- •1 Введение во встраиваемые вычислительные системы
- •1.1 Определения, особенности, классификация
- •1.1.6.1 Уровень предприятия (1)
- •1.1.6.2 Уровни объекта (2) и подсистемы (3)
- •1.1.6.3 Уровень функциональных узлов (4)
- •1.1.6.4 Уровень оборудования функциональных узлов (5)
- •1.1.6.4.1 Устройства ввода-вывода
- •1.1.6.4.2 Устройство сопряжения с объектом
- •1.2 Механизмы реального времени
- •1.2.4.1 Классификация прерываний
- •1.2.4.2 Функции системы прерываний и их реализация
- •1.2.5.1 Основные характеристики pcf8583
- •1.2.5.2 Описание
- •1.2.5.3 Режимы работы часов
- •1.2.5.4 Регистры-счетчики
- •1.2.5.5 Будильник
- •1.2.5.6 Регистры сигнализации
- •1.2.5.7 Таймер
- •1.2.5.8 Режим счетчика событий
- •1.2.5.9 Вывод прерывания int
- •2 Технические средства встраиваемых систем
- •2.1 Элементная база микропроцессорной техники для
- •2.2 Модульный принцип организации процессора ввс
- •2.2.4.1 Энергонезависимая память e2prom: историческая справка
- •2.2.4.2 Основные характеристики eeprom at24Cxx
- •2.2.4.3 Описание
- •2.2.4.4 Организация памяти
- •2.2.4.5 Адресация модулей eeprom
- •2.2.4.6 Операция записи
- •2.2.4.7 Операция чтения
- •2.2.5.1 Однонаправленные порты
- •2.2.5.2 Двунаправленные порты и порты с альтернативной функцией
- •2.2.6.1 Программируемые таймеры в микроконтроллере с ядром Intel
- •2.2.6.2 Модули таймеров-счетчиков со схемами входного захвата,
- •2.2.7.1 Классификация ацп
- •2.2.9.1 Контроллер последовательного интерфейса в
- •2.2.10 Подсистема синхронизации
- •2.2.11 Механизмы начальной инициализации встроенной памяти
- •2.2.11.1 Внешнее программирование встроенного пзу
- •2.3 Сетевые интерфейсы встраиваемых систем
- •2.3.1.1 Концепция шины I²c
- •2.3.1.2 Принцип работы шины I²c
- •2.3.1.3 Сигналы старт и стоп
- •2.3.1.4 Подтверждение
- •2.3.1.5 Синхронизация
- •2.3.1.6 Форматы обмена данными по шине I²c (7-битный адрес)
- •2.3.1.7 Арбитраж
- •2.3.1.8 Достоинства шины I²c
- •2.3.2.1 Согласование и конфигурация линии связи
- •2.3.2.2 Защитное смещение
- •2.3.2.3 Исключение приема при передаче в полудуплексном режиме
- •2.3.4.1 Протоколы реального времени
- •2.3.4.2 Резервирование каналов и кольцевая топология
- •2.3.4.3 Отличия от обычного Ethernet
- •2.3.6.1 Преимущества
- •2.3.6.2 Преимущества plc по сравнению с Wi-Fi
- •2.3.6.3 Недостатки
- •2.3.9.1 Физический уровень
- •2.3.9.2 Контроллер шины
- •2.3.9.3 Оконечные устройства
- •2.3.9.4 Монитор канала
- •3 Программное обеспечение и инструментальные
- •3.1 Особенности программного обеспечения ввс
- •3.1.4.1 Особенности плк
- •3.1.4.2 Варианты построения систем на базе плк
- •3.1.4.3 Особенности программирования плк
- •3.1.4.4 Варианты реализации плк
- •3.1.4.5 Цикл плк
- •3.1.4.6 Области применения плк
- •3.1.4.7 Сравнение с микроконтроллерами
- •3.2 Языки программирования
- •3.2.8.1 Удобочитаемость
- •3.2.8.2 Лёгкость создания программ
- •3.2.8.3 Надёжность
- •3.2.10 Краткий обзор языков, используемых при проектировании
- •3.2.10.1 Язык программирования Си
- •3.2.10.3 Платформа Java
- •3.2.10.4 Платформа .Net
- •3.2.10.5 Язык программирования ada
- •3.2.10.6 Язык программирования Esterel
- •3.2.10.7 Язык программирования Lustre
- •3.3 Инструментальные средства отладки и тестирования
- •Ieee 1149.1 jtag - механизм граничного сканирования
- •3.3.3.1 Реализация jtag-инструментария
- •3.3.4.1 Цели и задачи профилировки
- •3.3.4.2 Общее время исполнения
- •3.3.4.3 Удельное время выполнения
- •3.3.4.4 Определение количества вызовов
- •3.3.4.5 Определение степени покрытия
- •3.3.5.1 Обеспечение корректности программного кода: обзор
- •3.4 Разработка программного продукта
- •3.4.2.1 Сложность проектирования и разработчики- одиночки
- •3.4.2.2 Оценка времени проектирования
- •3.4.2.3 Использование новых технологий
- •3.4.4.1 Безопасность и перемены
- •3.4.4.6 Играй в защите
- •3.4.4.7 Сбор метрических данных
- •3.4.4.8 Что дает давление сверху
- •3.4.4.9 Сердитый начальник
- •3.4.4.10 Туманные спецификации
- •3.4.4.11 Конфликт
- •3.4.4.12 Кто такой катализатор проекта
- •3.4.4.13 Человеку свойственно ошибаться
- •3.4.4.14 О персонале
- •3.4.4.15 Проблемы социологии
- •3.4.4.16 О патологической политике (еще раз)
- •3.4.4.17 Злоба и скупость
- •3.4.4.18 Основы здравого смысла
- •4 Устройство современного контроллера на примере
- •4.1 Назначение стенда
- •4.2 Состав стенда
- •4.3 Разъемы стенда и назначение выводов
- •4.4 Обзор компонентов принципиальной электрической
- •4.4.3.1 Матричная клавиатура
- •4.4.3.2 Жидкокристаллический индикатор
- •4.4.3.3 Светодиодные индикаторы
- •4.4.3.4 Звукоизлучатель
- •4.4.3.5 Дискретные входы-выходы
- •4.4.10 Фильтрующие емкости
- •4.5 Микроконтроллер aDuC812
- •4.6 Расширитель портов ввода-вывода на базе плис
- •4.6.1 Регистр клавиатуры kb
- •4.6.2 Регистр шины данных жки data_ind
- •4.6.3 Регистр данных параллельного порта ext_lo
- •4.6.4 Регистр данных параллельного порта ext_hi
- •4.6.5 Регистр управления ena
- •4.6.6 Регистр управления жки c_ind
- •4.6.7 Регистр управления светодиодами sv
- •4.6.8 Логическая схема плис: доступ к периферийным устройствам
- •4.6.9 Жидкокристаллический индикатор
- •4.6.9.1 Историческая справка
- •4.6.9.2 Подключение жки
- •4.6.9.3 Контроллер жки
- •4.6.9.4 Память данных жки (ddram)
- •4.6.9.9 Таблица команд контроллера жки
- •4.6.9.10 Операции чтения и записи команд/данных
- •4.7 Внешняя память программ и данных
- •5 Инструментальные средства для работы со стендом
- •5.1 Программирование стенда sdk-1.1
- •5.2 Компилятор sdcc
- •5.2.10 Использование меток
- •5.2.11 Директива __naked
- •5.2.12 Формат Intel hex
- •5.3 Инструментальная система m3p
- •5.4 Утилита make
- •5.5 Система контроля версий
- •6 Примеры программирования стенда sdk-1.1
- •6.1 Приступаем к работе
- •6.2 Программирование светодиодных индикаторов
- •6.3 Программирование последовательного канала
- •6.4 Программирование таймера
- •6.5 Программирование жки
2.3.2.1 Согласование и конфигурация линии связи
При больших расстояниях между устройствами, связанными по витой паре
и высоких скоростях передачи начинают проявляться так называемые эффекты
длинных линий. Причина этому – конечность скорости распространения
электромагнитных волн в проводниках. Скорость эта существенно меньше
скорости света в вакууме и составляет немногим больше 200 мм/нс.
Электрический сигнал имеет также свойство отражаться от открытых концов
линии передачи и ее ответвлений. Грубая аналогия - желоб, наполненный
водой. Волна, созданная в одном конце, идет по желобу и, отразившись от
стенки в конце, идет обратно, отражается опять и так далее, пока не затухнет.
Для коротких линий и малых скоростей передачи этот процесс происходит так
быстро, что остается незамеченным. Однако, время реакции приемников -
десятки/сотни нс. В таком масштабе времени несколько десятков метров
электрический сигнал проходит отнюдь не мгновенно. И если расстояние
достаточно большое, фронт сигнала, отразившийся в конце линии и
вернувшийся обратно, может исказить текущий или следующий сигнал. В
таких случаях нужно каким-то образом подавлять эффект отражения.
У любой линии связи есть такой параметр, как волновое сопротивление Zв.
Оно зависит от характеристик используемого кабеля, но не от длины. Для
обычно применяемых в линиях связи витых пар Zв=120 Ом. Оказывается, что
если на удаленном конце линии, между проводниками витой пары включить
резистор
с
номиналом
равным
волновому
сопротивлению
линии,
то
электромагнитная волна дошедшая до "тупика" поглощается на таком
резисторе. Отсюда его названия – согласующий резистор или "терминатор".
Большой минус согласования на резисторах – повышенное потребление
тока от передатчика, ведь в линию включается низкоомная нагрузка. Поэтому
рекомендуется включать передатчик только на время отправки посылки. Есть
способы
уменьшить
потребление
тока,
включая
последовательно
с
согласующим резистором конденсатор для развязки по постоянному току.
Однако, такой способ имеет свои недостатки. Для коротких линий (несколько
десятков метров) и низких скоростей (меньше 38400 бод) согласование можно
вообще не делать.
116
Эффект
отражения
и
необходимость
правильного
согласования
накладывают ограничения на конфигурацию линии связи.
Линия связи должна представлять собой один кабель витой пары. К этому
кабелю присоединяются все приемники и передатчики. Расстояние от линии до
микросхем интерфейса RS-485 должно быть как можно короче, так как
длинные ответвления вносят рассогласование и вызывают отражения.
В оба наиболее удаленных конца кабеля (Zв=120 Ом) включают
согласующие резисторы Rt по 120 Ом (0.25 Вт). Если в системе только один
передатчик и он находится в конце линии, то достаточно одного согласующего
резистора на противоположном конце линии.
Рисунок 55. Согласование линии связи