Языки программирования плк

Сам по себе CAN это всего лишь низкоуровневый арбитражный протокол обмена сообщениями, реализованный в очень дешевых (ценой менее доллара) микросхемах, выпускаемых миллионными партиями самыми разными производителями. Для превращения его в полнофункциональный сетевой протокол необходим дополнительный программный уровень.

Высокоуровневые протоколы типа DeviceNet могут рассматриваться как сложные наборы "макросов" для CAN-сообщений, специально предназначенные для автоматизации. Также базируются на CAN сети автоматизации SDS и CANopen.

Profibus: самая распространённая в мире открытая промышленная сеть

• Происхождение: правительственные органы Германии в сотрудничестве с производителями средств автоматизации, 1989 год.

• Интерфейсы реализованы в виде специализированных микросхем (ASIC), которые выпускаются множеством поставщиков. Основывается на спецификации интерфейса RS485 и европейской электрической спецификации EN50170.

• Разновидности: Profibus DP (главный/подчиненный), Profibus FMS (несколько главных устройств/одноранговые устройства), Profibus PA (внутренне безопасная шина).

• Коннекторы: 9-штырьковый разъем типа D-Shell (с оконечной нагрузкой импеданса) или 12-миллиметровый быстроразборный разъём IP67.

• Максимальное число узлов: 127.

• Длина соединения: от 100 м до 24 км (с ретрансляторами и оптоволоконными кабелями).

• Скорость передачи: от 9600 бит/с до 12 Мбит/с.

• Размер сообщения: до 244 байт на сообщение для одного узла.

• Методы обмена сообщениями: опрос (DP/PA) и одноранговый (FMS).

• Поддерживающая организация: Profibus Trade Organization консорциум производителей и пользователей продуктов в стандарте Profibus.

Чаще всего Profibus применяется в крупных сборочных агрегатах, механизмах транспортировки материалов и деталей и в управлении технологическими процессами. Данная шина позволяет осуществлять однокабельное соединение многовходовых блоков датчиков, пневматических вентилей, сложных интеллектуальных устройств, небольших подсетей (типа AS-I) и операторских пультов.

Достоинства: Profibus самый распространенный в мире сетевой стандарт. Эта шина, применяемая в Европе почти повсеместно, весьма популярна в Северной и Южной Америке, а также в некоторых странах Африки и Азии. Версии DP, FMS и PA в целом удовлетворяют требованиям подавляющего большинства систем автоматизации.

Недостатки: относительно высокие накладные расходы при передаче коротких сообщений, отсутствие подачи питания по шине, несколько более высокая по сравнению с другими шинами стоимость. Кроме того, ориентация на продукты европейских компаний и изделия Siemens зачастую негативно оценивается пользователями в Северной Америке.

31. Промышленные сети и интерфейсы: DeviceNet

Interbus: высокоскоростная детерминированная европейская промышленная шина

• Происхождение: Phoenix Contact, 1984 год.

• Топология на основе быстродействующих сдвиговых регистров.

• Максимальное число узлов: 256.

• Коннекторы: 9-штырьковые D-Shell- и 23-миллиметровые цилиндрические DIN-разъемы; соединения: витая пара, оптоволоконный канал, контактное кольцо, инфракрасная связь, SMG.

• Длина соединения: 400 метров на сегмент, в сумме до 12,8 км.

• Скорость передачи: 500 Кбит/с (также возможна скорость 2 Мбит/с).

• Размер сообщения: 512 байт данных на узел, число передаваемых блоков не ограничено.

• Типы обмена сообщениями: сканирование устройств ввода/вывода, РСР-канал для передачи данных.

• Типовые области применения: в основном в сборочных, сварочных и транспортировочных агрегатах. Используется для однокабельного соединения многовходовых блоков датчиков, пневматических вентилей, считывателей штрих-кодов, приводов и операторских пультов. Может применяться вместе с подсетями SensorLoop и AS-I.

• Достоинства: существенно упрощающая конфигурирование системы автоадресации, расширенные диагностические возможности, широкая распространенность (особенно в Европе), низкие издержки, малое время отклика, рациональное использование пропускной способности, подача напряжения питания (для устройств ввода) по сетевому кабелю.

• Недостатки: сбой любого соединения приводит к отказу всей сети; ограниченные возможности по передаче данных большого объема.

Сеть Interbus одна из самых первых промышленных шин, получивших широкое распространение. Она остается популярной и сегодня благодаря своей гибкости, быстродействию, диагностическим средствам и автоадресации. Физически Interbus напоминает обычную сеть с многоотводными соединениями, однако в действительности представляет собой последовательное кольцо на базе сдвиговых регистров. Каждый подчиненный узел имеет два коннектора: через один коннектор данные принимаются, через другой передаются в следующий узел.

Информация об адресе в протоколе отсутствует; данные в сети пересылаются по кругу, и главное устройство всегда способно определить, из какого узла считывается или в какой узел передается информация по, так сказать, положению этого узла в кольце. Издержки протокола, таким образом, минимальны; в типовых системах с несколькими десятками узлов и (возможно) десятком устройств ввода/вывода на узел немногие шины способны показывать лучшие результаты, чем Interbus.

Благодаря необычной сетевой топологии Interbus имеет два дополнительных преимущества. Во-первых, кольцевая топология дает главному устройству возможность самому себя конфигурировать, причем в некоторых случаях данный процесс не требует вмешательства со стороны пользователя. Во вторых, точность сведений о сетевых отказах и месте их возникновения значительно упрощает процесс их (отказов) поиска и устранения.

Сеть Interbus с одинаковой легкостью может работать с устройствами как аналогового, так и цифрового ввода/вывода. Канал РСР представляет собой коммуникационный механизм упаковки в Interbus-протокол конфигурационных параметров и управляющих команд без какого-либо влияния на процесс передачи обычных данных ввода/вывода.

CONTROLNET: промышленная шина для ответственных систем высокого уровня

• Происхождение: Allen-Bradley, 1995 год.

• Строится на базе кабелей RG6/U (используются в системах кабельного телевидения) и специализированных ASIC-микросхем компании Rockwell.

• Максимальное число узлов: 99

• Коннекторы: сдвоенные продублированные BNC-разъемы.

• Длина соединения: от 250 до 5000 метров (с ретрансляторами).

• Скорость передачи: 5 Мбит/с.

• Размер сообщения: от 0 до 510 байт.

• Методы обмена сообщениями: на базе модели "производитель/потребитель" (Producer/Consumer); обмен с поддержкой нескольких главных устройств, обмен между одноранговыми устройствами, фрагментированные сообщения, сообщения с приоритетом и расписанием повторных передач; сдвоенные каналы передачи (встроенное резервирование).

• Поддерживающая организация: ControlNet International.

• Типичные области применения: ответственные общезаводские сети, объединяющие персональные компьютеры, программируемые контроллеры, подсети (DeviceNet, Foundation Fieldbus Н1 и т.п.) и средства автоматизации технологических процессов. Шина ControlNet используется также для высокоскоростной передачи чувствительных ко времени данных ввода/вывода, обычных сообщений, для загрузки/выгрузки программирующих и конфигурирующих параметров, а также для обмена сообщениями между одноранговыми устройствами.

• Достоинства: детерминированное, стабильное, рациональное использование пропускной способности; более дешёвое, чем в большинстве других сетей, включая Ethernet, резервирование. Данные могут передаваться по любому транспортному межсетевому протоколу через Ethernet, Firewire и USB.

• Недостатки: ограниченная поддержка производителями, дороговизна специализированных микросхем компании Rockwell.

Технология ControlNet задумывалась как объединяющая промышленная шина верхнего уровня, удовлетворяющая многим требованиям высокопроизводительных средств автоматизации и управления технологическими процессами. Требованием первостепенной важности является обеспечение взаимодействия устройств со 100-процентным детерминизмом и меньшим по сравнению с традиционными сетями (связи типа "главный-подчиненный", с методом опроса и избирательным методом обмена сообщениями) временем отклика. (Детерминизм означает знание времени отклика со 100-процентной определенностью в самых неблагоприятных условиях). Данное требование реализуется за счет применения коммуникационной модели типа "производитель/потребитель" и планировщика со строгими приоритетами сообщений.

В сетях ControlNet одни и те же точки ввода/вывода могут контролироваться несколькими главными устройствами.

Неотъемлемой характеристикой ControlNet является дублирование соединений. В других сетях обеспечить резервирование довольно трудно, в то время как в ControlNet парные соединения для этой цели имеет каждый узел.

Стабильность (repeatability) означает, что длительность передачи постоянна по величине и не зависит от подключения устройств к сети или их отключения. В ControlNet эти характеристики были еще более усовершенствованы за счет выбираемых пользователем функций ввода/вывода и времен обновления блокировок контроллера. Технология ControlNet специально разрабатывалась для поддержки информационно-управляющих потоков в системах, состоящих из десятков (в полном смысле этого слова) подсетей и контроллеров. Для систем, имеющих дело с опасными материалами и требующих абсолютной гарантии передачи управляющей информации, детерминированные характеристики ControlNet чрезвычайно важны.

37. Средства автоматизации управления электроприводом

Электроприводы (сервоприводы) находят широкое применение в промышленном производстве при автоматизации технологических процессов. Применение электроприводов позволяет быстрее и точ­нее позиционировать инструмент или обрабатываемую деталь, точно задавать скорость перемеще­ния управляемого механизма. Классическим примером применения электропривода является система позиционирования станины фрезерного станка.

Два подхода в применении электроприводов:

• Системы с обратной связью: Параметры подаваемого на электродвигатель управляющего сигнала определяются разницей между заданной величиной контролируемого параметра (координата, скорость) и его фактическим значением, определяемым с помощью датчиков перемещения (энкодеров).

• Электроприводы на основе шаговых двигателей, в которых величина перемещения объекта и его координата определяются количеством управляющих импульсов, поданных на шаговый двигатель. Для функционирования системы энкодеры не требуются, необходимы лишь дискретные (например, контактные) сигнализаторы положения: датчик начала отсчёта и датчики ограничения хода механизма.

Разновидности датчиков положения

Существует много разнообразных датчиков положения, различающихся конструкцией и электричес­ким интерфейсом. Наибольшей популярностью пользуются вращательные датчики, которые в свою очередь бывают двух типов: абсолютные (выдаёт уникальный код для каждой позиции вала) и относительные (в процессе вращения периодически формируют импульсы, соответствующие угловому положению вала). Относительные датчики часто называют инкрементными или импульсными. Они определяют положение только относительно номинальной позиции. В системах на основе инкрементных датчиков после каждого включения необходимо перемещать механические части машины на стартовую позицию. Абсолютный энкодер при появлении питания сразу выдаст фактическое угловое положение вала. Однако в силу своей простоты и универсальности относительные датчики дешевле.

Сигнал относительного энкодера преобразуется в величину перемещения с помощью счётчика импульсов. Для определения направления движения приходится использовать дополнительный сигнал, при этом информация о направлении может кодироваться разными способами:

• Риlsе/Directiоп: первый сигнал - импульсы перемещения, второй - направление (дискретный сигнал);

• CW/CWW (по часовой стрелке / против часовой стрелки): первый сигнал — импульсы пере­мещения в одном направлении, второй - импульсы перемещения в обратном направлении;

• квадратурная кодировка (наиболее прост и надёжен в реализации): оба сигнала - импульсы перемещения, сдвинутые по фазе на 90 град., знак фазового сдвига определяет направле­ние перемещения.

Способ квадратурной кодировки наиболее прост и надёжен. Иногда используется ещё и третий опорный дискретный сигнал для регистрации начальной позиции (указатель нулевой отметки).

Электроприводы на основе шаговых двигателей

Шаговые двигатели выполняют, в сущности, обратную по сравнению с относительными энкодерами функцию. Каждый входной импульс преобразуется ими в элементарное перемещение строго опре­делённой величины. Поэтому системы на основе шаговых двигателей могут обходиться без датчи­ков перемещения как таковых, что предельно упрощает систему. Энкодеры в этих системах могут использоваться как средство объективного контроля.

Линейная и круговая интерполяция

При управлении многокоординатными системами часто возникают необходимость переместить управляемый объект по произвольной прямолинейной или круговой траектории (соответственно линейная и круговая интерполяция). Реализация данных алгоритмов требует ощутимых вычислительных затрат. Поэтому модули управления многокоординатными системами на основе шаговых двигателей снабжаются собственным процессором. Таким образом, разгружается центральный процессор компьютера или контроллера.

37. Устройства человеко-машинного интерфейса

Человекомашинный интерфейс (ЧМИ) (англ. Human machine interface, HMI) — широкое понятие, охватывающее инженерные решения, обеспечивающие взаимодействие оператора с управляемыми им машинами. Создание систем человекомашинного интерфейса тесно связано с эргономикой, но не тождественно ей. Проектирование ЧМИ включает в себя создание рабочего места: кресла, стола, или пульта управления, размещение приборов и органов управления, освещение рабочего места, а, возможно, и микроклимат. Далее рассматриваются действия оператора с органами управления, их доступность и необходимые усилия, согласованность (непротиворечивость) управляющих воздействий и «защита от дурака», расположение дисплеев и размеры надписей на них. Наиболее сложной задачей является создание ЧМИ для пилотов самолёта. В промышленных условиях ЧМИ чаще всего реализуется с использованием типовых средств: операторских панелей, компьютеров и типового программного обеспечения.

Человеко-машинный интерфейс обеспечивает связь между пользователем и компьютером - он позволяет достигать поставленных целей, успешно находить решение поставленной задачи. Взаимодействие - обмен действиями и реакциями на эти действия между компьютером и пользователем. Несколько лет назад основным видом взаимодействия был текст (так называемые терминальные или коммандные системы). В настоящее время, взаимодействие может также включать графику и иконки (знаки) вместо текста, но для описания процесса взаимодействия все равно еще используется текст. Имеется ряд стилей взаимодействий, которые делятся на два основных вида. Первый – это использование интерфейса языка команд - ввод команд текстовыми средствами; и второй – это непосредственное манипулирование. Таким образом, имеется ряд способов, которыми пользователь мог бы связываться с компьютером:

• Языки команд - пользователь управляет системой, вводя соответствующие

команды в тестовом режиме;

• Вопрос и ответ - диалог, где компьютер задает вопросы, а пользователь

отвечает ему (или наоборот);

• Формы - пользователь заполняет формы или поля диалога, вводя данные в

необходимые поля;

• Меню - пользователь обеспечен рядом опций и управляет системой,

выбирая необходимые пункты;

• Прямое манипулирование - пользователь управляет объектами на экране

посредством устройства манипулирования, типа мыши. Другой термин,

используемый для прямого интерфейса манипулирования - Графический

• Интерфейс Пользователя.

В различных операционных системах не сегодняшний день обычно используются комбинированные стили взаимодействия из приведенных выше. Например, в графическом интерфейсе операционной системы Windows используется прямое манипулирование, а также меню, диалоговые элементы, формы и язык команд. Такой подход важен для проектировщика автоматизированных систем, поскольку позволяет тщательно рассмотреть поставленную задачу заказчика (будущего пользователя), чтобы выбрать наилучший вариант решения задачи. В разрабатываемой программной системе также применен комплексный подход к созданию интерфейса. Здесь используется прямое манипулирование, меню, формы и диалоги. По ходу изложения материалы будут представлены примеры из разрабатываемой системы.

Цель создания эргономичного интерфейса состоит в том, чтобы отобразить информацию настолько эффективно насколько это возможно для человеческого восприятия и структурировать отображение на дисплее таким образом, чтобы привлечь внимание к наиболее важным единицам информации. Основная же цель состоит в том, чтобы минимизировать общую информацию на экране представить только то, что является необходимым для пользователя.

Основные принципы создания интерфейса

1. Естественность (интуитивность)Работа с системой не должна вызывать у пользователя сложностей в поиске необходимых директив (элементов интерфейса) для управления процессом решения поставленной задачи.

2. Непротиворечивость. Если в процессе работы с системой пользователем были использованы некоторые приемы работы с некоторой частью системы, то в другой части системы приемы работы должны быть идентичны. Также работа с системой через интерфейс должна соответствовать установленным, привычным нормам (например, использование клавиши Enter).

3. Неизбыточность. Это означает, что пользователь должен вводить только минимальную информацию для работы или управления системой. Например, пользователь не должен вводить незначимые цифры (00010 вместо 10). Аналогично, нельзя требовать от пользователя ввести информацию, которая была предварительно введена или которая может быть автоматически получена из системы. Желательно использовать значения по умолчанию где только возможно, чтобы минимизировать процесс ввода информации.

4. Непосредственный доступ к системе помощи. В процессе работы необходимо, чтобы система обеспечивала пользователя необходимыми инструкциями. Система помощи отвечает трем основным аспектам -качество и количество обеспечиваемых команд; характер сообщений об ошибках и подтверждения того, что система делает. Сообщения об ошибках должны быть полезны и понятны пользователю.

5. Гибкость. Насколько хорошо интерфейс системы может обслуживать пользователя с различными уровнями подготовки? Для неопытных пользователей интерфейс может быть организован как иерархическая структура меню, а для опытных пользователей как команды, комбинации нажатий клавиш и параметры

37. Автоматизация технологических процессов

Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП.

Основа автоматизации технологических процессов — это перераспределение потоков вещества и энергии в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности).

Цели автоматизации

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

• Повышение эффективности производственного процесса.

• Повышение безопасности производственного процесса.

Задачи автоматизации и их решение

Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:

• Улучшение качества регулирования

• Повышение коэффициента готовности оборудования

• Улучшение эргономики труда операторов процесса

• Хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

• внедрения современных методов автоматизации;

• внедрения современных средств автоматизации.

Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

В связи с различностью подходов различают автоматизацию следующих технологических процессов:

• Автоматизация непрерывных технологических процессов (Process Automation)

• Автоматизация дискретных технологических процессов (Factory Automation)

• Автоматизация гибридных технологических процессов (Hybrid Automation)

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Может иметь связь с автоматизированной системой управления предприятием (АСУ П). Под АСУ ТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт. Термин автоматизированный в отличие от термина автоматический подчеркивает возможность участия человека в отдельных операциях, как в целях сохранения человеческого контроля над процессом, так и в связи со сложностью или нецелесообразностью автоматизации отдельных операций. Составными частями АСУ ТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Как правило АСУ ТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.

Промышленная автоматика — общее название разнообразных механических, электрических, пневматических, гидравлических и электронных устройств применяемых для автоматизации технологических процессов, дискретных, непрерывных и гибридных производств, станков с числовым программным управлением, зданий, транспортных средств и транспортной инфраструктуры, систем логистики, промышленных роботов.

37. Способы контроля промышленных сетей. SCADA системы

SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) — данное понятие обычно применяется к системе управления в промышленности: система контроля и управления процессом с применением ЭВМ. Процесс может быть технологическим, инфраструктурным или обслуживающим:

• Технологические процессы включают — производство, выработку энергии, конструирование, переработка. Может протекать в непрерывном, пакетном, периодическом или дискретном режимах.

• Инфраструктурные процессы могут быть общественными либо частными, и включают: обработку и распределение воды, сбор и обработку сточных вод, нефте- и газо- проводы, передачу и распределение электроэнергии, системы оповещения для гражданской обороны, и большие системы связи.

• Процессы в сфере обслуживания имеют как частную так и общественную стороны — здания, аэропорты, корабли и космические станции. Они контролируют и управляют HVAC, доступом и потреблением энергии.

SCADA—система обычно содержит следующие подсистемы:

• Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface) — инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им.

• Диспетчерская система — собирает данные о процессе и отправляет команды процессору (управление).

• Абонентский оконечный блок, либо УСО (RTU, англ. Remote Terminal Unit), подсоединяемый к датчикам процесса, преобразует сигнал с датчика в цифровой код и отправляет данные в диспетчерскую систему.

• Программируемый Логический Контроллер (PLC, англ. Programmable Logic Controller) используется как полевое устройство из-за экономичности, универсальности и гибкости, нежели RTU специального назначения.

• Коммуникационная инфраструктура для реализации промышленной сети.

В некоторых отраслях промышленности, существует значительная неопределенность в различиях между SCADA системами и распределенными системами управления (DCS, англ. Distributed Control System — распределённая система управления). Вообще говоря, понятие SCADA обычно применяется к системе, которая координирует, но не управляет процессами в режиме реального времени. Дискуссия по управлению в реальном времени замутнена усовершенствованием телекоммуникационных технологий. Это дает надежный, с малыми задержками, высокоскоростной обмен данными на большие расстояния. Большинство различий между SCADA и DCS установлено человеком и обычно может игнорироваться. По мере развития инфраструктуры коммуникации различия между SCADA и DCS стираются.

Основные задачи

SCADA-системы решают ряд задач:

• Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.

• Обработка информации в реальном времени.

• Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.

• Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.

• Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.

• Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.

• Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.

• Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.

Термин SCADA имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения^[2], то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.

Термин SCADA эволюционировал вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.

37. Семейства микроконтроллеров AVR

Архитектура AVR была оптимизирована так, чтобы соединить достоинства Гарвардской и Принстонской (Фон Неймана) архитектуры для достижения очень быстрого и эффективного выполнения программ. Такая организация обеспечивает высокую эффективность процессора при обработке данных.Основной идеей всех RISC (Reduced Instruction Set Computer), как известно, является увеличение быстродействия за счет сокращения количества операций обмена с памятью программ. Для этого каждую команду стремятся уместить в одну ячейку памяти программ. При ограниченной разрядности ячейки памяти это неизбежно приводит к сокращению набора команд микропроцессора.

У AVR-микроконтроллеров в соответствии с этим принципом практически все команды (исключая те, у которых одним из операндов является 16- разрядный адрес) также упакованы в одну ячейку памяти программ. Но сделать это удалось не за счет сокращения количества команд процессора, а путем расширения ячейки памяти программ до 16 разрядов. Такое решение является причиной богатства системы команд AVR по сравнению с другими RISC- микроконтроллерами.

Организация памяти AVR выполнена по схеме Гарвардского типа, в которой разделены не только адресные пространства памяти программ и памяти данных, но также и шины доступа к ним. Для более углубленного понимания архитектуры приведем две схемы.

Вся программная память AVR-микроконтроллеров выполнена по технологии

FLASH и размещена на кристалле. Она представляет собой последовательность

16-разрядных ячеек и имеет емкость от 512 слов до 64K слов в зависимости от типа кристалла.

Разделение шин доступа к FLASH памяти и SRAM памяти дает возможность иметь шины данных для памяти данных и памяти программ различной разрядности, а также использовать технологию конвейеризации. Конвейеризация заключается в том, что во время исполнения текущей команды программный код следующей уже выбирается из памяти и дешифрируется.

Микроконтроллеры AVR являются разработкой и продуктом фирмы Atmel. Отличие данных микроконтроллеров от аналогичных, в довольно удачной архитектуре ядра процессора и широкому набору периферийных модулей, что облегчает процесс программирования устройства.

Технические характеристики микроконтроллеров AVR:

• частота до 16 МГц с временем выполнения команды 62,5 нс;

• встроенный програмируемый RC-генератор, частота 1, 2, 4, 8 МГц;

• Флэш-ПЗУ программ,программируемое в системе, до 128 кбайт;

• двухпроводный интерфейс TWI, совместимый с интерфейсом I2C;

• многоканальный 8-, 9-, 10-, 16-битный ШИМ-модулятор;

• 10-битный АЦП со временем преобразования 70 мкс и дифференциальными входами;

• программируемый коэффициент усиления — 1; 10 или 200;

• встроенный источник опорного напряжения;

• аналоговый компаратор;

• настраиваемая схема задержки запуска после подачи питания;

• схема слежения за напряжением питания;

• JTAG-интерфейс для подключения эмулятора;

• электрически перепрограммируемое ПЗУ данных до 4 кбайт;

• внутреннее ОЗУ со временем доступа 1 такт, до 4 кбайт;

• мощный набор команд (более 120 инструкций);

• 6 аппаратных команд умножения (для семейства mega);

• развитая система адресации, оптимизированная для работы с С-компиляторами;

• 32 регистра общего назначения (аккумулятора);

• синхронный (USART) или асинхронный (UART) последовательные порты;

• синхронный последовательный порт (SPI); - потребление тока 0.1 мА в активном режиме.