2.6. Разработка аппаратных средств мпс.
Разработка аппаратных средств и программного обеспечения ведется параллельно в тесном взаимодействии. К этому моменту известна не только концепция системы и функциональный алгоритм, но и структурная схема МПС под выбранный МП. Так как разработка структуры МПС сводится, в основном, к разработке блоков сопряжения ВУ, на рисунке 73 дается рекомендуемая последовательность разработки для каждого из них.
|
|
|
Рис.73 |
При разработке конкретного блока сопряжения решаются вопросы информационно-логического, электрического и конструктивного согласования. На этом этапе определяются перечень средств сопряжения, подлежащих разработке, типы магистралей и межмодульных связей в МПС, способы организации связи с ВУ, протоколы обмена, распределение адресного пространства между элементами МПС. Данная последовательность не является "жесткой" и может адаптироваться к различным ситуациям разработки аппаратных средств МПС. Здесь разработка протокола обмена относится к этапу "Разработка программного обеспечения".
Наличие в МПК готовых контроллеров и интерфейсов является важным условием его применения и серьезно снижает уровень сложности разработки. При разработке принципиальных схем нестандартных модулей МПС, а также модулей, приобретение которых в готовом завершенном виде вызывает определенные затруднения, применяют два основных подхода для известного набора внешних (входных и выходных) шин и заданных между ними функций преобразования.
1. Использование методом подбора типовых принципиальных решений, широко представленных в периодических изданиях и научно-технической литературе данного профиля, авторских свидетельствах и т. д.
2. Создание оригинальной принципиальной схемы методами логического синтеза и эвристического поиска.
Оба подхода достаточно подробно освещены в литературе и не являются предметом данного учебного пособия. Особое внимание уделяется конструкторской проработке системы. МПС строится, в основном, на БИС, являющихся сильными локальными источниками тепловыделений. Поэтому при плотной упаковке необходимо грамотно применять методы теплофизического конструирования. Есть некоторые особенности и при учете электромагнитной помехоустойчивости МПС. Во-первых, модули МПС работают на магистраль с третьим состоянием, то есть амплитуда логических импульсов уменьшается по отношению к уровню "внутренней" логической 1, присутствующей на входах БИС. Во-вторых, магистраль тянется через всю конструкцию в расчете на будущие подключения, концы ее не имеют возврата, что усиливает искажения полезных сигналов за счет эффекта отражения. Поэтому для согласования концы шин необходимо подсоединять к источнику питания через некоторую нагрузку. В-третьих, следует учитывать, что МПС функционирует в режиме разделения времени по магистрали, то есть при плотной временной диаграмме работы ее устойчивость к электромагнитным воздействиям (внешним и внутренним) падает. Не стоит пренебрегать методами конструирования с учетом ЭМС!
Здесь можно рекомендовать следующие правила.
Критичные цепи схемы, магистраль, общие возвратные проводники выполняются наикратчайшим образом.
Линии должны выполняться максимально широкими.
Материал указанных линий выбирается высокопроводящим.
Следует использовать элементную базу МПС с малыми токами потребления.
Не стоит делать систему более быстрой, чем требует заказчик.
Разделять в схеме возвратные линии цифровой цепи, аналоговой цепи, корпус, энергетические земли.
Выбирать логику с малыми уровнями переключения.
Выбирать диэлектрический материал плат с диэлектрической проницаемостью, близкой к 1.
Разносить критичные цепи в пространстве, то есть увеличивать расстояние между ними.
Критичные цепи выполнять в пространстве ортогонально.
Сближать прямой и возвратный проводники критичных цепей.