Základní modulu systému LEGO MINDSTORMS

Řídící jednotka NXT

Podrobnosti

PhDr. Tomáš Jakeš, Ph.D.

Aktualizováno: 15.03.2013

Zobrazení: 47483
Vytisknout

Hlavním aktivním prvkem stavebnice LEGO NXT, který využijete v téměř každé úloze, je bezesporu řídící jednotka. Vzhledem ke svému tvaru bývá v literatuře oficiálně nazývána Řídící kostkou NXT. Bylo by milné se domnívat, že se jedná jen o jakousi krabičku s procesorem. Ve skutečnosti je složena z několika univerzálních i specializovaných modulů, které mezi sebou komunikují pomocí systému několika sběrnic. Každý vnitřní modul se tak stará o to, co nejlépe umí.

Velmi důležitou činnost zde však hraje hlavní procesor firmy Atmel architektury ARM7 (více o tomto typu procesoru se dozvíte např. na těchto stránkách). Do jeho paměti jsou nahrána data včetně instrukcí našeho programu, které posléze zpracovává a vykonává. Bez programu by procesor byl jen "mrtvým" prvkem. Abychom do paměti procesoru mohli nahrát program, je k hlavnímu procesoru připojeno rozhraní USB, pomocí kterého komunikuje s počítačem. Existuje ale ještě jedna komunikační cesta. Tou je bezdrátové Bluetooth rozhraní. Pomocí tohoto rozhraní je nejen možné zasílat procesoru řídící program, ale též i navzájem komunikovat mezi více kostkami.

Mnohem častěji se ovšem budeme snažit data načíst či vyslat na připojená vstupní a výstupní zařízení. K tomu slouží vnější konektory, které jsou pomocí speciální sběrnice (sady vodičů) připojeny k řídící jednotce procesoru. Pokud tedy chceme přečíst barvu z Barevného senzoru, ze senzoru načteme číselnou hodnotu a na základě té poznáme, jakou barvu senzor rozpoznal. Obdobně to platí i u výstupů.

Vnitřní propojení modulů

Na následujícím schématu můžete vidět vzájemné propojení prvků kostky LEGO, které jsou umístěny v jejím vnitřku.

ridici_jednotka_internal_blok

Vnitřní propojení bloků v Řídící kostce NXT (zpracováno podle LEGO Mindstorms NXT Hardware Developer Kit)

Firmware

Aby s námi kostka LEGO komunikovala již po zakoupení, je vybavena speciálním vnitřním softwarem, tzv. firmwarem. Ten má za úkol kostku řídit i bez našeho vlastního spuštěného programu, kterému pouze na určitou dobu předává řízení nad některými částmi zařízení. Protože je tento řídící program velice důležitý, měli bychom ho vždy aktualizovat na co nejnovější verzi, která může opravovat určité chyby nebo rozšiřovat funkci zařízení.

Protože jedním z úkolů firmwaru je též spouštění programů a komunikace s programovacím jazykem, má většinou každý programovací jazyk svou verzi firmwaru, kterou je potřeba před užíváním do zařízení nahrát.

O tom, jak firmware ve vybraných programovacích prostředích aktualizovat, si můžete přečíst ve článku Aktualizace firmware.

Poslední verzí oficiálního firmwaru pro prostředí NXT-G je verze 1.31, kterou si můžete stáhnout z webu http://www.lego.com/education.

PAMĚŤ KOSTKY LEGO

Hlavní procesor je vybaven FLASH pamětí o velikosti 256 KB. Do této paměti jsou kromě firmwaru ukládány i Vaše programy, zvuky a obrázky. Všechny tyto prvky se o paměť dělí. Je proto jen otázkou času, kdy se Vám ji podaří zaplnit. Po zaplnění již nebudete moci přidávat další data. Naštěstí FLASH paměť je přepisovatelná a tak můžete pomocí programu NXT Programming nepoužívaná data smazat a nahradit je dalšími.

control-cross

Úkol na doplnění: vložit další obrázek ukázky přehledu paměti. U tohoto obrázku zaškrtnout první položku NXT Windows.

TIP: Ve Vašich programech používejte raději tóny než celou řadu speciálních zvuků. Tyto zvuky zabírají velké množství paměti LEGO kostky. Obdobné pravidlo platí i u obrázků.

Technická specifikace (verze NXT)

Hlavní procesor

32bitový mikroprocesor ARM7 (Atmel AT91SAM7S256)
48 MHz, 256 KB FLASH, 64 KB RAM

Přídavný koprocesor

8bitový mikroprocesor AVR (Atmel ATmega48)
8 MHz, 4KB FLASH, 512B RAM

Vstupy / výstupy porty

4 vstupní porty (6vodičový LEGO RJ12 konektor, IIC rychlost 9600 bit/s)
3 výstupní porty s možností vstupu z kodéru (6vodičový LEGO RJ12 konektor)
4 tlačítka na modulu pro ovládání uživatelského rozhraní a programů
8bitový zvukový výstup s reproduktorem (přehrávaná frekvence 2 – 16 kHz)
Černobílý maticový displej 100 x 64 pixelů o velikosti 40,6 x 26 mm (programově použitelné 100 x 60 px)

Možnosti připojení

USB 2.0 port (12 Mbit/sec)
Bezdrátová Bluetooth® komunikace v2.0 třídy II, CSR BlueCore 4 v2.0 + EDR, 26MHz

Operační systém

Operační systém vlastní (proprietální)

Zdroj energie

6 AA článků nebo nabíjecí lithiová baterie s transformátorem dle národní normy (EU: 230 V, 50 Hz)

předběžná Technická specifikace (ev3)