15. Модули последовательного ввода/вывода

Наличие в составе 8-разрядного МК модуля контроллера последовательного ввода/вывода стало в последнее время обычным явлением. Задачи, которые решаются средствами модуля контроллера последовательного ввода/вывода, можно разделить на три основные группы: 1)связь встроенной микроконтроллерной системы с системой управления верхнего уровня, например, с персональным компьютером(RS-232C и RS-485); 2)связь с внешними по отношению к МК периферийными ИС, а также с датчиками физических величин с последовательным выходом(I2C, SPI), а также нестандартные протоколы обмена; 3)интерфейс связи с локальной сетью в мультимикроконтроллерных системах. В системах с числом МК до пяти обычно используются сети на основе интерфейсов I2C, RS-232C и RS-485 с собственными сетевыми протоколами высокого уровня. С точки зрения организации обмена информацией упомянутые типы интерфейсов последовательной связи отличаются режимом передачи данных (синхронный или асинхронный), форматом кадра (число бит в посылке при передаче байта полезной информации) и временными диаграммами сигналов на линиях . Число линий, по которым происходит передача в последовательном коде, обычно равно двум (I2C, RS-232C, RS-485) или трем (SPI, некоторые нестандартные протоколы). Данное обстоятельство позволяет спроектировать модули контроллеров последовательного обмена таким образом, чтобы с их помощью на аппаратном уровне можно было реализовать несколько типов последовательных интерфейсов. При этом режим передачи и формат кадра поддерживаются на уровне логических сигналов, а реальные физические уровни сигналов для каждого интерфейса получают с помощью специальных ИС, которые называют приемопередатчиками, конверторами, трансиверами. Среди различных типов встроенных контроллеров последовательного обмена, которые входят в состав тех или иных 8-разрядных МК, сложился стандарт «де-факто» — модуль UART (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter). UART — это универсальный асинхронный приемопередатчик. Однако большинство модулей UART, кроме асинхронного режима обмена, способны также реализовать режим синхронной передачи данных. Модули типа UART в асинхронном режиме работы позволяют реализовать протокол обмена для интерфейсов RS-232C, RS-422А, RS-485, в синхронном режиме — нестандартные синхронные протоколы обмена, и в некоторых моделях — SPI.

16.Локальная сеть (локальная вычислительная сеть, ЛВС) – это комплекс оборудования и программного обеспечения, обеспечивающий передачу, хранение и обработку информации. Назначение локальной сети - осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию. Наиболее близок разработчику встраиваемых МП-систем пример локальной вычислительной сети на основе нескольких МП-контроллеров. Режим хранения задается с персонального компьютера оператора, об отклонениях климата в помещении контроллер сообщает на пульт оператора. Отличительным признаком может служить характер протокола обмена. Если протокол предусматривает арбитраж, т.е. управление доступом к шине при попытке инициализации связи более чем одним узлом, то такую сеть следует считать локальной.

Сетевая модель OSI.Представляет уровневый подход к сети.Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия.Благодаря такой структуре совместная работа такого оборудования и преградами обеспечения ставится гораздо проще и прозрачнее.Модель состоит из 7 уровней,расположенных друг над другом.Уровни взаимодействуютдруг с другом посредством интерфейсов и могут и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы посредствои протокола.Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведенные только ему функции.

7-обеспечивает взаимодействие сети и пользователя

6-отвечает за преобразование протоколов

5-отвечает за поддержание сеанса связи

4-предназначен для доставки данных баз ошибок,потерь и дублирования в той последовательности,как они были переданы.

3-предназначен для определения пути передачиданных,

2-для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками,которые могут возникнуть

1-для передачи протокола данных.

17. Модуль сторожевого таймера. Сторожевой таймер – это 16-разряный таймер, который можно использовать как в качестве сторожевого, так и в качестве «интервального» таймера. Первичная функция модуля сторожевого таймера (WDT) – выполнять рестарт управляемой системы при возникновении проблемы с программным обеспечением. Если установленный временной интервал истек, генерируется системный сброс. Если сторожевая функция в приложении не нужна, модуль может быть сконфигурирован как интервальный таймер для генерации прерываний через установленные интервалы времени. Сторожевой таймер обладает следующими возможностями: 1)Восемь программно настраиваемых временных интервалов 2)Режим сторожевого таймера 3)Режим интервального отсчета 4)Доступ к регистру управления WDT защищен паролем 5)Управление функцией вывода nonRST/NMI 6)Возможность выбора источника тактовых импульсов Возможность останова для уменьшения потребляемой мощности

Счетчик сторожевого таймера (WDTCNT) – это 16-разрядный суммирующий счетчик, не имеющий прямого доступа из программы. Управление WDTCNT и выбор временных интервалов производится через регистр управления сторожевым таймером WDTCTL. WDTCNT может тактироваться от ACLK или SMCLK. Источник тактирования выбирается с помощью битаWDTSSEL.

18.Программи́руемый логи́ческий контро́ллер (ПЛК) (от англ. Programmable Logic Controller) или программируемый контроллер — специализированное компьютеризированное устройство, используемое для автоматизации технологических процессов. В отличие от компьютеров общего назначения, ПЛК имеют развитые устройства ввода-вывода сигналов датчиков и исполнительных механизмов, приспособлены для длительной работы без серьёзного обслуживания, а также для работы в неблагоприятных условиях окружающей среды. ПЛК являются устройствами реального времени. В программируемых логических контроллерах обеспечивается доступ к отдельным битам памяти. ПЛК не имеют развитых средств интерфейса, типа клавиатуры и дисплея, их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами — специальными устройствами или устройствами на базе PC или ноутбука, со специальным программным обеспечением, а возможно и со специальными интерфейсными платами. В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с системами человеко-машинного интерфейса: операторскими панелями или рабочими местами операторов на базе PC. Программируемые логические контроллеры ПЛК выполнены на базе бесплатной среды CoDeSys. Контроллеры ПЛК обладают высокой программной и аппаратной надежностью, высокой производительностью, имеют большой объем внутренней памяти (8 Мб).

Промышленные контроллеры ОВЕН ПЛК – это высокие программная надежность и производительность, большой объем внутренней памяти. Спектр применений ОВЕН ПЛК достаточно широк, это как построение распределенных систем управления и диспетчеризации, так и автоматизация небольших задач.Основные отрасли применения: ЖКХ, котельные, энергетика, автоматизация станков и автоматов, пищевая и упаковочная промышленность.

19. Процессор цифровой обработки сигналов (DSP) - устройство, микропроцессорной особенностью работы которого является поточный характер обработки больших объемов данных в реальном времени и с интенсивным обменом данными с внешними устройствами. Реальный масштаб времени - такой режим работы устройства, при котором арифметическая обработка, а при необходимости анализ, визуализация, сохранение, синтез и передача данных по каналам связи производится без потерь информации, поступающей от ее источника. Цифровая обработка сигналов (ЦОС) - арифметическая обработка в реальном масштабе времени последовательности значений сигнала через равные промежутки времени - дискретизация. Частота дискретизации д.б. в 5-10 раз больше чем частота сигнала. В большинстве устройств применяется аналоговая обработка сигнала. Типовые задачи: 1) фильтрация сигналов, 2) смешивание двух сигналов, 3) вычисление значений авто- и кросскорреляционных функций сигналов (связь сигналов), 4) усиление, нормализация сигналов, 5) прямое и обратное преобразование Фурье (из временной в частотную область и обратно). Применение: телекоммуникации, приборостроение, автоматизация в промышленности, управление техническими системами, автомобилестроение, медицина, обработка голоса и речи, обработка изображений, оборонные отрасли, бытовые приборы.

Типовые задачи, решаемые ПЦОС. На основе ПЦОС создаются устройства, в которых требуется реальный масштаб времени выполнения практически любых арифметических задач. В то же время, можно выделить ряд типовых, наиболее распространенных задач, решаемых с применением ПЦОС:

фильтрация сигналов;

свертка двух сигналов (смешение сигналов);

вычисление значений авто и кросс-корреляционной функции двух

сигналов;

усиление, нормализация или преобразование сигналов;

прямое и обратное Фурье-преобразование;

и др.

Основные направления применения ПЦОС. ПЦОС широко применяются в следующих областях :

телекоммуникации;

приборостроение (цифровые функционально- и проблемно-ориентированные приборы);

автоматизация в промышленности;

управление техническими системами;

автомобилестроение;

медицина;

обработка изображений и графические станции;

бытовые приборы;

оборонные отрасли;