Анализ структуры современных микроконтроллеров
Основные типы микроконтроллеров и их архитектура. Характеристика инструментальных и программных средств разработки и отладки. Анализ безопасности памяти программ. Особенность языков программирования высокого уровня. Главные виды интерфейсов микросхемы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.01.2016 |
| Размер файла | 178,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
Содержание
Введение
1. Основы архитектуры микроконтроллеров
1.1 Основные типы микроконтроллеров и их архитектура
1.2 Аппаратные средства
1.3 Инструментальные и программные средства разработки и отладки
1.4 Основные типы интерфейсов МК
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Введение
Можно считать что микроконтроллер (МК) - это компьютер, разместившийся в одной микросхеме. Отсюда и его основные привлекательные качества: малые габариты; высокие производительность, надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач.
Микроконтроллер помимо центрального процессора (ЦП) содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: аналого-цифровые преобразователи, последовательные и параллельные каналы передачи информации, таймеры реального времени, широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), генераторы программируемых импульсов и т.д. Его основное назначение - использование в системах автоматического управления, встроенных в самые различные устройства: кредитные карточки, фотоаппараты, сотовые телефоны, музыкальные центры, телевизоры, видеомагнитофоны и видеокамеры, стиральные машины, микроволновые печи, системы охранной сигнализации, системы зажигания бензиновых двигателей, электроприводы локомотивов, ядерные реакторы и многое, многое другое. Встраиваемые системы управления стали настолько массовым явлением, что фактически сформировалась новая отрасль экономики, получившая название Embedded Systems (встраиваемые системы).
Достаточно широкое распространение имеют МК фирмы ATMEL, функциональные возможности которых охватывают все перечисленные задачи [1, 2].
Применение МК можно разделить на два этапа: первый - программирование, когда пользователь разрабатывает программу и прошивает ее непосредственно в кристалл, и второй - согласование спроектированных исполнительных устройств с запрограммируемым МК. Значительно облегчают отладку программы на первом этапе - симулятор, который наглядно моделирует работу микропроцессора. На втором этапе для отладки используется внутрисхемный эмулятор, который является сложным и дорогим устройством, зачастую недоступным рядовому пользователю.
В тоже время в литературе мало уделено внимания вопросам обучения программированию некоторых недорогих МК, в сочетании с реальными исполнительными устройствами.
Разработка макета программатора, отличающегося простотой, наглядностью и низкой себестоимостью, становится необходимой как для самого программирования кристаллов, так и для наглядного обучения широкого круга пользователей основам программирования МК.
1. Основы архитектуры микроконтроллеров
1.1 Основные типы микроконтроллеров и их архитектура
Если представить все типы современных микроконтроллеров (МК), то можно поразиться огромным количеством разнообразных приборов этого класса, доступных потребителю. Однако все эти приоры можно разделить на следующие основные типы:
- Встраиваемые (embedded) 8-разрядные МК;
- 16- и 32-разрядные МК;
- Цифровые сигнальные процессоры.
Промышленностью выпускаются очень широкая номенклатура встраиваемых МК. В них все необходимые ресурсы (память, устройства ввода-вывода и т.д.) располагаются на одном кристалле с процессорным ядром [3]. Если подать питание и тактовые импульсы на соответствующие входы МК, то можно сказать, что он как бы «оживет» и с ним можно будет работать. Обычно МК содержат значительное число вспомогательных устройств, благодаря чему обеспечивается их включение в реальную систему с использованием минимального количества дополнительных компонентов. В состав этих МК входят:
- Схема начального запуска процессора (Reset);
- Генератор тактовых импульсов;
- Центральный процессор;
- Память программ (E(E)PROM) и программный интерфейс;
- Средства ввода/вывода данных;
- Таймеры, фиксирующие число командных циклов.
Общая структура МК показана на рис. 1. Эта структура дает представление о том, как МК связывается с внешним миром.
Более сложные встраиваемые МК могут дополнительно реализовывать следующие возможности:
- Встроенный монитор/отладчик программ;
- Внутренние средства программирования памяти программ (ROM);
- Обработка прерываний от различных источников;
- Аналоговый ввод/вывод;
- Последовательный ввод/вывод (синхронный и асинхронный);
- Параллельный ввод/вывод (включая интерфейс с компьютером);
- Подключение внешней памяти (микропроцессорный режим).
Все эти возможности значительно увеличивают гибкость применения МК и делают более простым процесс разработки систем на их основе.
Некоторые МК (особенно 16- и 32-разрядные) используют только внешнюю память, которая включает в себя как память программ (ROM), так и некоторый объем памяти данных (RAM), требуемый для данного применения. Они применяются в системах, где требуется большой объем памяти и относительное не большое количество устройств (портов) ввода/вывода. Типичным примером применения такого МК с внешней памятью является котроллер жесткого диска (HDD) с буферной кэш-памятью, который обеспечивает промежуточное хранение и распределение больших объемов данных (порядка нескольких мегабайт). Внешняя память дает возможность такому микроконтроллеру работать с более высокой скоростью, чем встраиваемый МК.
Цифровые сигнальные процессоры (DSP) - относительно новая категория процессоров. Назначение DSP состоит в том, чтобы получать текущие данные от аналоговой системы, обрабатывать данные и формировать соответствующий отклик в реальном масштабе времени. Они обычно входят в состав систем, используясь в качестве устройств управления внешним оборудованием, и не предназначены для автономного применения.
Система команд
В зависимости от числа используемых кодов операций системы команд МК можно разделить на две группы: CISC и RISC. Термин CISC означает сложную систему команд и является аббревиатурой английского определения Complex Instruction Set Computer. Аналогично термин RISC означает сокращенную систему команд и происходит от английского Reduce Instruction Set Computer. Систему команд МК 8051 можно отнести к типу CISC. Однако, не смотря на широкую распространенность этих понятий, необходимо признать, что сами названия не отражают главного различия между системами команд CISC и RISC. Основная идея RISC архитектуры - это тщательный подбор таких комбинаций кодов операций, которые можно было бы выполнить за один такт тактового генератора. Основной выигрыш от такого подхода - резкое упрощение аппаратной реализации ЦП и возможность значительно повысить его производительность.
Очевидно, что в общем случае одной команде CISC соответствует несколько команд RISC. Однако обычно выигрыш от повышения быстродействия в рамках RISC перекрывает потери от менее эффективной системы команд, что приводит к более высокой эффективности RISC систем в целом по сравнению с CISC.
Однако в настоящее время грань между CISC и RISC архитектурой стремительно стирается. Например, МК семейства AVR фирмы Atmel имеют систему команд из 120 инструкций, что соответствует типу CISC. Однако большинство из них выполняется за один такт, что является признаком RISC архитектуры. Сегодня принято считать, что признаком RISC архитектуры является выполнение команд за один такт тактового генератора. Число команд само по себе значения уже не имеет.
Типы памяти МК
Можно выделить три основных вида памяти, используемой в МК:
а) память программ;
б) память данных;
в) регистры МК.
Память программ представляет собой постоянную память, предназначенную для хранения программного кода и констант. Эта память не изменяет содержимого в процессе выполнения программы. Память данных предназначена для хранения переменных в ходе выполнения программы. Регистры МК - этот вид памяти включает внутренние регистры процессора и регистры, которые служат для управления периферийными устройствами.
Для хранения программ обычно служит один из видов постоянной памяти: ROM (масочные ПЗУ), PROM (однократно программируемые ПЗУ), EPROM (электрически программируемые ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием) или EEPROM (ПЗУ с электрической записью и стиранием, к этому виду также относятся современные микросхемы Flash-памяти). Все эти виды памяти являются энергонезависимыми - это означает, что содержимое памяти сохраняется после выключения питания МК.
Многократно программируемые ПЗУ - EPROM и EEPROM (Electrically Erasable Programmable Memory) подразделяются на ПЗУ со стиранием ультрафиолетовым (УФ) облучением (выпускаются в корпусах с окном), и МК с электрически перепрограммируемой памятью, соответственно.
В настоящее время протоколы программирования современной EEPROM памяти позволяют выполнять программирование МК непосредственно в составе системы, где он работает. Такой способ программирования получил название - ISP (In System Programming). И теперь можно периодически обновлять программное обеспечение МК без удаления из платы. Это дает огромный выигрыш на начальных этапах разработки систем на базе МК или в процессе их изучения, когда масса времени уходит на многократный поиск причин неработоспособности системы и выполнение последующих циклов стирания-программирования памяти программ.
Функционально Flash-память мало отличается от EEPROM. Основное различие состоит в способности стирания записанной информации. В памяти EEPROM стирание производится отдельно для каждой ячейки, а во Flash-памяти стирание осуществляется целыми блоками.
ОЗУ (RAM) - оперативное запоминающее устройство, используется для хранения данных. Эту память называют еще памятью данных. Число циклов чтения и записи в ОЗУ неограниченно, но при отключение питания вся информация теряется.
1.2 Аппаратные средства
Запуск микроконтроллера
Во многих приложениях используется батарейное питание МК, а в некоторых случаях применяются даже конденсаторы большой емкости, которые обеспечивают сохранение работоспособности при кратковременных отключеньях питания. Поэтому проблема энергопотребления (энергосбережения) весьма актуальна для МК. Так как практически все современные МК производятся по КМОП технологии, то они потребляют значительно меньше мощности, чем ранее выпускавшиеся биполярные или n-МОП - микроконтроллеры.
Сброс в начальное состояние.
На рисунке 3 изображена схема сброса. Эту схему лучшего всего использовать в случаях, когда гарантированно поддержание напряжения питания в рабочем диапазоне. Кнопка RESET используется в процессе разработки устройств для сброса МК в начальное состояние
Тактирование и командные циклы
Существует три способа задания тактовой частоты МК. Первый способ - использование кварцевого резонатора. Второй способ синхронизации - использования RC генератора. Третий способ синхронизации - это подача тактовых импульсов от внешнего генератора. С его помощью можно задать любую частоту синхронизации.
Следует обратить внимание на то, что командные циклы и такты синхронизации не одно и то же. Командный цикл состоит обычно из нескольких тактов, которые необходимы процессору для выполнения команды. На рисунке 3, показан командный цикл, состоящий из четырех тактов.
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
Рисунок 3 - Командный цикл и машинные такты.
В течение командного цикла микропроцессор или микроконтроллер выполняет необходимые операции, используя тактовые сигналы для синхронизации этих операций. Некоторые команды требуют для выполнения более одного командного цикла.
Программный счетчик и АЛУ
Программный счетчик (Program Counter) или счетчик команд (СК) используется для указания следующей команды выполняемой программы. Реализация этой функции значительно усложняется, когда необходимо сохранить содержимое СК при вызове подпрограмм и обработке запросов прерывания или обеспечить ветвление программы. СК представляет собой счетчик с параллельным вводом/выводом. В процессорах с Принстонской архитектурой содержимое СК поступает по шине данных в схему управления памятью, указывая адрес считываемой команды. Часто СК входит в состав схемы управления памятью - это позволяет избежать передачи адреса по внутренней шине данных. Важные особенности функционирования СК - параллельная загрузка нового содержимого, поступающего с шины данных, возможность сброса (возврат к адресу первой команды программы), реализация инкремента. В 8-разрядных МК разрядность СК обычно больше, чем 8 бит. При загрузке в СК нового адреса, он поступает по шине данных частями по 8-бит, что требует выполнения дополнительных машинных циклов. Чтобы сократить время загрузки СК, некоторые МК имеют команды ветвления, при которых загружается только 8 младших разрядов адреса, а старшие разряды остаются без изменения. При выполнении такой команды достаточно передать по шине данных только один байт, тогда как для загрузки полного 16-разрядного адреса требуется пересылка двух байт.
После чтения очередной команды содержимое СК увеличивается (инкрементируется), чтобы обеспечить переход к адресу следующей команды. Если выполняется вызов подпрограммы или происходит прерывание, то адрес возврата (текущее состояние СК) может быть сохранен в стеке без выполнения дополнительных тактов для инкремента содержимого СК. В работе с МК необходимо следить, чтобы значение СК не вышло за пределы памяти программ. Так как это может привести к выполнению неопределенных команд и непредсказуемому результату.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) процессора используется для выполнения всех математических операций в программе. Это операции включают сложение, вычитание, логическое И, логическое ИЛИ, сдвиг содержимого регистров и установку содержимого регистра состояния в соответствии с полученным результатами. АЛУ не используется при чтении или записи данных или команд, оно служит только для обработки данных.
АЛУ можно представить как аппаратный блок, который обрабатывает два слова данных (операнды) и сохраняет полученный результат (рисунок 4). Как вводятся операнды в АЛУ и куда поступает результат - зависит от конкретного типа МК. В этом состоит одно из основных различий между разными типами процессоров и системами команд. Некоторые МК выбирают один операнд из регистра-аккумулятора и сохраняют результат также в аккумуляторе. Другие МК позволяют использовать различные источники операндов и места размещения результатов.
АЛУ обычно работает только с положительными целыми числами. Однако при выполнении вычитания получаются отрицательные числа, если вычитаемое больше уменьшаемого. Для представления отрицательных чисел используется дополнительный код - «дополнение до двух». Это необходимо учитывать при знакомстве с работой АЛУ.
Вместо вычитания одного числа из другого, происходит добавление отрицательного числа:
А - В = А + (-В),
где отрицательное число (-В) представляется в дополнительном коде. Чтобы получить дополнительный код отрицательного двоичного числа, необходимо инвертировать значение каждого бита, а затем прибавить единицу:
В = ( В ^ 0хff ) + 1,
где ^ - операция «исключительное или».
Сложность АЛУ во многом определяет сложность всего МК в целом. Часто над созданием АЛУ работает группа разработчиков, сравнимая по составу с той, которая работает над остальной частью микропроцессора или микроконтроллера. От того, как работает АЛУ, зависит функционирование процессора, входящего в состав МК, а значит и всего МК в целом.
Подпрограммы и функции
При вызове подпрограммы или функции требуется сохранить содержимое СК для того, чтобы команда возврата могла вернуть управление исходной программе. Это может выполняться автоматически путем сохранения адреса возврата в сетке. При возврате к исходной программе адрес извлекается из стека и загружается в СК. Вызов функции может быть реализован в МК, не имеющих стека, путем использования индексного регистра для эмуляции стека. Если нельзя непосредственно загрузить в стек содержимое СК, то адрес возврата к исходной программе можно сохранить в эмулированном стеке.
Иногда приходится передавать функции некоторые параметры. Один из самых эффективных и часто встречаемых способов передачи параметров в функцию - это поместить их в стек перед вызовом функции. В подпрограмме можно загрузить индексный регистр значения указателя стека и таким образом получить доступ к параметрам.
Другим способом передачи параметров является их сохранение в регистрах процессора или в памяти данных в качестве специальных переменных. Передача параметров через регистры сокращает число регистров, доступных при выполнении функции. Сохранение же параметров в виде специальных переменных уменьшает объем памяти, доступной для использования программой. Данное ограничение может быть весьма существенно для МК. Обычно значения возвращаемых параметров загружаются в регистры процессора, т.к. это наиболее быстрый и эффективный способ передачи данных.
Прерывания
Прерывание - это запуск специальной подпрограммы (называемой «обработчиком прерывания» или «программой обслуживания прерывания»), который вызывается сигналом аппаратуры. На время выполнения этой подпрограммы реализация текущей программы останавливаетс. Термин «запрос на прерывание» (interrupt request) используется потому, что иногда программа отказывается подтвердить прерывание и выполнить обработчик прерывания немедленно.
МК может не реагировать на прерывания, пока не завершится выполнение текущей задачи - этот реализуется путем запрещения (маскирования) обслуживания запроса прерывания. После решения задачи возможен один из двух вариантов: сброс маски и разрешение обслуживания прерывания, что приведет к вызову обработчика прерывания, или анализ значения битов, указывающих на поступление запросов прерывания и непосредственное выполнение программы обслуживания без вызова обработчика прерывания. Такой метод обработки прерывания используется, когда требуется обеспечить заданное время выполнения основной программы, так как любое пребывание может нарушить реализацию необходимого интерфейса.
Обработчик всегда обеспечивает следующую последовательность действий:
Сохранить содержимое регистров контекста.
Сбросить контроллер прерываний и оборудование, вызвавшее запрос.
Обработать данные.
Восстановить содержимое регистров контекста.
Вернуться к прерванной программе.
Регистры контекста - это регистры, определяющие текущее состояние выполнения основной программы. Обычно к ним относят СК, регистры состояния и аккумулятор. Другие регистры МК, такие как индексные регистры, могут быть использованы в процессе обработки прерывания, поэтому их содержимое также необходимо сохранить. Все остальные регистры являются специфическими для конкретного типа МК и его применения.
После сброса в исходное состояние контроллер прерываний готов воспринимать следующий запрос, а оборудование, вызывающее прерывание, готово посылать запрос, когда возникают соответствующие причины. Если поступит новый запрос прерывания, то регистр маскирования прерываний процессора предотвратит обработку прерывания, но регистр состояния прерываний зафиксирует этот запрос, который будет ожидать своего обслуживания. После завершения обслуживания текущего прерывания маска прерывание будет сброшена, и вновь поступивший запрос поступит на обработку.
Вложенные прерывания сложны некоторым типам МК, которые не имеют стека. Эти прерывания так же могут вызывать проблемы, связанные с переполнением стека.
Иногда МК может быстро отреагировать на запрос прерывания, приняв необходимые данные, которые будут потом использованы после решения текущей задачи. Это реализуется путем сохранения поступивших данных в массиве памяти и последующей их обработки, когда выполнение исходной программы буде завершено. Такой способ обслуживания является хорошим компромиссом между немедленной полной обработкой прерывания, которая может потребовать много времени, и игнорированием прерывания, что может привести к потере информации о событии, вызвавшем прерывание.
При обработке прерывания содержимое регистра состояния обычно (но не всегда) автоматически сохраняется вместе с содержимым СК перед обработкой прерывания. Это избавляет от необходимости сохранять его в памяти программными средствами с помощью команды пересылки, а затем восстанавливать при возврате к исходной программе. Однако такое автоматическое сохранение реализуется не во всех типах МК.
Если содержимое регистра состояния сохраняется перед началом обработки прерывания, то по команде возврата производится его автоматическое обновление. Если содержимое других регистров изменяется при выполнении обслуживания прерывания, то оно также должно быть сохранено в памяти до изменения и восстановлено перед возвратом в основную программу.
«Вектор прерывания» - это адрес, который загружается в СК при переходе к обработчику прерывания. Существует несколько типов векторов. Адрес, который загружается в СК при запуске МК (RESET) называется «вектор сброса». Для различных прерываний могут быть заданы различные вектора. Но иногда различным прерываниям назначается один вектор. Это не должно вызвать проблем при работе с МК, так как чаще всего он исполняет одну единственную программу. В МК, где аппаратная часть хорошо известна, не должно возникнуть каких либо проблем при совместном использовании векторов прерываний.
В заключении можно добавить, что системные подпрограммы - это своего рода программные прерывания, которые с помощью специальных процессорных команд имитируют аппаратные прерывания. Они располагаются в произвольном месте памяти, или могут требовать для обращения к ним межсегментных переходов.
Таймеры
Таймеры в микропроцессорных системах используются не только для обеспечения заданной задержки, но и для решения гораздо более широкого круга задач. Обычно для переключения таймера используют тактовые импульсы процессора. Загрузив в таймер начальное значение, можно отсчитывать определенные интервалы времени, фиксируя окончание интервала по моменту переполнения таймера. Часто перед таймером включают предварительный делитель тактовой частоты, чтобы иметь возможность отсчитывать более длинные интервалы времени. Делитель обеспечивает инкремент содержимого таймера после поступления определенного числа тактовых импульсов.
Их можно использовать для точного формирования временных интервалов, подсчета импульсов на выходах МК, формирования последовательности импульсов, тактирования приемопередатчика последовательного канала связи. Таймеры/счетчики способны вырабатывать запросы прерываний, переключая ЦП на их обслуживание по событиям и освобождая его от необходимости периодического опроса состояний таймеров. Поскольку основное применение МК находят в системах реального времени, таймеры/счетчики являются их обязательным элементом. В некоторых модификациях число таймеров достигает 32.
Ввод/вывод данных
Основной интерфейс между МК и внешними устройствами реализуется через параллельные порты ввода/вывода. Во многих МК выводы этих портов служат также для выполнения других функций, например последовательного или аналогового ввода/вывода.
Во многих МК отдельные выводы портов могут быть запрограммированы на ввод или вывод данных. Необходимо обратить особое внимание на то, при вводе данных считывается значение сигнала, поступающего на внешний вывод, а не содержимое триггера данных. Если к внешнему выводу подключены выводы других устройств, то они могут установить свой уровень выходного сигнала, который будет считан вместо ожидаемого значения данных, записанных в триггер. В некоторых МК существует возможность выбора между чтением данных, установленных на выходе триггера или на внешнем выводе.
Когда на шину необходимо вывести «0» или «1», то сначала записывают соответствующее значение в триггер данных, а затем с помощью триггера управления на выходе устанавливается необходимый уровень потенциала. Триггер управления разрешает вывод данных на шину. В современных МК обеспечивается индивидуальный доступ к триггерам данных и управления с помощь адресной шины.
Внешний вывод может быть также использован для подачи запроса прерывания. Это обычно реализуется, когда вывод работает в режиме ввода.
Наиболее распространенный вид связи между различными электронно-вычислительными системами - это последовательный обмен. В этом случае байт данных передается по единственному проводу бит за битом с обеспечением синхронизации между приемником и источником данных. Очевидное преимущество последовательной передачи данных состоит в том, что она требует небольшого количества линий связи.
Существует множество стандартных последовательных протоколов передачи данных. В некоторых МК эти протоколы реализуются внутренними схемами, размещенными на кристалле, что позволят упростить разработку различных приложений.
Аналоговый компаратор
Часто в МК встраивается аналоговый компаратор напряжений. Компаратор представляет собой простую схему, которая, которая сравнивает два напряжения. Обычно один сигнал называют входным, а другой опорным.[7] На выходе устанавливается «1», если входное напряжение больше, чем опорное (рисунок 6). Этот способ наиболее удобно использовать в таких устройствах, как термостаты, где необходимо контролировать достижение определенного уровня измеряемой величины, которая задается значением входного напряжения.
Рисунок 6 - Сигналы на входе и выходе аналогового компаратора.
Программирование устройств
Программирование устройств, в том числе и микроконтроллеров обычно происходит следующим образом. В регистр программатора загружается значение, которое необходимо разместить по определенному адресу, затем включается схема, которая пересылает содержимое этого регистра по заданному адресу, проходит некоторое время ожидания, пока завершиться процесс программирования выбранной ячейки памяти и, на конец, выполняется верификация, т.е. проверяется правильность записанного значения. Программирование всего устройства может занять от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от размера памяти и алгоритма программирования.
Часто оборудования для программирования оказывается слишком дорогим, особенно для радиолюбителей и предприятий малого бизнеса. Но в некоторых случаях для программирования требуется весьма простое и доступное оборудование. К примеру, некоторые модели PIC и AVR микроконтроллеров программируются очень легко. Существует также устройства, которые не требуют оборудования для программирования, на пример, МК Basic STAMP, или имеют встроенный аппаратно-программный блок, избавляющий от необходимости использования внешнего оборудования, кроме источника повышенного напряжения для программирования, как МК 68НС05.
Очень важный аспект, касающийся программирования устройств, заключается в том, что может ли устройство быть запрограммировано в системе. Это называется внутрисистемное программирование (ВСП) - от английского In-System Programming (ISP). Если МК допускает возможность такого программирования, то это означает, что он может быть смонтирован на плату с пустой памятью программ, которая затем может быть запрограммирована без какого либо влияния на остальные компоненты схемы. Это может стать важным обстоятельством при выборе МК. Использование ВСП избавляет МК от необходимости покупать специальный программатор, дает возможность обновлять программное обеспечения без изменения расположенных на плате аппаратных средств и позволяет производителям создавать запас готовых изделий, которые могут легко модифицироваться в соответствии с поступающими заказами.
Безопасность памяти программ
Для многих приложений желательно защитить программный код, записанный в МК. Чтобы обеспечить такую возможность многие МК содержат специальные средства для предотвращения считывания хранящихся в них программ. Часто такая возможность реализуется путем установки определенного значения конфигурационного бита в процессе программирования. Обычно значения этого бита можно изменить только в процессе перепрограммирования содержимого памяти МК, например при УФ стирании содержимого EPROM.
Встроенная защита не может предотвратить все возможности считывания программного кода. Такое считывание можно произвести во многих лабораториях, выполняющих анализ причин отказов микросхем, причем за очень короткое время. Чтобы усложнить и сделать операцию считывания менее эффективной, некоторые компании зашифровывают записанные программы путем перемешивания команд и включают специальные аппаратные блоки, которые преобразуют перемешенные данные в поток команд процессора. И все же, установка бита защиты не может гарантировать абсолютную защиту программного кода загруженного в МК.
1.3 Инструментальные и программные средства разработки и отладки
Самый эффективный способ отладки программ для МК - применение специализированных профессиональных инструментальных отладочных средств, к которым следует отнести:
- внутрисхемные эмуляторы (ВСЭ) - программно аппаратное средство, способное замещать собой эмулируемый процессор в реальном устройстве;
- программные симуляторы - программное средство способное имитировать работу МК и его памяти;
- мониторы отладки - специальная программа, загружаемая в память отлаживаемой системы.
- платы развития (Evaluation Boards - оценочные платы) - своеобразные конструкторы для макетирования прикладных систем;
- эмуляторы ПЗУ - программно-аппаратное средство, позволяющее заменить ПЗУ отлаживаемого устройства на ОЗУ, в которое можно загрузить программу с компьютера через один из стандартных каналов связи.
Помимо этого существуют и комбинированные устройства и наборы.
1.3.1 Симуляторы
Как правило, симулятор состоит из отладчика, модели ЦП и памяти. Более совершенные устройства содержат в своем составе модели встроенных периферийных устройств (таймеров, портов, АЦП и систем прерываний).
Симулятор должен уметь загружать файлы программ в всех популярных форматах, максимально полно отображать информацию о состоянии ресурсов симулируемого МК, а также предоставлять возможности по симуляции выполнения загружаемой программы в различных режимах. В процессе отладки модель выполняет программу, и на экране монитора компьютера отображается текущее состояние модели.
Загрузив программу в симулятор, пользователь может запускать ее пошаговом или непрерывном режиме, задавать условные или безусловные точки останова, контролировать и свободно модифицировать содержимое ячеек памяти и регистров симулируемого МК. Симулятор позволяет быстро проверить логику выполнения программы, правильность выполнения арифметических операций.
В зависимости от класса используемого отладчика некоторые модели симуляторов поддерживают высокоуровневую отладку программ.
Симулятор может содержать и ряд дополнительных программных средств, например интерфейс внешней среды. Наличие такого интерфейса позволяет создавать и гибко использовать модель внешней среды МК, функционирующую и воздействующую на отлаживаемую программу по заданному алгоритму.
В реальной системе МК обычно «занимается» считыванием информации с подключенных к нему устройств (датчиков), обработкой ее и выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства. Для того чтобы в простом симуляторе смоделировать работу датчика, нужно в ручную изменять текущее состояние модели периферийного устройства, к которому в реальной системе подключен датчик. Но существует ряд современных разработок программных симуляторов, в которых чтобы имитировать внешние условия и ситуации, обычно используется специальный файл входных воздействий. Этот файл задает последовательность входных сигналов, поступающих на моделируемое устройство.
К примеру, для микроконтроллеров AVR этот входной файл программного симулятора может выглядеть следующим образом:
000000000:00
000000006:F1
000000015:18
000000109:1C
000000203:61
000000250:10
000000344:1F
000000391:71
999999999:ff
где каждая строка содержит - цикл: данные , поступающие на какой либо указанный порт.
В некоторых моделях симуляторов эта проблема имитации внешних сигналов решена таким образом, что симулятор имеет встроенное средство для создания моделей подключенных к МК внешних устройств, включая средства графического отображения информации.
Очевидная особенность программных симуляторов в том, что загруженные в них программы выполняются в масштабе времени, отличном от реального. Однако низкая цена, возможность отладки даже при отсутствии макета отлаживаемого устройства делают программные симуляторы весьма привлекательным средством отладки. Необходимо также отметить, что существует целый класс ошибок, которые можно обнаружить только с помощью симулятора.
Интегрированные среды разработки
Идея единства программного и аппаратного обеспечения систем на базе МК является очень важной. Объединение инструментальных средств разработки программного обеспечения с инструментальными средствами разработки аппаратного обеспечения может стать важным преимуществом при разработке устройств.
Существенно облегчают и ускоряют процесс разработки и отладки микропроцессорных систем, так называемые интегрированные среды разработки. Они совмещают в себе текстовый редактор для написания исходных текстов, трансляторы с ассемблера и Си, линкер, отладчик, справочную информацию по МК и другие средства, необходимые разработчику. Настройка трансляторов, линкера и других компонентов производится не методом указания ключей в командной строке, а в виде диалоговых окон, где нужно только расставить «галочки» в нужных местах. Преобразование исходных текстов программ в файл машинных кодов запускается нажатием одной клавишей.
Появление интегрированных сред разработки программ ещё больше повысило эффективность создания программ для МК, позволило разработчику сосредоточиться на сути решаемой задачи и отвлечься от конкретных деталей ее реализации. Интегрированные пакеты для разработки программ выпускают несколько фирм, пакеты разных производителей схожи между собой по функциям, но различаются предоставляемыми сервисными возможностями, удобством работы и качеством генерированного машинного кода. микроконтроллер память программа интерфейс
Напомним, что при традиционном подходе начальный этап написания программ строится следующим образом. Исходный текст набирают с помощью какого-либо текстового редактора. По завершению набора работа с текстовым редактором прекращается и запускается кросс-компилятор. Как правило, новая программ содержит синтаксические ошибки, и компилятор сообщает о них на консоль оператора. Затем вновь запускается текстовый редактор, и оператор ищет и устраняет выявленные ошибки. При этом сообщение об их характере, выведенные компилятором уже не видны, так как экран занят текстовым редактором.
Этот цикл может повторяться не один раз. И если программа относительно сложна, собирается из различных частей, подвергается редактированию или модернизации, то даже этот начальный этап может потребовать очень много сил и времени программиста.
Избежать рутинной работы и тем самым существенно повысить производительность труда программиста позволяет появившиеся и быстро завоевывающие популярность так называемые интегрированные среды (оболочки) разработки (Integrated Development Environment - IDE).
Как правило, хорошая интегрированная среда объединяет имеющиеся средства отладки (внутрисхемный эмулятор, программный симулятор и программатор) и обеспечивает работу программиста с текстами программ в стиле диалоговых окон.
Интегрированная среда позволяет:
- использовать встроенный многофайловый текстовый редактор, специально ориентированный на работу с исходными текстами программ;
- наблюдать одновременно в многооконном режиме диагностику выявленных при компиляции ошибок и исходный текст программы доступный редактированию;
- вести параллельную работу над несколькими проектами. Менеджер проектов позволяет использовать любой проект в качестве шаблона для вновь создаваемого. Опции используемых компиляторов и список исходных файлов проекта устанавливаются в диалоговых меню и сохраняются в рамках проекта, устраняя необходимость работы с неудобными bat - файлами:
- подвергать перекомпиляции, только редактировавшиеся модули;
- загружать отлаживаемую программу в имеющиеся средства отладки и работать с ними без выхода из оболочки;
- подключать к оболочки практически любые программные средства.
В последнее время функции интегрированных сред разработки становится принадлежностью программных интерфейсов наиболее «продвинутых» эмуляторов и отладчиков симуляторов. Такие функциональные возможности в сочетании с дружественным интерфейсом существенно ускоряют работу программиста.
Таким образом, выбирая инструментальные средства отладки, целесообразно принимать в расчет следующий комплекс показателей: перечень поддерживаемых МК, ограничения на ресурсы эмулируемых/симулируемых МК, возможность символьной отладки, перечень поддерживаемых компиляторов и, наконец, сервисные возможности.
Язык Ассемблера
Прежде чем начать разработку какого либо устройства на базе МК очень важно познакомиться с основами программирования на языке Ассемблера. При создании приложений для МК следует не только освоить этот метод программирования, но и научиться хорошо понимать, как шаг за шагом выполняется ваша программа, и что при этом происходит в устройстве.
Чтобы процесс изучения языка, написание и отладка программ на Ассемблере был более простым и понятным, существует несколько приемов. Во-первых - использование визуализации процедур выполнения команд процессором. Во-вторых - применение методов структурного программирования, чтобы сделать программы более простыми для чтения и понимания.
Визуализацию выполнения команд лучше всего осуществлять, используя структурную схему процессора или МК, на которой отмечается прохождение данных при выполнении каждой команды. В результате обеспечивается хорошее визуальное представление процесса выполнения команд.
Языки программирования высокого уровня
Для программирования МК можно использовать различные языки высокого уровня. Термин «язык высокого уровня» служит для обозначения языков, используемых для написания легко читаемых программ, которые конвертируются (компилируются) в язык ассемблера, а затем преобразуются в объектный код (биты и байты) для их выполнения микроконтроллером.
Перечислим основные характеристики языков высокого уровня:
- наличие встроенных функций (например, консольный ввод/вывод) с подключаемыми библиотеками;
- разнообразные типы данных (8-, 16-, 32-битные и с плавающей точкой);
- выполнение арифметических операций с использованием стека;
- использование локальных и глобальных переменных, указателей и структур данных;
- распределение памяти;
- доступ к аппаратным регистрам;
- символическая информация для симулятора/эмулятора.
Реализация этих характеристик может быть проблематичной для встраиваемых МК, которые обладают следующими особенностями:
- ограниченный объем памяти программ ROM и памяти данных RAM;
- отсутствие BIOS или операционной системы;
- переопределяемый ввод/вывод (когда вывод может использоваться как цифровой/аналоговый/последовательный вход/выход).
Таким образом, использование ассемблера необходимо, если к размеру и быстродействию генерируемого кода предъявляются очень жесткие требования. В настоящее время таких случаев становится все меньше и меньше, т.к. практически всегда можно взять более «быстрый» МК с большим объемом памяти. Кроме того, современные пакеты кросс средств позволяют легко писать смешанные программы, где часть модулей написана на Си, а наиболее критичные к быстродействию части - на ассемблере. Компиляторы Си позволяют также вставлять в исходные тексты ассемблерные инструкции.
При разработке программного обеспечения для МК существует несколько правил, которые следует выполнять, чтобы объем используемых ресурсов не превысил доступный предел.
Использовать только один вид интерфейса с аппаратными средствами (внешними устройствами). Применения различных интерфейсов создает проблемы, если потребуется подключать другие типы внешних устройств.
Идентифицировать глобальные переменные, специфичные для подпрограмм, и не использовать их где-нибудь еще в коде.
Использовать везде, где возможно, локальные переменные (это можно реализовать только в языках высокого уровня).
Если предполагается наличие временно используемых переменных, то программа должна обеспечить их уникальное использование.
Следование этим правилам при разработке прикладных программ избавит вас в дальнейшем от проблем, связанных с устранением трудно выявляемых неустойчивых ошибок в программе.
1.4 Основные типы интерфейсов МК
Подключение переключателей и подавление «звона» контактов
При замыкании и размыкании переключателей в цепи возникают импульсные помехи, вызванные дребезгом контактов. Эти помехи обычно называют «шумом» или «звоном». Такое явление часто возникает в системах на базах МК, где для ввода данных используется клавиатура, и «звон» может восприниматься как многократное нажатие клавиши. «Звон» возникает при установке и разрыве контакта путем нажатия на клавишу.
Чтобы устранить данный эффект, используются специальные схемы или программные методы для подавления «звона». Один из простых схемотехнических способов устранения «звона» состоит в подключении RC-цепи. В этой схеме время, требуемое для заряда разряда конденсатора до порогового напряжения, маскирует «звон» контактов при переключении. Можно также установить триггер Шмитта между схемой ключа и МК, чтобы усилить эффект подавления «звона». Недостатки этого метода - дополнительные затраты на компоненты, которые должны быть установлены на плате, и дополнительное время, требуемое для заряда/разряда RC-цепи. Все это может затруднить использование данной схемы, так как для некоторых ключей с большим уровнем шумов дополнительная задержка может составить десятые доли секунды. Значительно лучший способ избавиться от «звона» - сделать это программно. Если уровень напряжения на выходе ключа не изменяется в течение 20мс, то можно считать, что «звон» окончился, и больше изменения состояний не ожидается.
Световая индикация
Очень часто вывод данных реализуются с помощью светодиодов LED (Light Emitting Diode), которые достаточно дешевы и легко подключаются к МК. Обычно для свечения светодиода требуется ток более 16 мА, что для большинства МК находится в диапазоне допустимых значений выходных токов. Следует помнить, что светодиод является диодом, пропуская ток только в одном направлении.
Типичная схема подключения светодиода к выводу МК показана на рис. 8. В этой схеме светодиоды будут светиться, когда МК выдает сигнал «0» (низкое напряжение). Когда вывод работает в качестве входа данных или на него выводится «1», то светодиод будет выключен.
Резистор сопротивлением 220 Ом используется для ограничения тока, т.к. слишком большой ток может вывести из строя МК и светодиод. Некоторые МК содержат ограничители тока на выходных линиях, что устраняет потребность в ограничивающем резисторе. Но все же целесообразно, на всякий случай, включить этот резистор, чтобы гарантировать, что короткое замыкание на «землю» или напряжение питания Vcc, не выведет из строя МК.
Семи сегментный индикатор
Вероятно, самый простой вывод числовых десятичных и шестнадцатеричных данных - это использование семи сегментного индикатора (ССИ). Такие индикаторы были очень популярны в 70х годах, но в последствии их место заняли жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ). Но светодиодные индикаторы до сих пор являются полезными приборами, которые могут быть включены в схему без больших усилий для создания программного обеспечения. Включая определенные светодиоды (зажигая сегменты), можно выводить десятичные числа ( рисунок 9).
Каждый светодиод в индикаторе имеет свой буквенный идентификатор (A, B, C, D, E, F, G), и одна из ножек светодиода подключена к соответствующему внешнему выводу. Вторые ножки всех светодиодов соединены вместе и подключены к общему выводу. Этот общий вывод определяет тип индикатора: с общим катодом или с общим анодом.
Подключение индикатора к МК осуществляется весьма просто: обычно индикатор подключают как семь или восемь (если используется десятичная точка) независимых светодиодов. Наиболее важной частью работы при подключении к МК нескольких ССИ является назначения линий вводе вывода для каждого светодиода. Решение этой задачи в начале выполнения проекта упростит вам монтаж разводки и отладку устройств в дальнейшем. Типичный способ подключения нескольких индикаторов состоит в том, чтобы включить их параллельно и затем управлять протеканием тока через общие выводы отдельных индикаторов. Так как величина этого тока обычно превышает допустимое значение выходного тока МК, то для управления оком включается дополнительные транзисторы, которые выбирают, какой из индикаторов будет находиться в активном состоянии.
Рисунок 9 - Семи сегментный индикатор.
На рисунке 10 показано подключение к МК четырех ССИ. В этой схеме МК выдает данные для индикации, последовательно переходя от одного индикатора к другому. Каждая цифра будет высвечиваться в течении очень короткого интервала времени. Это обычно выполняется с помощью подпрограммы обслуживания прерываний таймера. Чтобы избежать мерцания изображения, подпрограмма должна выполняться со скоростью, обеспечивающий включение индикатора, по крайней мере, 50 раз в секунду. Чем больше цифр, тем чаще должны следовать прерывания от таймера. Например, при использовании восьми ССИ цифры должны выводиться со скоростью 400 раз в секунду.
Рисунок 10 - Подключение к МК четырех ССИ.
Заключение
Изучение данной темы было актуально в связи с тем, что микроконтроллеры имеют широкий спектр использования: в системах автоматического управления, встроенных в самые различные устройства: кредитные карточки, фотоаппараты, сотовые телефоны, музыкальные центры, телевизоры, видеомагнитофоны и видеокамеры, стиральные машины, микроволновые печи, системы охранной сигнализации, системы зажигания бензиновых двигателей, электроприводы локомотивов, ядерные реакторы и многое, многое другое.
Итак, в данной курсовой работе была подробно рассмотрена архитектура микроконтроллеров.
Разработанные методические указания содержат описания непосредственной архитектуры МК. Изучены типы памяти микроконтроллеров, особенности запуска МК, принцип работы программного счетчика и АЛУ, подпрограммы и функции МК.
Проведен анализ архитектуры современных микроконтроллеров. Уделено внимание систематизации аппаратных средств и общим вопросом методам отладки разрабатываемых программ.
Особое внимание уделено серийным МК фирмы ATMEL семейства AVR. Рассмотрены особенности их построения и функционирования. Проведен анализ системы команд микроконтроллеров AVR.
Были рассмотрены основные типы интерфейсов МК, такие как переключатели, подавление звона, световая индикация и семи сегментный индикатор.
Список использованных источников
1. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 1. / Пер. с англ. под ред. И. И. Шагурина и С. Б. Лужанского - М.: Постмаркет, 2001. - 416 с.
2. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 2. / Пер. с англ. под ред. И. И. Шагурина и С. Б. Лужанского - М.: Постмаркет, 2001. - 488 с.
3. Вуд А. Микропроцессоры в вопросах и ответах. / Пер. с англ. под ред. Д. А. Поспелова. - М.: Энергоатомиздат. 1985. - 184 с.
4. Уильямс Г.Б. Отладка микропроцессорных систем: / Пер. с. англ. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 253с.
5. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - Спб.: БВХ - Санкт-Петербург, 2000. - 528 с.
6. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с.
7. Бродин Б.В., Шагурин И.И. Микроконтроллеры: Справочник. - М.: ЭКОМ, 1999. - 395 с.
Приложение
Текст программы:
#define F_CPU 4000000UL
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/interrupt.h>
#define DEBOUNCE_TIME 20
#define BUTTON_PIN PINC
#define SETUP_BIT PC0
#define RESET_BIT PC1
#define PAUSE_BIT PC2
#define PLAYER1_BIT PC3
#define PLAYER2_BIT PC4
#define KEY_SETUP 0b00000001
#define KEY_RESET 0b00000010
#define KEY_PAUSE 0b00000100
#define KEY_PLAYER1 0b00001000
#define KEY_PLAYER2 0b00010000
volatile int ActiveTimer = 0;
volatile int Timer1 = 0;
volatile int Timer2 = 0;
volatile int _buzzer = 0;
volatile int _pressed = 0;
// function declarations
void init_io();
void init_data();
int number_mask(int num);
void handle_buttons();
void handle_button(int key);
void process_setup();
void process_reset();
void process_pause();
void process_timeoff();
void process_player1();
void process_player2();
void display();
void display_number(int mask, int number);
void sound_on(int interval);
void sound_off();
// interrupts
ISR (TIMER0_OVF_vect)
{
display();
if (_buzzer > 0)
{ _
buzzer--;
if (_buzzer == 0)
sound_off();
}
}
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
{
if (ActiveTimer == 1 && Timer1 > 0)
{
Timer1--;
if (Timer1 == 0)
process_timeoff();
}
if (ActiveTimer == 2 && Timer2 > 0)
{
Timer2--;
if (Timer2 == 0)
process_timeoff();
}
}
int main(void)
{
init_io();
init_data();
sound_off();
sei();
while(1)
{
handle_buttons();
}
return 0;
}
void init_io()
{
// set output
DDRB = 0xFF;
DDRD = 0xFF;
// set input
DDRC = 0b11100000;
// pull-up resistors
PORTC |= 0b00011111;
// timer interrupts
TIMSK = (1<<OCIE1A) | (1<<TOIE0);
TCCR0 |= (1 << CS01) | (1 << CS00);
TCCR1B = (1<<CS12|1<<WGM12);
//OCRn = (clock_speed / prescaler) * seconds - 1
OCR1A = (F_CPU / 256) * 1 -1;
}
void init_data()
{
Timer1 = 0;
Timer2 = 0;
ActiveTimer = 0;
}
int number_mask(int num)
{
switch (num)
{
case 0 : return 0xC0;
case 1 : return 0xF9;
case 2 : return 0xA4;
case 3 : return 0xB0;
case 4 : return 0x99;
case 5 : return 0x92;
case 6 : return 0x82;
case 7 : return 0xF8;
case 8 : return 0x80;
case 9 : return 0x90;
};
return 0;
}
void process_setup()
{
Timer1 += 60;
Timer2 += 60;
// overflow check (5940 seconds == 99 minutes)
...Подобные документы
Семейство 16-разрядных микроконтроллеров Motorola 68HC12, их структура и функционирование. Модуль формирования ШИМ-сигналов. Средства отладки и программирования микроконтроллеров 68НС12. Особенности микроконтроллеров семейства MCS-196 фирмы INTEL.
курсовая работа [239,6 K], добавлен 04.01.2015Микроконтроллеры - микросхемы, предназначенные для управления электронными устройствами, их классификация. Структура процессорного ядра микроконтроллеров, основные характеристики, определяющие его производительность. CISC и RISC архитектура процессора.
курсовая работа [43,2 K], добавлен 03.10.2010Микроконтроллер (MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Их можно встретить во многих современных приборах, в том числе и бытовых. Рассмотрение архитектуры различных микроконтроллеров, ядра, памяти, питания, периферии.
реферат [216,5 K], добавлен 24.12.2010Исследование среды IAR Embendded Workbench для контроллера NEC 78K. Изучение комплекса программно-аппаратных средств, предназначенных для отладки программ для микроконтроллеров фирмы "NEC". Программирование флэш-памяти контроллера с помощью утилиты FPL.
лабораторная работа [1,3 M], добавлен 29.09.2014Классификация, структура, архитектура и модульная организация микроконтроллеров. Средства разработки программного обеспечения AVR-контроллеров. Директивы транслятора ассемблера, рабочая частота и циклы. Исследование арифметических и логических команд.
методичка [3,0 M], добавлен 19.09.2019Понятие и виды микроконтроллеров. Особенности программирования микропроцессорных систем, построение систем управления химико-технологическим процессом. Изучение архитектуры микроконтроллера ATmega132 фирмы AVR и построение на его основе платформы Arduino.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 13.01.2011Использование микроконтроллеров AVR фирмы Atmel в проектируемой аппаратуре. Архитектура и общие характеристики прибора, предназначение арифметики логического устройства и понятие флэш-памяти. Формат пакета данных, алгоритм их передачи и система команд.
контрольная работа [427,3 K], добавлен 12.11.2010Рассмотрение структуры и принципов работы таймеров/счетчиков (общего назначения, сторожевого, типов А, В, С, D, Е) микроконтроллеров и аналого-цифрового преобразователя семейства AVR с целью разработки обучающего компьютерного электронного пособия.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 06.03.2010Адресное пространство микроконтроллеров MSP430F1xx. Байтовая и словная формы инструкций. Система команд MSP микроконтроллеров. Периферийные устройства микроконтроллеров MSP430F1xx. Аналого-цифровой преобразователь ADC12, его технические характеристики.
курсовая работа [278,1 K], добавлен 04.05.2014Общая характеристика и применение микроконтроллеров FUJITSU MB-90 и MCS-196 фирмы Intel. Основные особенности микроконтроллеров серии MCS-96 и MB90385. Внутренняя архитектура процессоров. Система команд, работа с внутренними и внешними устройствами.
курсовая работа [768,0 K], добавлен 01.12.2010Основные характеристики счетчиков. Микроконтроллер в пошаговом режиме работы и в режиме внешнего доступа. Структуры микроконтроллеров серии 1816 и их системы команд. Работа двоичного счетчика с последовательным переносом на примере микросхемы 155ИЕ5.
реферат [172,1 K], добавлен 29.09.2012Классификация и структура микроконтроллеров. Структура процессорного ядра микроконтроллера, основные характеристики его производительности. Архитектура процессорного модуля, размер и тип встроенной памяти, набор периферийных устройств, тип корпуса.
курсовая работа [41,7 K], добавлен 28.08.2010Описание принципиальной электрической схемы, выбор и расчет ее главных элементов, конструкция. Алгоритм функционирования программного обеспечения, описание и принципы функционирования. Технология подготовки и отладки, анализ результатов тестирования.
реферат [1,5 M], добавлен 08.01.2015Проектирование измерительных приборов. Параметры цифрового вольтметра. Принцип время-импульсного преобразования. Области применения микроконтроллеров. Алгоритм приложения для цифрового милливольтметра постоянного тока. Сборка элементов на печатной плате.
дипломная работа [891,7 K], добавлен 17.06.2013Схема электрической структурной и электрической принципиальной. Разработка технологического процесса изготовления платы. Экономическая себестоимость платы программатора. Безопасность и экологичность внедрения разработки. Методика работы с прибором.
дипломная работа [658,7 K], добавлен 26.01.2009Сравнительный анализ программных средств схемотехнического моделирования цифровых устройств. Анализ функциональной памяти типа FIFO, LIFO в микропроцессорах, разработка укрупненной структуры и принципиальной схемы. Имитатор управляющих сигналов.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 25.09.2014Разработка блок-схемы рабочей станции для сбора и обработки данных, кодирования и декодирования сигналов. Основные элементы системы. Проектирование и технология изготовления печатной платы, монтаж, контроль изготовления. Среда программирования LabVIEW.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 11.02.2017Разработка микропроцессорной системы на основе микроконтроллера, основные этапы и особенности данного процесса. Принципы работы шагового двигателя. Аппаратные средства микроконтроллеров серии AT90S2313. Расчет стоимости сборки и отладки устройства.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 11.07.2010Выбор структуры одноплатного микроконтроллера. Модули памяти микроконтроллера. Селектор адреса портов ввода/вывода и возможность изменения селектируемых адресов. Деление адресного пространства на окна. Нумерация точек в схеме цифрового фильтра.
курсовая работа [204,3 K], добавлен 10.11.2013Способ определения сухости пара. Разработка топологии печатной платы. Технология программирования микроконтроллеров. Построение оптимизированного сетевого графика. Технология разработки работы по интерфейсу USB. Расчет сметной стоимости проектирования.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 12.12.2013
