- •Общие вопросы проектирования встроенных микроконтроллерных систем. Введение Предмет рассмотрения
- •Особенности встроенных применений
- •Общие вопросы проектирования контроллеров Краткая характеристика предметной области - цифрового управления объектами
- •Структура контура системы автоматического управления и ее особенности при использовании цифрового регулятора
- •Структура связи с объектом управления
- •Рассредоточение и интеграция подсистем
- •Особенности организации управляющей программы, работающей в реальном времени.
- •Порядок проектирования и обоснование выбора технических решений
- •История развития и разновидности бис Степень интеграции и проблема номенклатуры бис От чего зависит степень интеграции.
- •Экономические аспекты микроэлектронного производства. Этапы развития технологии и решение проблемы номенклатуры
- •Разновидности бис для реализации управляющих устройств Разновидности микропроцессорных бис
- •Магистраль - система связи между частями контроллера
- •Память Особенности организации памяти в мк. Адресные пространства и способы доступа к данным
- •Гарвардская архитектура versus архитектура фон Неймана
- •Внутрикристальная память - разновидности озу и пзу
- •Внешняя память - подключение и организация управления ею
- •Узел выбора кристаллов
- •Прямой доступ к памяти
- •Узел управления прерываниями
- •Подсистема тайминга и поддержка режима реального времени
- •Таймеры общего назначения
- •Сторожевой таймер (watchdogtimer)
- •Регистрация и генерация "событий"
- •Широтно-импульсный модулятор шим.
- •Средства связи с объектом управления Цифровой ввод-вывод - параллельные порты
- •Аналоговый ввод-вывод - внутрикристальные устройства аналого-цифрового преобразования
- •Средства связи между пространственно разнесенными частями контроллеров и между локальными регуляторами
- •Синхронные последовательные интерфейсы
- •Асинхронные последовательные интерфейсы
- •Управление потребляемой мощностью
- •Средства защиты и тестирования.
Особенности организации управляющей программы, работающей в реальном времени.
Поясним, что обозначает понятие "режим реального времени".
Порядок работы управляющей программы состоит в следующем. В системе регулирования в ходе ее работы происходят события. Управляющая программа, распознав наступление события, должна в ответ предпринять некоторые действия. Чтобы было ясно, о чем идет речь, приведем два примера.
Пример 1. При перемещении подвижной части объекта управления, сработал датчик, сигнализирующий о скором достижении этой подвижной частью крайнего положения, далее которого двигаться нельзя. Программа должна в ответ выключить соответствующий привод (или может быть переключить его на обратный ход для быстрого торможения) – задержка может грозить поломкой.
Пример 2. Наступил заранее предопределенный момент времени (о чем сигнализировал входящий в состав контроллера таймер). Программа должна провести измерение некоей величины, характеризующей состояние объекта и сформировать (если требуется) нужное управляющее воздействие.
Отметим особенности, характерные для приведенных примеров.
Время реакции программы на наступившее событие не должно быть слишком большим, иначе качество регулирования сильно ухудшится, (возрастет риск повреждения объекта из-за выхода подвижной части за допустимую границу; измерение будет произведено с большим запаздыванием, что приведет к ухудшению точности и т.п.)
Интервалы времени между наступлением отдельных событий могут быть заранее неизвестны, либо могут быть весьма малыми.
"Плотность" событий во времени может сильно варьировать, т.е. в отдельные периоды события могут происходить часто, а в другие периоды редко. Это приводит к тому, что в периоды "повышенной" интенсивности событий программа, будучи занятой обработкой одного события, отреагирует на последующие с задержкой, в то время, как в периоды пониженной активности объекта программе будет "нечего делать".
Отмеченные особенности обусловливают структуру построения управляющей программы, которая состоит в следующем. Для реакции на каждое событие пишутся отдельные программные фрагменты (модули, функции), сравнительно независимые друг от друга. Затем каким-либо способом организуется "мониторинг" состояния объекта, т.е. выявление наступающих событий. Если какое-либо событие наступило, вызывается соответствующий, программный модуль, который организует формирование управляющего действия, после чего вновь происходит возврат к анализу состояния объекта. Выявление событий программа может осуществлять либо 1) путем принудительного периодического опроса соответствующих источников информации (датчиков), либо 2) реагировать на события по мере их возникновения, используя механизм аппаратных прерываний от сигналов тех же датчиков.
Построение управляющих программ требует наличия в микроконтроллере:
1) развитой системы прерываний с малым временем реакции на запросы и с развитыми возможностями программного управления прерываниями (запрет-разрешение отдельных запросов, изменение приоритетов и т.п.).
2).подсистемы тайминга, позволяющей измерять интервалы времени между событиями, а также задавать интервалы между программно генерируемыми воздействиями.