Программируемая логическая матрица «и-или».
Матрица состоит из:
– Линейки элементов разветвителей, содержащих в своем составе повторитель и инвертор (блок имеет один вход и 2 выхода);
– Линейки многовходовых элементов «И». Данные элементы также как и входные элементы имеют парафазный выход (прямое и инверсное значение выхода).
– Линейки многовходовых элементов «ИЛИ»;
– Матрицы, представляющие из себя сетчатые структуры, тип узла, расположение, управляющие элементы подключения. Связь может присутствовать или отсутствовать (на рисунке изображена маленькими черными точками).
Разработка конфигурации ПЛИС заключается в первую очередь в расстановке данных точек подключения.
Данные матрицы располагаются между входными элементами и элементами «И» (матрица И, строки которой – входные сигналы, а столбцы, которой сигналы, поступающие на входы И).
Между линейкой И и линейкой ИЛИ располагается матрица ИЛИ, на столбцы которой приходит сигнал с выхода элементов линейки И, сигнал со строк идет на входы элемента ИЛИ.
Функционально полный базис – это набор логических функций, с помощью которого можно реализовать любую другую логическую функцию. Логическая матрица И-ИЛИ представляет из себя функционально полный базис.
Способы подключения датчиков.
Двухпроводная
схема
Рисунок 11 - Двухпроводная схема подключения датчиков.
Преимущество – простота реализации
Недостаток – влияние на измеренную информацию характеристик проводов подключения.
Трехпроводная схема
Для минимизации влияния проводов подключения используется трёхпроводная схема, в которой один из проводов, идентичный двум оставшимся, используется для определения их влияния. Четырёхпроводная схема – позволяет осуществить изменение отклонения параметров датчика от устройства, установленного эталона. Это так называемая мостовая схема, на которую подаётся напряжение питания, а с которой снимается парафазный (дифференциальный) сигнал, пропорциональный характеристике одного из элементов моста.
Понятие «Система на кристалле» и состав внутренних функциональных модулей.Способы ее построения.
Система на кристалле (system on chip – SOC)– это электронная схема, выполняющая функции целого устройства управления и размещенная на одной интегральной схеме.
В зависимости от назначения она может оперировать как цифровыми сигналами, так и аналоговыми, аналогово-цифровыми, а также частотами радиодиапазона. Как правило, в виде СНК реализуются портативные и встраиваемые системы.
Разработка СНК Для функционирования СНК программное обеспечение не менее важно, чем аппаратное. Разработка, как правило, ведётся параллельно. Аппаратная часть собирается из стандартных отлаженных блоков, для сборки программной части используются готовые драйверы. Применяются средства автоматизации разработки CAD и интегрированные программные оболочки.
Для того чтобы удостовериться в правильной работе созданной комбинации блоков, драйверы и программу загружают в эмулятор аппаратной части (микросхему с программируемыми цепями, FPGA). Также требуется задать расположение блоков и разработать межблочные связи. Перед сдачей в производство аппаратная часть тестируется. До 70 % общих усилий на разработку затрачивается именно на этом этапе. Достоинства: потребляют меньше энергии; стоят дешевле и работают надёжнее, чем наборы микросхем с той же функциональностью; меньшее количество корпусов. Недостатки: создание одной большой и сложной СНК дороже, чем серии из маленьких, из-за сложности разработки, отладки и снижения процента выхода годных изделий . Способы построения систем на кристалле (SOC) Для повышения надежности, сокращения времени создания и модификации систем управления, расширение функциональности, сокращение количества микросхем, упрощение монтажа.
Используют системы на кристалле, или системы в интегральной схеме (System in a package - SIP)
Отличие SOC от SIP заключается в том, что в SIP в рамках единой микросхемы реализовано несколько кристаллов, а в случае SOC только одна.
Типичная SOC:
– Один или несколько микроконтроллеров, микропроцессоров или ядер цифровой обработки сигнала;
– Банк памяти, состоящий из модулей ОЗУ, ПЗУ, ППУ или флэш (постоянная память реализуется в ПЛИС проблематично);
– Источники опорной частоты, кварцевые резонаторы и схемы «фапч» (фазовая автоподстройка частоты);
– Таймер, счетчики – содержит DLL;
– Стандартный интерфейс внешних устройств;
– ЦАП и АЦП;
– Регуляторы напряжения и стабилизаторы питания;
– Система шин для межсоединения указанных блоков.