- •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
2.3.6.1 Преимущества
Не требуется прокладка кабеля, заключение его в короба, сверление;
стен и опорных конструкций;
Простота использования;
Скорость монтажа.
2.3.6.2 Преимущества plc по сравнению с Wi-Fi
Не требует настроек;
Более стабильная связь;
Большая безопасность информации;
Подходит для передачи Multicast-трафика, например, IPTV;
На качество связи не влияет материал и толщина стен в квартире;
В РФ не требуется регистрация оборудования в Роскомнадзоре.
2.3.6.3 Недостатки
Нарушение радиоприема в помещениях, где работают PLC-модемы,
особенно на средних и коротких волнах, но на очень небольшом
расстоянии порядка 3-5 метров от модема.
Пропускная способность сети по электропроводке делится между всеми
её участниками. Например, если в одной Powerline-сети две пары
адаптеров активно обмениваются информацией, то скорость обмена для
каждой пары будет составлять примерно по 50% от общей пропускной
способности.
На стабильность и скорость работы PLC влияет качество выполнения
электропроводки, наличие стыков из разных материалов (например,
медного и алюминиевого проводника), а также просто количество
соединений проводника.
Не работает через сетевые фильтры и ИБП, не оборудованные
специальными розетками "PLC READY".
На качество связи могут оказывать отрицательное влияние дешевые
энергосберегающие лампы, тиристорные диммеры, импульсные блоки
питания и зарядные устройства. Максимальное влияние на скорость в
сети перечисленные устройства оказывают при подключении в
непосредственной близости от PLC-модема.
Неясные правовые аспекты использования данной технологии в
Российской Федерации.
125
2.3.7
Технология M2M
M2M (Machine-to-Machine) – межмашинная коммуникация. Обычно
системы M2M строятся на базе сотовых GPRS модемов. Связь осуществляется
через встроенный в модуль модема стек TCP/IP. В связи с стем, что скорость
обмена по сотовым сетям не очень велика, есть существенные задержки
сигнала и возможны обрывы связи, основным применением таких систем
является:
Управление медленными процессами на больших территориях (системы
управления наружным освещением, АСКУЭ, системы «умный дом»,
системы автоматизации ЖКХ);
Сбор телеметрической информации с территориально-распределенных
систем;
Системы сигнализации для стационарных и подвижных объектов;
Сбор информации о местонахождении подвижных объектов (учет
пробега транспорта и так далее).
2.3.8
Стандарт ARINC 429
ARINC 429 - стандарт на компьютерную шину для применения в авионике.
Разработан фирмой ARINC. Стандарт описывает основные функции и
необходимые
физические
и
электрические
интерфейсы
для
цифровой
информационной
системы
самолёта.
Сегодня, ARINC 429
является
доминирующей авиационной шиной для большинства хорошо экипированных
самолётов.
ARINC 429 является двухпроводной шиной данных. Соединительные
проводники – витые пары. Размер слова составляет 32 бита, а большинство
сообщений состоит из единственного слова данных. Спецификация определяет
электрические характеристики, характеристики обмена данными и протоколы.
ARINC 429 использует однонаправленный стандарт шины данных (линии
передачи и приёма физически разделены). Сообщения передаются на одной из
трёх скоростей: 12,5, 50 или 100 Кбит/сек. Передатчик всегда активен, он либо
передаёт 32-битовые слова данных или выдаёт «пустой» уровень. На шине
допускается не более 20 приёмников, и не более одного передатчика.
2.3.9
Стандарт MIL-STD-1553
MIL-STD-1553 (MIL-STD-1553B) – стандарт Министерства обороны США,
распространяется на магистральный последовательный интерфейс (МПИ) с
централизованным
управлением,
применяемый
в
системе
электронных
модулей. ГОСТ 26765.52-87, ГОСТ Р 52070-2003, МКИО - российский аналог
американского военного стандарта MIL-STD-1553 (MIL-STD-1553B).
Изначально разрабатывался по заказу МО США для использования в
военной
бортовой
авионике,
однако
позднее
спектр
его
применения
существенно расширился, стандарт стал применяться и в гражданских
126
системах. Особенностью интерфейса является двойная избыточная линия
передачи информации, полудуплексный протокол <команда-ответ> и до 31
удалённого абонента (оконечного устройства). Каждая линия управляется
своим контроллером канала.
Стандарт устанавливает требования к:
составу технических средств интерфейса;
организации контроля передачи информации;
характеристикам линии передачи информации (ЛПИ);
характеристикам устройств интерфейса;
интерфейсу с резервированием.
Впервые опубликован в США как стандарт ВВС в 1973 году, применён на
истребителе F-16. Принят в качестве стандарта НАТО - STANAG 3838 AVS. В
новейших самолетах заменяется стандартом IEEE 1394b.