6.6. Проблеми удосконалення системи вводу багатокнальної аналогової інформації в мікроконтролер
Однією з найбільш гострих проблем застосування сучасної обчислювальної техніки в системах автоматизації виробництва є проблема вводу в мікроконтролер багатоканальної швидко змінюємої технологічної інформації.
Самий потужний сучасний мікропроцесор з практично необмеженною ємністю пам’яті та високою швидкодією має тільки один вхід та один вихід для забезпечення інформаційного зв’язку з зовнішніми пристроями.
Застосування матричних систем мікропроцесорів для паралельного вводу, обробки та виводу інформації в режимі реального часу, являється незавжди економічно виправданим.
Доцільним являється створення простих структур інтерфейса введення багатокальної технологічної інформації в мікропроцесор в режимі реального часу.
На рис. 6.6.1 (а,б) приведені структурні схеми способу вводу даних в мікроконтролер, який призначений для обробки багатоканальної швидко змінюємої інформації.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис. 6.6.1 а) загальна структурна схема інтерфейсу введення багатоканальної швидко зміннюємої інформації; б) структурна схема модуля введення.
З метою підвищення швидкості введення інформації та зниження економічних витрат, число N каналів джерела аналогової інформації розподіляється на n модулів введення по m аналогових каналів в кожному модулі: N=nm.
Аналогові значення даних, які надходять по кожному з m каналів послідовно через аналоговий мультиплексорвводться в мікроконтроллер. Усі n модулів введення паралельно виконують операції по введенню даних.
Відповідно до структурної схеми (рис. 6.6.1 б) модуля введення на m каналів через аналоговий мультиплексор АМП кожний канал підключається на вхід аналого-цифрового перетворювача АЦП, з цифрового входа якого байт даних тимчасово записується в буферну пам’ять (БП). За сигналом зчитування ЗЧТ, який поступає з дешифратора DC (рис 6.6.1 а) байт даних з буферної пам’яті через відповідний канал цифрового мультиплексора ЦМП вводиться в мікроконтроллер. Для переключення каналів мультиплексора ЦМП і дешифратора DC із МК надходить k-розрядний код, де k=lg2n.
Після закінчення операції перетворення аналогової величини в цифрову на виході АЦП з’являється сигнал готовності ГТ, який подається на вхід запису 3n БП і байт даних з АЦП записується в БП. Крім того, сигнал ГТ через схему затримки 1 (сигнал ГТ затримується на інтервал tзап часу запису даних в БП) подається на лічильний вхід двійкового лічильника СТ2 та на вхід скидання АЦП. Двійковий v-розрядний код на виході лічильника СТ2 призначений для послідовного переключання каналів аналогового мільтиплексора АМП. Число v розрядів коду переключення каналів АМП визначається формулою v=lg2m
Крім того, сигнал готовності ГТ через схему затримки 2 подається на вхід АЦП. Часовий інтервал tзап2 в схемі затримки 2 дорівнює часу tпер закінчення перехідних процесів, які з’являються після переключення каналів аналового мультиплексора АМП.
Оскільки час tпер закінчення перехідних процесів значно перевщує час tзап занесення даних у пам’ять мікроконтроллера, то з’являється резерв часу для послідовного вводу даних з усіх n регістрів БП в мікроконтроллер протягом tпер.
При вводі аналогових данних в МП необхідна затримка на процес аналогово-цифрового перетворення на час tпер перехідного процесу, інакше аналогова інформація буде неточною. При цьому буде значно зменшена швидкодія вводу аналогових даних. Пропонуємий метод дозволяє усунути цей недолік і значно поліпшити швидкохідність вводу аналогової інформації в МК.
Пропонуємий метод можна застосувати для управління великою кількістю МВЕУ, де потрібно контролювати швидко змінювані дані, які подаються в мікроконтролер із числа джерел даних.
Такий спосіб оптимального завантаження мікроконтролера для роботи в реальному часі може знагодитись при проектуванні системи КМЕУ з заданим числом n комплектів МВЕ і КСБ.