EmbeddedSystems

Layerbasierte Embedded-Systems-Laborübung mit MSP430F5335 und Crazy Car Plattform. Ziel ist die Entwicklung eines autonomen Mini-Fahrzeugs inkl. GPIO, Timer, PWM, ADC (DMA), SPI-Display, Sensorik und Regelalgorithmen in C. Projektstruktur mit HAL, DL, AL. Entwicklung mit Code Composer Studio.

Laborübersicht

Dieses Repository begleitet die Embedded-Systems-Laborreihe im Studiengang Elektronik und Computer Engineering (FH JOANNEUM). Im Zentrum steht die systematische Entwicklung eines autonomen Fahrzeugs (Crazy Car) auf Basis des MSP430F5335-Mikrocontrollers.

Die Übung vermittelt praxisnah:

• Hardwarenahe C-Programmierung
• Strukturierte Layer-Architektur (HAL / DL / AL)
• Debugging, Registerzugriffe, ISR
• Modularisierung und Wiederverwendbarkeit von Komponenten

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Unterlagen

• Crazy Car Schematic
• MSP430f5335-Datasheet
• MSP430x5xx and MSP430x6xx Family Guide
• ISR-Vector List

Kapitelübersicht & Aufgabenstellungen

1–3: Einführung, GPIO, Timer

1. Einführung und Projektstruktur

• Überblick zur Crazy Car Platine
• Softwarearchitektur: HAL, DL, AL
• Projektstruktur in CCS
• Git-Versionierung & Setup

2. Digitale Ein-/Ausgabe

• GPIO-Initialisierung
• Interruptgesteuerte Tasterauswertung
• Performancevergleich: Integer vs. Float
• Debugging (Breakpoints, Register, Expressions)

3. Clock System und Timer B0

• Unified Clock System (UCS)
• TimerB0: ISR-basierte LED/PWM-Steuerung
• Frequenzmessung per Oszilloskop

4–6: PWM, SPI, Display

4. PWM und Aktorik

• PWM mit TimerA1
• Ansteuerung von Servo & ESC
• Driver Layer für Lenkung und Gas

5. SPI-Kommunikation

• USCI_B1 SPI-Konfiguration
• Interruptgesteuerte Übertragung
• CS-Signal Handling

6. LC-Display Ansteuerung

• Displayinitialisierung (ST7565)
• Zeichenausgabe, Cursorpositionierung
• Zeichentabelle und Clear-Routinen

7-9: ADC, DMA, Sensorik

7. ADC-Konfiguration

• Einrichtung des ADC12_A
• Timer-gesteuerte Abtastung (120 Hz)
• Zwischenspeicherung in Datenstruktur

8. ADC mit DMA

• DMA0 für automatischen Speichertransfer
• Status-Flag Handling

9. Sharp Abstandssensoren

• Messung und Darstellung der Sensor-Kennlinie
• Linearisierung: Lookup-Table vs. Approximation
• Filterung

10: Fahralgorithmen

10. Fahralgorithmen

• Zustandsautomat: Links / Mitte / Rechts
• Regler (z. B. PID) für Lenkung und Geschwindigkeit
• Umsetzung einfacher Fahrstrategien:
  • Bandeverfolgung
  • Spurmitte halten
  • Kurvenkompensation
• Nutzung aller verfügbaren Sensoren

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Ziele

• Modularisierung der Embedded Software (Layerstruktur)
• Verständnis für low-level Hardwareansteuerung
• Entwicklung von Steuerungs- und Regelalgorithmen
• Erweiterung um zusätzliche Peripherie und Sensordatenverarbeitung
• Umsetzung eines lauffähigen autonomen Systems auf Mikrocontroller-Basis

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Projektstruktur

Die Projektstruktur folgt dem klassischen Layer-Prinzip:

• HAL – Hardware Abstraction Layer (Registerzugriff)
• DL – Driver Layer (Komponentensteuerung)
• AL – Application Layer (Applikationslogik, Statemachine)
• main.c – Einstiegspunkt, Systeminitialisierung
• include – Globale Header und Definitionen

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Verwendete Tools

• Mikrocontroller: MSP430F5335 (Texas Instruments)
• Entwicklungsumgebung: Code Composer Studio (TI)
• Debugger: Spy-by-Wire / JTAG
• Dokumentation: TI User Guide, Schaltpläne, Datenblätter
• Versionsverwaltung (optional empfohlen): GitLab, GitHub, Git

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Voraussetzungen

• Grundkenntnisse in C (Bitmasken, Pointer, Headerstrukturen)
• Verständnis für Mikrocontroller-Peripherie
• Umgang mit Code Composer Studio und Debugging-Werkzeugen

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Git / Versionierung

Es wird empfohlen, das Projekt versionsverwaltet in einem GitLab- oder GitHub-Repository zu entwickeln. Ein typischer Initialisierungsvorgang:

git init
git remote add origin https://gitlab.com/<benutzer>/<projekt>.git
git add .
git commit -m "Initial commit"
git push -u origin master