ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

ПРИСТРОЇВ НА МІКРОКОНТРОЛЕРАХ

 

Формалізація проектування МК-систем і пристроїв

 

Блоково-ієрархічний підхід

При проектуванні мікроконтролерних пристроїв (МКП) або систем (МКС) можна використати блоково-ієрархічний підхід, при якому уявлення про МКП або… – організація взаємодії мікроконтролера (МК) з об'єктом керування (ввід-вивід даних);

Рівні та аспекти проектування МКС

  Основні задачі функціонально-логічного і програмного рівнів: – деталізація функцій, що виконуються кожним блоком і пристроєм;

Схема процесу проектування

На рис. 1.2 представлена типова для рівнів, що розглядаються, схема процесу проектування.

Розробка апаратури за технічним завданням, що пред'являється, починається з аналізу можливостей реалізації вимог ТЗ. У ТЗ на розробку окремих пристроїв МКС входять: перелік всіх функцій, що виконуються кожним пристроєм; умови працездатності пристрою; вимоги до його вхідних і вихідних параметрів; дані про зміст і форму інформації, якою даний пристрій обмінюється з іншими пристроями апаратури; елементна база для побудови пристрою. У разі позитивного результату аналізу розробляють моделі для структурного і параметричного синтезу апаратури. Відповідно до розроблених моделей генерується початковий варіант апаратури, параметри якого оцінюються з позицій задоволення умов працездатності. Якщо для варіанта структури, що синтезується, забезпечується виконання умов працездатності із заздалегідь обумовленим запасом (з урахуванням допустимих відхилень реально досягнутих значень параметрів апаратури), то задача синтезу вважається вирішеною. При цьому результати проектування оформляють у вигляді необхідної технічної документації. У разі невиконання умов працездатності проводять аналіз можливості поліпшення характеристик синтезованого варіанта об'єкта шляхом зміни структури і керованих параметрів в рамках моделей, що застосовуються для структурного синтезу і параметричної оптимізації. У випадку неможливості виконання умов працездатності проводять коректування ТЗ на об'єкт, що проектується. Таким чином, процес проектування носить ітераційний характер, ітерації можуть включати в себе і більше одного рівня проектування, необхідність повернення до попереднього рівня може виявитися на будь-якому подальшому рівні проектування.

 

 

Рис. 1.2. Схема процесу проектування

 

Методика рішення задач проектування

– якості проектування; – вартості проектування; – строків розробки;

Типові структури МК-систем і пристроїв

Типова структура МК-системи керування показана на рис. 1.3 і складається з об'єкта керування, мікроконтролера та апаратури їх взаємного зв'язку… Мікроконтролер шляхом періодичного опиту інформативних слів (ІС) генерує…

Мікроконтролер з необхідною періодичністю оновлює керуючі слова на своїх вихідних портах. Деяка частина керуючого слова інтерпретується як сукупність прямих двійкових сигналів керування (СК), які через схеми формувачів сигналів (підсилювачі потужності, реле, оптрони і т.п.) надходять на виконавчі механізми (ВМ) і пристрої індикації. Інша частина керуючого слова представляє собою упаковані двійкові коди, які через цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП) впливають на виконавчі механізми аналогового типу.

Якщо об'єкт керування використовує цифрові датчики та цифрові виконавчі механізми, то наявність ЦАП і АЦП в системі необов'язкова.

До складу апаратури зв'язку, яка, як правило, побудована на інтегральних схемах серії ТТЛ, входить регістр прапорців, на якому фіксується деяка множина ознак, що специфікуються, як об'єкта керування, так і процесу роботи контролера.

Цей регістр прапорців використовується як апаратурний засіб реалізації механізму взаємної синхронізації відносно повільних і ймовірних процесів в об'єкті керування і швидких процесів в контролері. Регістр прапорців доступний як контролеру, так і датчикам. Внаслідок цього він є зручним місцем фіксації сигналів ГОТОВИЙ/ОЧІКУВАННЯ при передачах з квитанціями або сигналів ЗАПИТ ПЕРЕРИВАННЯ/ПІДТВЕРДЖЕННЯ при взаємодії контролера і об'єкта в режимі переривання. Якщо МК-система

ІС

має багаторівневу систему переривань, то регістр прапорців містить схему впорядкування пріоритетів.

 

 

Рис. 1.3. Типова структура МК-систем і пристроїв на основі ОМК

 

Для апаратурної реалізації часових затримок, формування сигналів необхідної частоти і скважності до складу апаратури взаємного зв'язку включають інтервальні таймери, що програмуються в тому випадку, якщо вони не входять до складу МК або їх кількість недостатня.

Закони функціонування МК-системи керування зі структурою, показаною на рис. 1.3, цілком визначаються прикладною програмою, що розміщується в резидентній пам'яті програм МК. Іншими словами, спеціалізація МКП або МКС типової структури на рішення задачі керування конкретним об'єктом здійснюється шляхом розробки прикладних програм МК і апаратури зв'язку МК з датчиками і виконавчими механізмами об'єкта.

Використання жорсткої і програмованої логіки

Існує два принципово різних підходи до проектування цифрових пристроїв: використання принципу схемної (жорсткої) логіки або використання принципу… У першому випадку в процесі проектування підбирається деякий набір цифрових… Ці обставини примушують звернутися до іншого підходу в проектуванні цифрових пристроїв, заснованого на використанні…

Обгрунтування застосування та вибору сімейства ОМК

Для систем і пристроїв, що проектуються

На системному і архітектурному рівнях проектування МКС і МКП завжди необхідно вирішувати задачу вибору ОМК. У цей час випускається велика кількість…     Рис. 1.4. Порівняння продуктивності мікроконтролерів

Особливості розробки апаратних засобів МК-систем

Застосування однокристальних МК в пристроях керування об'єктами призвело до кардинальних змін в розробці апаратних засобів пристроїв і систем. І… Внаслідок цих структурних зсувів об'єм трудовитрат на розробку апаратних… Таким чином, освячений традиціями стереотип мислення, суть якого зводиться до лозунгу “головне – це розробити…

Особливості розробки прикладного програмного забезпечення

МК-систем

При цьому в самому загальному випадку необхідно виходити з того, що використання спеціалізованих інтерфейсних ВІС спрощує розробку і забезпечує… Досить поширена практика роботи “тандемом”, коли над розробкою прикладних… Робота “тандемом” у величезній більшості випадків призводить до того, що кінцевий користувач МК-системи відмовляється…

__________