2497

В столбце «Меры сопряжения» отражают дополнительные меры, необходимые для согласования выбранной модели с требованиями задания.

Непосредственно под таблицами следует привести полные библиографические данные источников информации (оптимально – адреса сайтов).

Проанализировав выбранные модели для каждого из контроллеров, следует рассмотреть возможность их унификации и изложить результат в текстовой форме.

Следует уделить внимание организации цепей питания, стараясь выбирать все МК с одинаковым напряжением питания (см. таблицу выбора). Если напряжения питания выбранных МК различны, необходимо проанализировать резистентность входов/выходов модели с более низким напряжением к более высокому уровню логических сигналов смежного МК. Результат следует отразить в столбце «Вывод» таблиц выбора модели МК.

Затем для модели МК, обладающей нужными возможностями, изображается распиновка (Pin Configurations из мануала фирмы или справочника, указав источник) и составляются таблицы распределения функций по портам (табл. 6 и 7 ПЗ для МК ВУ и МК НУ) в соответствии с предыдущими таблицами (пример – для табл. 6). Сначала распределяются необходимые альтерна-

тивные функции согласно справочным данным по альтернативным возможностям каждого вывода. При возможности рекомендуется выбирать выводы альтернативных функций так, чтобы сохранить группы линий дискретного ввода-вывода в свободных портах. Затем распределяют по назначению дискретные вводы и

41

выводы (с учетом специфики входов от механических заземляющих контактов).

Пример «Распределение функций для К0

Для каждого МК необходим расчет допустимого количества выходов с током по 20 мА (при необходимости), если остальные выходы (из заданного количества) будут нагружены втекающим током 1,5 мА.

Если в заданном семействе отсутствуют модели с нужным набором выводов, в состав контроллера включают дополнительные элементы сопряжения. В частности, если количество анало-

42

говых датчиков, подлежащих присоединению к МК ВУ (с учетом перераспределения на структурном этапе синтеза), больше, чем число его аналоговых входов, следует в составе КВУ использовать аналоговый коммутатор, управляемый от одного из портов МК. Применяемые аналоговые ключи и коммутаторы должны иметь адресные входы, совместимые по уровням с ТТЛ. Если в заданном семействе МК нет моделей, имеющих заданную разрядность АЦП (А3), следует в составе контроллера применить внешний АЦП с выходом в параллельном или последовательном коде, подобрав соответствующий интерфейс. Если для организации дискретных входов или выходов не хватает количества или нагрузочной способности выводов портов, следует использовать шинные формирователи или регистры. Для всех элементов сопряжения должны быть разработаны схемные решения, дабы убедиться в их реализуемости и определить количество линий подключения к МК (например, 8 линий для внешнего интерфейса П/#). Широкий выбор решений по сопряжению различных сигналов с цепями МК приведен в [6, 7].

Затем нужно заново просчитать количество линий ввода/вывода МК, выполнить их распределение и выбор модели МК. Используя тот иной функциональный узел МК, необходимо следить за однозначностью выполняемой им функции. Недопустимо, например, применение одного и того же таймера одновременно для счета внешних импульсов и для формирования ШИМ.

Измененный состав контроллеров следует отразить в уточненной структурной схеме.

Далее следует переработать для каждого выбранного МК распиновку в УГО, изображая его согласно [1, рис. 37, табл. 29]. К примеру, УГО ATmega16 будет иметь вид, приведенный на

43

рис. 9. Если выводы порта используются для выполнения альтернативной функции (см. составленную ранее таблицу), то в качестве меток в дополнительных полях следу-

ет писать эту функцию

(например, ADC0), а если для основной функции ввода/вывода, то наименование порта и номер разряда. В частности, в УГО на рисунке 2 выводы 5-8 задействованы для организации локальной шины SPI, а выводы 1-4, относящиеся к тому же порту В

– для ввода или вывода дискретных сигналов. Аналогично используется порт С.

При наличии выбора среди моделей следует выбирать наиболее дешевые, в

частности не применять без необходимости энергоэкономичные (L), с широким диапазоном напряжений питания (они предназначены для мобильных устройств). Исполнение по температурному диапазону – коммерческое, корпус пластиковый, максимальная частота – наименьшая из доступных.

В конечном результате наименование модели должно соответствовать спецификации изготовителя. Например, микроконтроллеры ATmega фирмы Atmel обозначаются так:

44

Следующей стадией является размещение на листе схемы всех элементов МКСУ, выполнение всех связей (с учетом вариантов изображения, описанных в [1]). Входы и выходы схемы должны быть оформлены разъемами, отдельными для каждой группы сигналов (датчик, ШИМ-выход, связь с СУ ГПС и т.п.). Для сигналов и напряжений, поступающих на схему извне, а также для цепей двунаправленного обмена следует использовать вилки (штыри), для сигналов, выдаваемых на устройства, – розетки (гнезда). УГО разъема выполняется в виде таблицы ([1], с. 44). Поле «Конт.» заполняется порядковыми номерами, поле «Цепь» не вводится, поле «Сигнал» заполняется русскоязычными или англоязычными сокращениями. Проводники отводятся от поля «Конт.», в зависимости от необходимого направления проводника это поле может быть как справа, так и слева от поля «Сигнал». В каждом разъеме (кроме выходных цепей А5 и А6) должен быть контакт с сигналом «GND», т.е. «земля», цифровая или аналоговая соответственно. Для связи разъемов ввода/вывода с выводами (пинами) микросхем удобно применять жгуты [1], при этом следует различать номеров контактов разъема, выводов элементов схемы и порядковых номеров проводов жгута (рис. 10). Номера проводов на левой стороне жгута назначаются по порядку, а на правой – по схемотехнике.

45

Рис. 10 Источники питания схемы изображаются отдельно в виде

разъема со всеми необходимыми для схемы уровнями напряжений и контактом GND или «Общ». От поля «Конт» контакта питания этого разъема должна отходить линия, изображающая проводник и помеченная наименованием Vcc или Vdd, от поля «Конт» контакта «Общ» – линия, оканчивающаяся символом заземления – рис. 11. Между выводами Vcc и GND следует установить электролитический конденсатор (лучше танталовый) емкостью 1000 мкФ (см. ниже). Обозначения линий питания у разъема «запитки» и на вводе в каждый элемент (МК и другие ЭРЭ) должны быть одинаковыми.

46

Для борьбы с кондуктивными помехами каждую микросхему следует снабдить конденсаторами, как указано в [6] (микросхемы, сопровождающие МК, следует снабдить только

неполярными конденсаторами, обычно 0,1 мкФ). Если напряжение питания аналоговой части схемы заводится извне, то и аналоговая земля заводится отдельно от цифровой, но конденсаторы всё же нужны. В случае питания аналоговой части схемы от общего источника в соответствии с [6, рис. 2.14] рекомендуется установка LC-фильтра. Схема и параметры фильтра, которые рекомендует Atmel: дроссель L номиналом 10 мкГн подключается между входами цифрового (Vcc) и аналогового (AVcc) питания МК, конденсатор С номиналом 1,0 мкФ подключается между AVcc и цифровой «землей», к этой же «земле» подключается вывод аналогового нуля (AGND). На

рис. 12 изображен этот фильтр и электролитический конденсатор на вводном разъеме питания. В тех МК, где аналоговый компаратор, АЦП и ЦАП не используются, для повышения помехоустойчивости всё же следует соединять между собой цепи AVcc и Vcc, GND и AGND любым доступным способом. Организация питания специальных внешних микросхем АЦП

47