2 Разработка аппаратной платформы микропроцессорного устройства

Обобщенная структура микропроцессорного устройства имеет следующий вид:

Где АД – аналоговые датчики; АИМ – аналоговые исполнительные механизмы; ВЗУ – внешнее запоминающее устройство; ДД – дискретные датчики; ДИМ – дискретные исполнительные механизмы; ИП – источник питания; КИП – контрольно-измерительный прибор; ЛВС – локальная вычислительная сеть; МКИП – модуль связи с КИП; MAIO – модуль аналогового ввода.вывода; MDIO – модуль дискретного ввода.вывода.

Рисунок 2.1- Обобщенная структурная схема МПУ СУ

Таблица 2.1- Исходные данные

Исходные данные и технические характеристики МПУ СУ		Номер варианта
		9
1	Конструктивное исполнение	Модульный PC
2	Процессор	486DX2
3	Объем ОЗУ	16М
4	Твердотельный диск	Нет
5	СОМ 1	RS-232
6	СОМ 2	RS-485
7	LPT	SPP
8	Контроллер ВЗУ	EIDE
9	ЛВС	CAN
10.	Дисплей	EL
11.	Клавиатура	АТ
12.	Сеть	~240В
13.	BUS	PC./104
14.	Интерфейс связи	ИРПР-М
15	Режим обмена с КИП	ПУ
16	Количество и тип дискретных входов	DI2-9
17	Количество и тип дискретных выходов	DO1-17
18	Режим обмена с дискретными устройствами	ПДП
19	Количество и тип аналоговых входов	AI2-3
20	Количество и тип аналоговых выходов	Нет
21	Режим обмена с аналоговыми устройствами	ПР

2.1 Конструктивное исполнение

необходимо подобрать все компоненты, отвечающие требованию к модулю (независимый стандартный вход и выход, независимый разъем питания, стандартную систему крепления в корпус).

2.2 Системная плата

В модульном исполнении системные платы выпускают две фирмы: Octagon Systems и Advantech. Рассмотрим модуль системной платы, разработанный для работы с процессором 486 фирмы Advantech.

Технические характеристики модуля центрального процессора i486 с интегрированным видеоадаптером MIC-2340:

• Тип поддерживаемых процессоров: 486SX/DX/DX2/DX4/5X86.

• BIOS: AWARD расположен во флэш-памяти 128к.

• Внешняя магистраль: 16-битная ISA.

• Шина данных: 32-разрядная.

• Устройство управления памятью и периферией: VIA VT82C496G.

• Кэш-память второго уровня: 128к.

• Оперативная память: от 1 до 32Мб. Один 72-контактный разъем для установки модуля SIMM.

• Интерфейс НЖМД: EIDE. Возможна поддержка 2-х НЖМД, автоопределение параметров, а также возможность блокировки НЖМД на уровне BIOS.

• Интерфейс НГМД: возможность поддержки до 2-х НГМД 3,5’’ (емкость 720к, 1.44М и 2,88М) и/или 5,25’’ (емкость 360к и 1,2М). Есть возможность блокировки устройств на уровне BIOS.

• Двунаправленный параллельный порт: обеспечена поддержка режимов SPP/EPP/ECP.

• Последовательные порты: один последовательный порт с интерфейсом RS-232C. Один последовательный порт с возможностью работы в одном из следующих интерфейсов RS-232C/ RS-422/ RS-485. Оба порта выполнены на базе универсального приемопередатчика 16С550 с аппаратным буфером типа FIFO.

• Батарея: литиевая 3,6В / 600 мА*ч. Срок службы до 10 лет.

• Сторожевой таймер: обеспечивает формирование сигнала сброса или прерывания IRQ15. Интервал сторожевого таймера 1,6с. Блокировка/деблокировка осуществляется программно.

• Количество каналов прямого доступа к памяти (DMA): 15

• Порт клавиатуры: встроенный 6-контактный соединитель типа mini-DIN для подключения стандартной PC/AT клавиатуры.

• Интерфейс манипулятора типа «мышь»: 6-контактный типа PS/2

• Управление энергопотреблением: подсистема соответствует требованиям

АРМ 1.1. Обеспечена поддержка режимов: DOZE, STANDBY, SUSPEND.

• Интерфейс с ЭЛТ и плоскопанельными мониторами на локальной магистрали: видеоадаптер выполнен на основе БИС 65545 компании Chips&Technologies.

• Объем видеопамяти: 512к

• Типы поддерживаемых мониторов: ЭЛТ и плоскопанельные мониторы (электролюминесцентные, ЖК и плазменные). Обеспечена возможность одновременного вывода на ЭЛТ-монитор и на плоскую индикаторную панель.

• Внешняя магистраль PC-104: 104 контактный разъем для установки 8/16-разрядных устройств в количестве до шести.

• Требования по питанию: (5,000,25)В. Номинальный потребляемый ток 2А

• Диапазон рабочих температур: от 0 до 60⁰С.

• Цена: (без процессора и ОЗУ) 490$.

Фирма Octagon Systems предлагает более мощный вариант модуля системной платы формата MicroPC, основанный на процессоре 5Х86-133.

Технические характеристики модуля центрального процессора. Модель 5066-586:

• Процессор AMD 5x86-133.

• DOS 6.2 в ПЗУ.

• BIOS Phoenix с промышленными расширениями.

• Система снижения потребляемой мощности.

• Электронный флэш-диск 2Мб с файловой системой.

• ОЗУ до 32Мб.

• Последовательные порты COM1(RS-232) и COM2(RS-232/RS-485).

• Универсальный параллельный порт с поддержкой режимов EPP и ECP и интерфейса НГМД.

• Сторожевой таймер.

• Программа самодиагностики в ПЗУ.

• Электрическая защита внешних интерфейсов до 6кВ.

• питание +5В; 920мА.

• Диапазон рабочих температур от -40 до +70⁰С.

• Рабочая относительная влажность до 95%.

• Вибрация до 5g и удар до 20g.

• Цена: (без ОЗУ) 893$.

Как видно из характеристик, продукт фирмы Octagon Systems имеет более высокие показатели по производительности, и еще более высокие показатели по надежности и защите, соответственно имеет более высокую цену. Но применительно к заданию следует выбрать модуль фирмы Advantech, т.к. модуль фирмы Octagon Systems не имеет встроенные интерфейсы EIDE, SPP и встроенный адаптер электролюминесцентных дисплеев, которые имеет первый рассмотренный модуль. При использовании модуля MIC-2340 компьютер будет состоять из 2-х модулей, в то время как при использовании модуля 5066 необходимо будет использовать 5 модулей, что поведет к непозволительным аппаратным избыткам и к денежным затратам.

RS-232. Встроен в системную плату MIC-2340.

RS-485. Встроен в системную плату MIC-2340.

SPP. Встроен в системную плату MIC-2340.

EIDE. Встроен в системную плату MIC-2340.

PC-104. Встроен в системную плату MIC-2340