Аппаратные и программные средства управления

1. Аппаратные и программные
средства управления
преподаватель кафедры ТМСИ
Губин Максим Владимирович
Введение

2. Актуальность применения
микроконтроллеров
• Решают широкий спектр задач.
• Выпускают более 2,5 млрд. штук в год.
• Все одном кристалле.
• Используют стандартные
интерфейсы.
• Используются модульные принципы.
• Возможность встроить такую систему
прямо в управляемый объект.
2

3. Сварочная линия на автомобильном
производстве
3

4. Основные характеристики
встраиваемых систем
• Ограниченность аппаратных ресурсов.
• Неизменность программного обеспечения
в процессе применения.
• Высокая надежность.
• Короткий цикл разработки−внедрения.
• Серийность производства.
• Низкая себестоимость.
4

5. Микроконтро́ллер (Micro Controller Unit,
MCU) — микросхема, предназначенная для
управления электронными устройствами.
Типичный микроконтроллер сочетает на одном
кристалле функции процессора и периферийных
устройств, содержит ОЗУ и (или) ПЗУ.
По сути, это однокристальный компьютер,
способный выполнять относительно простые
задачи.
5

6. Известные семейства МК
• MCS 51 (Intel)
• MSP430 (TI)
• ARM (ARM Limited)
• AVR (Atmel)
• PIC (Microchip)
• STM8 (STMicroelectronics)
6

7. ARM МК
• ST Microelectronics STM32 ARM-based MCUs
• Atmel Cortex, ARM7 и ARM9-based MCUs
• Texas Instruments Stellaris MCUs
• NXP ARM-based LPC MCUs
• Toshiba ARM-based MCUs
• Analog Devices ARM7-based MCUs
• Cirrus Logic ARM7-based MCUs
• Freescale Semiconductor ARM9-based MCUs
7

8. AVR Atmel
• ATMega
• ATiny
• XMega
8

9. Архитектура современных МК
• RISC — (Reduce Instruction Set Commands)
архитектура с сокращенным набором
команд;
• CISC — (Complex Instruction Set Commands)
традиционная архитектура с расширенным
набором команд;
• ARM — (Advanced RISC — machine)
усовершенствованная RISC архитектура.
9

10. Список периферии микроконтроллеров
• универсальные цифровые порты ввод−вывод;
• стандартные интерфейсы: UART, I²C, SPI, CAN, USB, IEEE
1394, Ethernet;
• аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи;
• компараторы;
• широтно-импульсные модуляторы;
• таймеры;
• контроллеры двигателей;
• контроллеры дисплеев и клавиатур;
• радиочастотные приемники и передатчики;
• массивы встроенной флэш-памяти;
• встроенный тактовый генератор и сторожевой таймер.
10

11. Робот на микроконтроллере
11

12. Hardkernel ODROID-C1
Quad Core Linux computer is now $35.00.
12

13. 13
Структурная схема микроконтроллера

14. Структуры микропроцессорных СУ
14
• Централизованные СУ
• Децентрализованные СУ
• Комбинированные СУ

15. Выбор структуры управления СУ
Завит от следующих факторов:
• стоимость;
• надежность;
• живучесть;
• гибкость;
• способность работать в масштабе
реального времени.
15

16. Централизованные СУ
16

17. Децентрализованные СУ
17

18. Тенденции развития структур МК СУ
Принцип децентрализованного управления оправдан
в силу технических и экономических условий.
18
Эти варианты структур СУ могут обладать улучшенными характеристиками надежности,
отказоустойчивости, производительности, гибкости.

19. Структуры с резервированием
Применяются для увеличения отказоустойчивости.
Резервирование может подразделяться на
аппаратное, программное и информационное.
19

20. Иерархические СУ
20

21. 21