Аппаратные и программные

средства управления

преподаватель кафедры ТМСИ

Губин Максим Владимирович

Введение

Актуальность применения микроконтроллеров

• Решают широкий спектр задач.• Выпускают более 2,5 млрд. штук в год. • Все одном кристалле.• Используют стандартные интерфейсы.• Используются модульные принципы.• Возможность встроить такую систему

прямо в управляемый объект.

2

 Сварочная линия на автомобильном производстве

3

Основные характеристики встраиваемых систем

• Ограниченность аппаратных ресурсов.• Неизменность программного

обеспеченияв процессе применения.

• Высокая надежность.• Короткий цикл разработки−внедрения.• Серийность производства.• Низкая себестоимость.

4

Микроконтро́ллер (Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и (или) ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять относительно простые задачи.

5

Известные семейства МК• MCS 51 (Intel)• MSP430 (TI)• ARM (ARM Limited)• AVR (Atmel)• PIC (Microchip)• STM8 (STMicroelectronics)

6

ARM МК• ST Microelectronics STM32 ARM-based

MCUs• Atmel Cortex, ARM7 и ARM9-based MCUs• Texas Instruments Stellaris MCUs• NXP ARM-based LPC MCUs• Toshiba ARM-based MCUs• Analog Devices ARM7-based MCUs• Cirrus Logic ARM7-based MCUs• Freescale Semiconductor ARM9-based

MCUs7

AVR Atmel

• ATMega• ATiny• XMega

8

Архитектура современных МК

• RISC — (Reduce Instruction Set Commands) архитектура с сокращенным набором команд;

• CISC — (Complex Instruction Set Commands) традиционная архитектура с расширенным набором команд;

• ARM — (Advanced RISC — machine) усовершенствованная RISC архитектура.

9

Список периферии микроконтроллеров

• универсальные цифровые порты ввод−вывод;• стандартные интерфейсы: UART, I²C, SPI, CAN, USB,

IEEE 1394, Ethernet;• аналого-цифровые и цифро-аналоговые

преобразователи;• компараторы;• широтно-импульсные модуляторы;• таймеры;• контроллеры двигателей;• контроллеры дисплеев и клавиатур;• радиочастотные приемники и передатчики;• массивы встроенной флэш-памяти;• встроенный тактовый генератор и сторожевой

таймер. 10

 Робот на микроконтроллере

11

Hardkernel ODROID-C1Quad Core Linux computer is now $35.00.

12

13

 Структурная схема микроконтроллера

Структуры микропроцессорных СУ

14

• Централизованные СУ• Децентрализованные

СУ• Комбинированные СУ

Выбор структуры управления СУ

Завит от следующих факторов:• стоимость;• надежность;• живучесть;• гибкость;• способность работать в

масштабе реального времени.

15

Централизованные СУ

16

Децентрализованные СУ

17

Тенденции развития структур МК СУ

Принцип децентрализованного управления оправдан в силу технических и экономических условий.

18

Эти варианты структур СУ могут обладать улучшенными характеристиками надежности, отказоустойчивости, производительности, гибкости.

Структуры с резервированием

Применяются для увеличения отказоустойчивости. Резервирование может подразделяться на аппаратное, программное и информационное.

19

Иерархические СУ

20

21