3.5 Комбинированное использование портов

Часто при проектировании микропроцессорных систем для управления внешними устройствами у МК не хватает линий портов. В этом случае можно использовать такую особенность, как разную скорость обмена с различными устройствами.

За время нажатия клавиши МК успевает выполнить множество операций, в том числе, связанных с опросом линий порта ввода/вывода. Благодаря этому можно использовать одни и те же линии порта для разных операций. Это позволяет использовать более простые и дешевые МК. Наиболее просто такое совмещение можно выполнить при согласовании МК с клавиатурой и индикаторами. Например, для взаимодействия с клавиатурой 16х16 и четырьмя семисегментными светодиодными индикаторами достаточно 12 линий порта⁶. При комбинированном использовании линий порта необходимо выбирать подтягивающие резисторы в цепях подключения кнопок с номиналом значительно большим номиналов резисторов, включенных в цепи подключения светодиодов. Это необходимо, чтобы нажатие на клавишу не влияло на свечение индикаторов.

3.6 Подключение реле и электромагнитных исполнительных устройств

Для управления мощной нагрузкой, питающейся большим напряжением или повышенным током, используются дополнительные транзисторы, включаемые между линией порта и нагрузкой.

Параллельно соленоиду и сирене (индуктивные нагрузки) подключены диоды, они защищают транзисторы контроллера от перенапряжений, возникающих в индуктивных нагрузках после выключения тока, протекающего через них.

К транзистору предъявляются следующие основные требования:

U_КЭ.mx  1,4(Е_ПИТ)

I_K  1,4I_{нагрузки}

  I_{нагрузки} / I_{вых. порта}

3.7 Подключение мк к компьютеру через последовательный порт

Связь МК с компьютером позволяет обеспечить управление контроллером, накопление данных и их обработку в реальном масштабе времени, обработку, хранение и документирование данных. Универсальным средством обеспечения связи МК с компьютером является интерфейс RS-232. Для поддержки связи по каналу RS-232 в МК используется модуль UART (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter – универсальный асинхронный приемопередатчик).

В компьютере для организации СОМ- порта используется только асинхронный способ обмена и только часть сигналов стандарта RS-232. Модули UART в микроконтроллерах обычно поддерживают только две линии: линию приема данных RxD и линию передачи – TxD.

На линиях RxD и TxD микроконтроллера действуют уровни сигналов ТТЛ- логики. При организации связи МК по каналу RS-232 необходимо обеспечить согласование логических уровней (в RS-232 "0"= +3…+15 В, "1"= -3…-15 В). Наиболее просто преобразование уровней реализуется с помощью специальных ИС, содержащих преобразователи отрицательных напряжений. Наиболее часто встречаются ИС с двумя или четырьмя преобразователями, а также ИС с оптронной гальванической развязкой.

Обычно в названии ИС преобразователей присутствуют числа 232, 202, 242. Буква в обозначении определяет необходимую емкость конденсаторов в схеме преобразователя – 1 или 0,1 мкФ. Существуют ИС преобразователей не требующие конденсаторов.

В настоящее время используется также подключение МК к компьютеру через USB- порт. Такое подключение обеспечивает большую скорость передачи обмена, возможность нахождения на одной шине до 127 абонентов и "горячее" подключение". Однако модуль USB содержится только в старших моделях МК, а драйвер USB сложнее драйвера RS-232. Существуют также схемы преобразователей USB- RS-232- USB.

В профессиональных информационно- измерительных системах используется также CAN- интерфейс (при этом ПК обычно работает в ОС LINUX).