว ่ ของกับไมโครคอนโทรลเลอร จึงลดโอกาสในการทีตั่ วชิปจะถูกล็อกไมใหโปรแกรมลงไดอยางมาก
2
2. เครื่องมือที่ตองใชในการปรับปรุงแผงวงจรหลัก 2.1 เครืองโปรแกรม ่ PX-400 หรือ PX-4000 จะใชในการโปรแกรมตัวไมโครคอนโทรลเลอร ครังแรกเพี ้ ยงครังเดี ้ ยว หลังจากปรับปรุงแลว การดาวนโหลดโคดจากคอมพิวเตอรจะกระทําผานพอร ตอนุกรมของคอมพิวเตอรโดยตรง หรือผานทางตัวแปลงสัญญาณพอรต USB เปนพอรตอนุกรม ไมตองใชเครื่องโปรแกรม PX-400 หรือ PX-4000 อีกตอไป 2.2 สายตอพอรตอนุกรม CX-4 ซึ่งมีในชุด IPST-MicroBOX อยูแลว (หากใชเครื่องโปรแกรม PX-4000 ไมตองใชสายตอตัวนี้) 2.3 ตัวแปลงสัญญาณพอรต USB เปนพอรตอนุกรม RS-232 รุน UCON-232S ซึงมี ่ ในชุด IPSTMicroBOX อยูแลว (หากใชเครื่องโปรแกรม PX-4000 ไมตองใชตัวแปลงนี้ในการปรับปรุงตัวชิป) 2.4 แผงวงจรหลัก IPST-MicroBOX 2.5 อะแดปเตอรไฟตรงในยาน +9V ถึง +12V 500mA ซึ่งมีในชุด IPST-MicroBOX อยูแลว
3. ขั้นตอนการปรับปรุงแผงวงจรหลัก IPST-MicroBOX 3.1 ติดตังโปรแกรมซอฟต ้ แวรและไดรเวอร 3.1.1 ระบบปฏิบัติการทีรองรั ่ บ ซอฟตแวรสําหรับพัฒนาโปรแกรมในโครงการ Wiring นีคื้ อ Wiring Development Environment หรือบางครังเรี ้ ยกวา Wiring IDE ทํางานไดกับระบบปฏิบัติการหรือแพล็ตฟอรม (platform) ดังนี้
Mac OS X 10.4 (ทั้งรุนที่ใชซีพีพียูเพาเวอรพีซีและอินเทล)
วินโดวส XP, วินโดวสวิสตา, วินโดวส 7 และ 8
Linux ทั้ง Fedora Core และ Debian (รวมถึง Ubuntu ดวย)
แพล็ตฟอรมอื่นๆ ที่สนับสนุนการทํางานของ Java 1.4 ขึ้นไป
3.1.2 ดาวนโหลดและติดตั้งโปรแกรม (3.1.2.1) ดาวนโหลดซอฟตแวร Wiring 1.0 IPST-SE จากเว็บไซต www.ipst-microbox.com โดยมีไฟลติดตังชื ้ อ่ Wiring1000_IPST_SE_130411.exe (เลขเวอรชันจะเปลียนแปลงตามการปรั ่ บปรุง ลาสุด) หากผูใช งานมีการติดตังซอฟต ้ แวร Wiring 1.0 IPST-SE อยูก อนแลว ขอใหถอนการติตดังออก ้ แลวติดตังเวอร ้ ชันใหมนีลงไปแทน ้ การติดตังใหม ้ นี้ไมสงผลกระทบตอไฟลตัวอยางทีเคยมี ่ เก็บไวใน โฟลเดอร Wiring และเวอรชันใหมนี้ใชงานไดกับ IPST-MicroBOX [SE] และ IPST-MicroBOX เดิม
3
(3.1.2.2) ติดตังซอฟต ้ แวร Wiring 1.0 โดยดับเบิลคลิกไฟล Wiring1000_IPST_SE_130411.exe จากนั้นคลิ กตอบตกลงในแตละขั้นตอนของการติดตั้งเหมือนกับการติดตั้งแอปพลิเคชั่นอื่นๆ ของวินโดวส จนเสร็จสิ้น (3.1.2.4) หลังจากนั้นหนาตางติดตังไดรเวอร ้ USB สําหรับติดตอกับแผงวงจรหลักของ IPSTMicroBOX ปรากฏขึ้น ใหคลิกปุม Install เพื่อเริ่มการติดตังไดรเวอร ้
(3.1.2.5) ทดสอบเปดโปรแกรมโดยเลือกทีเมนู ่ Start > All Programs > Wiring > Wiring1.0 SE จากนั้นครูหนึ่งหนาตางของซอฟตแวร Wiring 1.0 จะปรากฏขึ้น
จากนี้ซอฟตแวร Wiring 1.0 พรอมสําหรับการพัฒนาโปรแกรมแลว
4
ตั วแปลงสัญญาณ UCON-232S
แผงวงจรหลักทีติ่ ดตั้ ง Display-io หรือ Display-Motor
แผงวงจรหลักทีติ่ ดตั้ง Display-io หรือ Display-Motor
สายสัญญาณ CX-4
เครืองโปรแกรม ่ PX-400
เครืองโปรแกรม ่ PX-400
รูปที่ 1 การเชื่อมตออุปกรณเพือปรั ่ บปรุงแผงวงจรหลัก IPST-MicroBOX (ก) กรณีใชเครืองโปรแกรม ่ PX-400 ตองตอผานตัวแปลง UCON-232S และจายไฟดวยอะแดปเตอร (ข) กรณีใชเครืองโปรแกรม ่ PX-4000 และตองจายไฟดวยอะแดปเตอรเชนกัน
3.2 เชื่อมตออุปกรณ (3.2.1) เชือมต ่ ออุปกรณดังรูปที่ 1 โดยตองเสียบแผงวงจร Display-io หรือ Display-Motor ลง บนแผงวงจรหลักของ IPST-MicroBOX (3.2.2) คลิกที่ Start > All Programs > Wiring 1.0 IPST-SE > IPST-MicroBOX > IPST plusplus Upgrade Utility เพือรั ่ นโปรแกรม IPST ++ Upgrade Utility จะปรากฏหนาตางของโปรแกรมตามรูป
5
(3.2.3) จายไฟใหกับบอรด IPST-MicroBOX (3.2.4) ตรวจสอบพอรต USB serial port ที่เกิดจากตัวแปลง UCON-232S หรือจากเครื่อง โปรแกรม PX-4000 ควรมีตําแหนงไมเกิน COM4 ถาเกินตองทําการแกไขใหไมเกิน COM4 (ดูราย ละเอียดการเปลี่ยนตําแหนงพอรต USB serial port จากคูมือของ IPST-MicroBOX เลมที่ 1) (3.2.5) ตรวจสอบไฟแสดงสถานะ READY ของเครื่องโปรแกรม PX-400 ตองติดสวาง สวน กรณีใชเครื่องโปรแกรมรุน PX-4000 สังเกตไฟแสดงผลตองเปนสีเขียว (3.2.6) คลิกปุม Re-Detect IPST-MicroBOX เพือกํ ่ าหนดใหเกิดการเชือมต ่ อระหวางโปรแกรม IPST ++ Upgrade Utility กับเครื่องโปรแกรมและแผงวงจรหลัก IPST-MicroBOX หากการเชือมต ่ อ ถูกตองที่หนาตางหลักของโปรแกรมจะมีปุม Upgrade to IPST-PlusPlus สีสมเกิดขึ้น
(3.2.7) คลิกปุม Upgrade to IPST-PlusPlus แลวรอสักครู ซอฟตแวรจะทําการปรับปรุงเฟรมแวร ของชิปไมโครคอนโทรลเลอร ATmega16 บนแผงวงจรหลักของ IPST-MicroBOX ในขันตอนนี ้ อาจใช ้ เวลาประมาณ 1 ถึง 2 นาที ในระหวางนีไฟแสดงสถานะของเครื ้ องโปรแกรมจะเป ่ นสีแดง
6
(3.2.8) เมื่อการโปรแกรมโคดเพื่อปรับปรุงเฟรมแวรเสร็จสิ้น ไฟแสดงสถานะของเครื่ อง โปรแกรมจะกลับมาเปนสีเขียว ที่จอ LCD แสดงขอความ IPST++ upgrade completed..
และที่หนาตางของโปรแกรมแสดงขอความแจงการอัปเกรดหรือปรับปรุงเฟรมแวร เสร็จสมบูรณ เปนอันเสร็จสิ้นการปรับปรุงแผงวงจรหลัก
หลังจากนีแผงวงจรหลั ้ กของ IPST-MicroBOX ทีติ่ ดตังแผงวงจร ้ Display-io หรือ Display-Motor จะถูกเรียกชือทางฮาร ่ ดแวรใหมสําหรับซอฟตแวร Wiring 1.0 IPST-SE วา IPST++ หรือ IPST plusplus
7
4. การเชื่อมตอกับคอมพิวเตอรหลังจากปรับปรุงแผงวงจรแลว หลังจากปรับปรุงแผงวงจรหลักของ IPST-MicroBOX แลว จะกําหนดเปนชือใหม ่ วา IPST++ จะตองเชื่อมตอกับคอมพิวเตอรผานพอรตอนุกรม (COM) ดวยสาย CX-4 เพี่อใชในการอัปโหลด โปรแกรมและสื่อสารขอมูลกับซอฟตแวร Wiring 1.0 IPST-SE ดังนั้นจึงตองติดตังแผงวงจร ้ Displayio หรือ Display-Motor เสมอ หากคอมพิวเตอรที่ใชงานมีเฉพาะพอรต USB จะตองใชตัวแปลงสัญญาณ USB เปน RS-232 ซึงในชุ ่ ดกลองสมองกล IPST-MIcroBOX ไดเตรียมไวใหแลว นั่นคือแผงวงจร UCON-232S โดยเสียบ UCON-232S เขากับพอรต USB ของคอมพิวเตอร แลวตอสาย CX-4 เขาที่ UCON-232S สวนปลายอีก ดานของสาย CX-4 ตอเขาที่จุดตอแจกโมดูลารบนแผงวงจร Display-io หรือ Display-Motor
สิ่งที่ตองเตรียมเพิ่มอีกหนึ่งอยางคือ แหลงจายไฟ แนะนําใหใชอะแดปเตอรที่มากับชุด IPSTMicroBOX หรือใชแบตเตอรี่ AA 5 กอน (สูงสุดถึง 8 กอน) บรรจุลงในกะบะถาน AA แบบ 5 กอนที่ มากับชุด IPST-BOT หลังจากปรับปรุงฮารดแวรเปน IPST++ แลว เครื่องโปรแกรม PX-400 และ PX-4000 ก็จะไม ตองใชอี กตอไป นอกจากต องการลบหรื อปรั บปรุงเฟร มแวรในตัวชิปไมโครคอนโทรลเลอร ATmega16 ใหมอีกครัง้ หรือเมือต ่ องการกลับไปพัฒนาโปรแกรมดวย AVR Studio และใช AVR Prog ในการโปรแกรมหนวยความจําภายในตัวไมโครคอนโทรลเลอรดวยกระบวนการเดิม
8
5. การทดสอบ (5.1) เปดซอฟตแวร Wiring 1.0 IPST-SE (5.2) เชื่อมตอ IPST++ เขากับคอมพิวเตอร (5.3) พิมพโปรแกรมทดสอบดังนี้ แลวบันทึกชือไฟล ่ เปน ipstTest.pde #include <ipst.h>
// include file for IPST-SE
void setup() { lcd("Welcome to #nWiring 1.0"); } void loop() {}
(5.4) ไปที่เมนู Tools > Board > IPST plusplus ATmega16@16MHz เพื่อเลือกฮารดแวรที่ เชื่อมตอกับซอฟตแวร Wiring 1.0
(5.5) เลือกพอรตเชือมต ่ อ โดยไปที่เมนู Tools > Serial Port > COMxx (ปกติมีคามากกวา COM3 ตรวจสอบไดที่ Control Panel > System > Device Manager > Ports) ตามตัวอยางเปน COM3
9
(5.6) กําหนดใหแผงวงจร IPST++ เขาสูโหมดโปรแกรม โดย (5.6.1) กดสวิตช RESET คางไว แลวกดสวิตช SW1 ตาม (5.6.2) ปลอยสวิตช RESET แลวปลอยสวิตช SW1 ทันทีที่ปลอยสวิตช SW1 แผงวงจร IPST++ จะเขาสูโหมดโปรแกรม
ทุกครั้งที่ตองการอัปโหลดโปรแกรมลงบนแผงวงจร IPST++ จะตองกด สวิตชตามขันตอนนี ้ ้กอนเสมอ (5.7) อัปโหลดโปรแกรม (การสงโคดลงไปยังแผงวงวจรเปาหมายของซอฟตแวร Wiring 1.0 เรียกวา การอัปโหลด - upload ซึ่งตางจากซอฟตแวรอื่นๆที่มักเรียกวา การดาวนโหลด) โดยคลิกที่ปุม หรือเลือกที่เมนู File > Upload to Wiring hardware หรือกดคีย Ctrl + U
10
(5.8) ซอฟตแวร Wiring จะทําการคอมไพล หากไมผิดพลาดจะทําการอัปโหลดโคดไปยังแผง วงจร IPST++ เมื่ออัปโหลดเสร็จสิ้นจะแสดงขอความ Done Uploading
(5.9) ที่จอ LCD ของแผงวงจร IPST++ แสดงขอความ Welcome to Wiring 1.0
หากไดตามนี้แสดงวา แผงวงจร IPST++ พรอมใชงานกับซอฟตแวร Wiring 1.0 แลว (5.10) หากการอัปโหลดลมเหลว จะแสดงหนาตางและมีขอความแจงเตือนดังนี้
11
สาเหตุที่ 1 : แผงวงจรหลักยังอยูในโหมดรัน ทางแกไข - ตองเลือกใหแผงวงจร IPST++ เขาสูโหมดโปรแกรม โดยกดสวิตช RESET คางไว แลวกดสวิตช SW1 คางไวตาม แลวปลอยสวิตช RESET จากนั้นจึงปลอยสวิตช SW1 สาเหตุที่ 2 : แผงวงจรหลักไมทํางานเนื่องจากไมมีไฟเลี้ยง ทางแกไข - ตอไฟเลียงให ้ แกแผงวงจรหลัก จากนันกดสวิ ้ ตช RESET และ SW1 บนแผงวงจรหลัก IPST++ เพื่อเขาสูโหมดโปรแกรม
เพื่อให เครื่องมือและอุปกรณอยูในสภาพที่พรอมทํางานตลอดเวลา สิ่งที่ควรกระทําทุกครั้งที่ใชงาน ชุดกลองสมองกลคือ (1) ปดสวิตช POWER ทุกครั้งที่มีการถอดหรือตอสายเขากับคอมพิวเตอรและชุดโปรแกรม (2) ปดสวิตช POWER ทุกครังที ้ ่มีการตอหรือปลดสายของแผงวงจรตรวจจับสัญญาณหรืออุปกรณใดๆ เขากับแผงวงจรหลัก (3) หลังจากทีทดลองเสร็ ่ จ ควรปดสวิตชกอนทีจะทํ ่ าการปลดสายสัญญาณเพือต ่ อแผงวงจรใหมเขาไป (4) ไมควรปลดหรือตอสายสัญญาณของแผงวงจรใดๆ เขาไปในแผงวงจรหลักในขณะกําลังทํางาน เวน แตมีขันตอนการปฏิ ้ บัติอืนใดที ่ ระบุ ่ เจาะจงวาตองสายสัญญาณในขณะทํางานของการทดลองนันๆ ้ (5) หากมีความผิดพลาดใดๆ เกิดขึน้ ตองปดสวิตชจายไฟทันที (6) ไมใชอะแดปเตอรไฟตรงที่มีแรงดันขาออกเกิน +12V กับแผงวงจหลัก (7) หลังจากเสร็จสิ้นการทดลอง ใหปลดสายเชื่อมตอคอมพิวเตอรและสายของอะแดปเตอรหรือแหลง จายไฟออกจากแผงวงจรหลักเสมอ