12 Відкрита лекція. Етапи сучасного проектування пристроїв на базі мікропроцесорів.
Відкрита лекція. Етапи сучасного проектування пристроїв на базі мікропроцесорів.
Мета: Продемонструвати етапи сучасного проектування пристроїв на базі мікропроцесорів від постановки задачі до діючого макету.
В попередніх лекціях ми вже розглянули такі питання як асемблер для мікро контролерів, системи команд, архітектуру та організацію пам’яті мікроконтролера, детально розглянули модуль порта вводу-виводу, що дає можливість розглянути і зрозуміти всі етапи проектування простого приладу.
Але спершу спробуємо зрозуміти, чому ми повинні витрачати свій час на вивчення мікропроцесора.
Мікропроцесори – області застосування.
Сьогодні важко знайти область техніки, у якій би не використовувались мікропроцесори. Вони використовуються при обчисленнях, виконують функції управління, використовуються при обробці звуку та зображення, на кінець такий популярний сьогодні пристрій, як мобільний телефон не мав би такого вигляду, якби не використання мікропроцесора.
В залежності від області застосування змінюються вимоги до мікропроцесора.
У залежності від вартості і габаритів пристрою, яким потрібно керувати, визначаються і вимоги до контролера. Якщо об'єкт керування займає десятки метрів по площі, як, наприклад, автоматичні телефонні станції, базові станції стільникових систем зв'язку чи радіорелейні лінії зв'язку, то в якості контролерів можна використовувати універсальні комп'ютери. Керування при цьому можна здійснювати через убудовані порти комп'ютера (LPT, COM, USB чи ETHERNET). У такі комп'ютери при включенні живлення заноситься керуюча програма, що і перетворює універсальний комп'ютер у контролер. Використання універсального комп'ютера як контролера дозволяє в найкоротший термін забезпечити розробку нових систем зв'язку, забезпечує їх легку модернізацію (шляхом простої зміни програми) а також використовувати готові серійні (а значить дешеві) блоки. Якщо ж до контролера пред'являються особливі вимоги, такі, як робота в умовах тряски, розширеному діапазоні температур, впливу агресивних середовищ, то приходиться використовувати промислові варіанти універсальних комп'ютерів. Природно, що ці комп'ютери значно дорожчі звичайних універсальних комп'ютерів, тим не менше вони дозволяють заощаджувати час розробки системи, за рахунок того, що не потрібно вести розробку апаратури контролера. Контролери вимагаються не тільки для великих систем, але і для малогабаритних пристроїв таких як радіоприймачі, радіостанції, магнітофони чи стільникові апарати. У таких пристроях до контролерів пред'являються жорсткі вимоги по вартості, габаритам і температурному діапазону роботи. Цим вимогам не можуть задовольнити навіть промислові варіанти універсального комп'ютера. Приходиться вести розробку контролерів на основі однокристальних ЕОМ, що у свою чергу одержали назва мікроконтролерів.
Сьогодні виділяється три напрямки розвитку мікропроцесорів:
Універсальні мікропроцесори,
Мікроконтролери,
Сигнальні мікропроцесори.
Універсальні мікропроцесори використовуються для побудови обчислювальних машин, для них найважливішою характеристикою є швидкодія і менша увага приділяється габаритам, вартості і енергії споживання. Така техніка використовуються для керування системами зв'язку чи пристроями зв'язку, які мають великі габарити і вартість. Такі комп'ютери називаються контролерами.
Для керування малогабаритними і дешевими пристроями зв'язку використовуються однокристальні мікроЭВМ, що у даний час називаються мікроконтролерами. У мікроконтролерах навпаки, максимальна увага приділяється саме габаритам, вартості і енергії споживання.
Ще один клас мікропроцесорів вирішує задачі, які традиційно вирішувала аналогова схемотехника. Це сигнальні процесори. До сигнальних процесорів пред'являються специфічні вимоги. Від них вимагаються максимальна швидкодія, малі габарити, легке стикування з аналого-цифровими і цифро-аналоговими перетворювачами, велика розрядність даних обробки і невеликий набір математичних операцій, який обов'язково включає операцію множення накопичення й апаратну організацію циклів.
Будь-які пристрої, у тому числі і пристрою зв'язку, радіоавтоматики чи аудіовізуальної апаратури вимагають присутності у своєму складі пристрою керування (контролера). Контролери використовуються практично у всіх пристроях, що оточують нас. Як приклад на малюнку 1 приведені вузли автомобіля, у яких застосовуються мікроконтролери.
Доржні знаки ... рух очей водія запис в МК
Мабуть саме широке використання мікро контролерів у різних пристроях і перспективи розширення областей застосування є аргументом необхідності вивчення мікро контролерів.
Що нам може допомогти в роботі з мікро контролерами - це