2. Рекомендації щодо проектування мікропроцесорних контролерів.

Мікроконтролери або системи мікроконтролерів, призначені для автоматизації виробничих процесів або наукових досліджень, прийнято називати технологічними мікроконтролерами.

Найважливішими факторами розвитку сучасних технологічних мікропроцесорних контролерів (ТМПК) є опрацьовування архітектури і схемотехніки розподілених мікроконтролерних систем управління, розробка і промисловий випуск периферійних вузлів в інтегральному виконанні, розвиток засобів і методів програмування і налаштування ТМПК.

Стале зниження цін на персональні комп'ютери (РС) при значному підвищенні їх обчислювальної потужності і надійності дозволяє включати РС до складу різних ТМПК у якості потужних систем зберігання, документування і візуалізації інформації на найвищому рівні управління.

Так само зменшується вартість мікроконтролерів з одночасним розширенням номенклатури. Сучасні мікроконтролери характеризується високою продуктивністю, малими споживаними струмами при достатньо великих навантаженнях. Також підвищуються споживчі та експлуатаційні характеристики МК. Більшість мікроконтролерів середнього цінового діапазону мають вбудовану електрично програмовану flash-пам’ять програм і незалежну пам'ять даних, послідовні високошвидкісні канали передачі даних, декілька таймерів і розвинену систему переривань. У деякі мікроконтролери вбудовано 10—16-розрядні аналого-цифрові і цифроаналогові перетворювачі, аналогові компаратори, розвинена система захисту від зависань, WDT та інші корисні можливості.

У світі спостерігається глобальна тенденція до реструктуризації крупних виробничих і наукових установ і створення на їх основі малих виробничих фірм і науково-дослідних центрів. Водночас спостерігається зниження або повне припинення об'ємів централізованого фінансування автоматизації виробництва і наукових досліджень. Все це призводить до ще більшого прискорення процесів автоматизації, оскільки автоматизовані виробництва знижують кінцеву вартість продукції (або експериментів). Водночас прагнення до зниження витрат на автоматизацію спонукає до використання універсальних ТМПК, які можуть перенастроюватися на нові завдання швидко і з мінімальними витратами.

3.1. Вимоги до тмпк

Аналіз тенденцій розвитку дозволяє сформулювати вимоги до складу функціональних модулів і конструктивного виконання центрального мікроконтролерного модуля ТМПК.

1. Центральний мікроконтролерный модуль (далі просто ядро) повинен мати можливість працювати під управлінням одного з наступних мікроконтролерів: Ат89с51/52/53/55/ 8252 і AT90S4414/8515 в корпусі DIP40 або Ат89сх051 і AT90S2313 в корпусі DIP20. У останньому випадку допускається скорочення функціональних можливостей модуля. Крім того, допускається використання мікроконтролерів і в сучасніших корпусах у вигляді окремих модулів, що вставляються у слот на системній платі.

2. Ядро повинне мати супервізор живлення і сторожовий таймер (WDT) для захисту від зависань.

3. Ядро повинне містити швидкодіючу оперативну пам'ять (RAM) з паралельним доступом достатнього об'єму.

4. Ядро повинне містити таймер реального часу (RTC), бажано з паралельним доступом і вбудованою незалежною пам'яттю.

5. До складу ядра необхідно включити аналого-цифровий перетворювач (ADС) середньої швидкодії з розрядністю 12—16 двійкових розрядів і декілька цифроаналогових перетворювачів (DAC). Бажано, щоб вони були підключені через окремий додатковий інтерфейс, наприклад, послідовний приладовий інтерфейс (SPI), причому і основний, і додатковий інтерфейси повинні бути виведені на магістральний роз'єм.

6. Очевидно, що центральний модуль повинен мати максимально можливу кількість регістрів введення і виведення інформації, причому частина з них повинна мати гальванічну розв'язку.

7. Ядро ТМПК повинне мати максимально можливу кількість послідовних інтерфейсів (RS232C, RS485, SPI і т. д.) для роботи у складі CI-LAN, причому принаймні частина з них повинна мати оптичну ізоляцію.

8. Оскільки ядро орієнтоване на роботу у складі CI-LAN, в його склад повинен бути включений модифікатор (перемички або перемикачі) мережевої адреси.

9. Бажано, щоб ядро ТМПК було оснащене інтерфейсом для підключення інтелектуальних LCD або LED локальних індикаторів.

10. Як основний магістральний інтерфейс ядра (з урахуванням вибраних типів мікроконтролерів) найбільш підходить скорочений модифікований інтерфейс І41 (MULTIBAS-I). Він повинен мати достатню кількість адресних ліній (адресний простір) для підключення додаткових модулів ТМПК, високу швидкодію і мінімальна кількість сигналів управління.

11. Елементна база ядра повинна мати достатньо високу швидкодію і низьке енергоспоживання.

12. Уся ТМПК повинна бути виконана відповідно до магістрально-мо-дульних принципів, тобто всі модулі, включно з ядром, повинні мати однакові розміри і магістральний роз'єм.