2.2.Модуль скоростного ввода/вывода данных

Для целей промышленного применения, ориентированных на управление событиями в реальном времени, в кристалл микроконтроллера встраиваются устройства скоростного ввода/вывода данных (или процессор событий). Эти устройства используются для точного формирования периодических сигналов в функции времени, а также для измерения временных интервалов между внешними событиями, например для измерения частоты, периода скважности, фазового сдвига импульсных последовательностей с датчиков обратных связей (измерение скорости двигателей по сигналу импульсного датчика положения ротора или скорости).

Всостав модуля входят таймеры, один из которых является счетчиком тактовых внутренних сигналов прямого счета, а второй может считать как внутренние тактовые сигналы, так и внешние, причем как в прямом, так и в обратном направлении. Инициализация таймеров должна быть произведена до начала работы основной программы.

В процессе работы модуль аппаратно контролирует изменение потенциала внешнего сигнала на (назначенных) входах с помощью встроенной схемы детектора перепадов входного сигнала. При этом детекторы могут быть программно настроены на подъем и/или на потенциал.. Перепад рассматривается как внешнее событие, момент наступления которого фиксируется по текущим показаниям таймера и вместе со статусом входов записывается в стек процессора.

Эта процедура носит название «захват события» и сопровождается формированием запроса на прерывание центральному процессору для обслуживания модуля.

В программе обслуживания прерываний учитывается номер входа, вызвавшего событие, и содержимое таймера в момент наступления события. Таким образом, вычитая из времени наступления текущего события время предыдущего события, можно с высокой точностью определить интервал между событиями, как показано на рис.2.3.

Например, скорость вращения ротора генератора агрегата или электродвигателя можно определить, если установить на него зубчатый металлический диск, а индукционный датчик поместить так, чтобы он выдавал импульс от проходящих мимо него зубцов. Тогда измеренное значение периода следования импульсов позволит вычислить частоту вращения агрегата.

Существенным является то, что работа модулей высокоскоростного ввода/вывода и процессора событий в моменты захвата событийпроисходит автономно от работы основного процессора и не требует никаких дополнительных аппаратных или программных затрат.

2.3.Встроенные многоканальные шим-генераторы

Несмотря на универсальность, гибкость и широкие функциональные возможности применения процессоров событий, данный модуль все же требует некоторого «отвлечения» процессора на обслуживание программ прерывания. Это может проявляться в ограничениях значений максимальной и минимальной скважностей ШИМ-сигналов.

Поэтому для генерации ШИМ-сигналов на высоких несущих частотах (до 40 кГц) более удобен встроенный многоканальный (чаще всего трехканальный) ШИМ-модулятор (рис.2.4.).

Этот генератор копирует структуры классических ШИМ-генераторов с «цифровой пилой» задания и отдельными компараторами для каждого из каналов и не имеет ограничений в регулировании скважности с точностью до 1/255 ширины импульса опорной частоты.

Встроенный ШИМ-генератор может быть использован для прямого цифрового управления электронными коммутаторами, ключами инверторов напряжения и тока, а также в качестве простейших цифроаналоговых преобразователей в системах управления и контроля.

В последнем случае достаточно дополнительно установить на выходе фильтр нижних частот.