6.6. Проблеми удосконалення системи вводу багатокнальної аналогової інформації в мікроконтролер

Однією з найбільш гострих проблем застосування сучасної обчислювальної техніки в системах автоматизації виробництва є проблема вводу в мікроконтролер багатоканальної швидко змінюємої технологічної інформації.

Самий потужний сучасний мікропроцесор з практично необмеженною ємністю пам’яті та високою швидкодією має тільки один вхід та один вихід для забезпечення інформаційного зв’язку з зовнішніми пристроями.

Застосування матричних систем мікропроцесорів для паралельного вводу, обробки та виводу інформації в режимі реального часу, являється незавжди економічно виправданим.

Доцільним являється створення простих структур інтерфейса введення багатокальної технологічної інформації в мікропроцесор в режимі реального часу.

На рис. 6.6.1 (а,б) приведені структурні схеми способу вводу даних в мікроконтролер, який призначений для обробки багатоканальної швидко змінюємої інформації.

EMBED Visio.Drawing.11

Рис. 6.6.1 а) загальна структурна схема інтерфейсу введення багатоканальної швидко зміннюємої інформації; б) структурна схема модуля введення.

З метою підвищення швидкості введення інформації та зниження економічних витрат, число N каналів джерела аналогової інформації розподіляється на n модулів введення по m аналогових каналів в кожному модулі: N=nm.

Аналогові значення даних, які надходять по кожному з m каналів послідовно через аналоговий мультиплексорвводться в мікроконтроллер. Усі n модулів введення паралельно виконують операції по введенню даних.

Відповідно до структурної схеми (рис. 6.6.1 б) модуля введення на m каналів через аналоговий мультиплексор АМП кожний канал підключається на вхід аналого-цифрового перетворювача АЦП, з цифрового входа якого байт даних тимчасово записується в буферну пам’ять (БП). За сигналом зчитування ЗЧТ, який поступає з дешифратора DC (рис 6.6.1 а) байт даних з буферної пам’яті через відповідний канал цифрового мультиплексора ЦМП вводиться в мікроконтроллер. Для переключення каналів мультиплексора ЦМП і дешифратора DC із МК надходить k-розрядний код, де k=lg₂n.

Після закінчення операції перетворення аналогової величини в цифрову на виході АЦП з’являється сигнал готовності ГТ, який подається на вхід запису 3n БП і байт даних з АЦП записується в БП. Крім того, сигнал ГТ через схему затримки 1 (сигнал ГТ затримується на інтервал t_зап часу запису даних в БП) подається на лічильний вхід двійкового лічильника СТ2 та на вхід скидання АЦП. Двійковий v-розрядний код на виході лічильника СТ2 призначений для послідовного переключання каналів аналогового мільтиплексора АМП. Число v розрядів коду переключення каналів АМП визначається формулою v=lg₂m

Крім того, сигнал готовності ГТ через схему затримки 2 подається на вхід АЦП. Часовий інтервал t_зап2 в схемі затримки 2 дорівнює часу t_пер закінчення перехідних процесів, які з’являються після переключення каналів аналового мультиплексора АМП.

Оскільки час t_пер закінчення перехідних процесів значно перевщує час t_зап занесення даних у пам’ять мікроконтроллера, то з’являється резерв часу для послідовного вводу даних з усіх n регістрів БП в мікроконтроллер протягом t_пер.

При вводі аналогових данних в МП необхідна затримка на процес аналогово-цифрового перетворення на час t_пер перехідного процесу, інакше аналогова інформація буде неточною. При цьому буде значно зменшена швидкодія вводу аналогових даних. Пропонуємий метод дозволяє усунути цей недолік і значно поліпшити швидкохідність вводу аналогової інформації в МК.

Пропонуємий метод можна застосувати для управління великою кількістю МВЕУ, де потрібно контролювати швидко змінювані дані, які подаються в мікроконтролер із числа джерел даних.

Такий спосіб оптимального завантаження мікроконтролера для роботи в реальному часі може знагодитись при проектуванні системи КМЕУ з заданим числом n комплектів МВЕ і КСБ.