(812) 466-57-84 /
Новости Продукция Номенклатура Статьи О фирме Контакты Вакансии
Архитектура серий С167 и ST10x167
Применение контроллеров
Распределенные системы управления
Проектирование распределенных систем управления
О стандарте PC/104
Изделия в стандарте PC/104 для жестких условий
Одноплатные компьютеры-контроллеры в стандарте PC/104
CAN-интерфейс
Микропроцессорные контроллеры CS, M, 167х
Новые 16-разрядные DSP-микроконтроллеры
Краткое описание микроконтроллера C16x
Краткая система команд C16x/ST10
Полная система команд C16x/ST10x
Дополнительные команды для XC16x и ST10F269
Параллельные порты микроконтроллеров C167 и ST10F269
Блоки формирования импульсных сигналов C16x/ST10x
Формирование ШИМ с повышенным разрешением
Универсальные блоки таймеров
Интерфейс АТ96 (Евростандарт)
Подключение контроллеров
Процессоры цифровой обработки сигналов
Архитектура микроконтроллера TMS320C32
Архитектура микроконтроллера TMS320C33

Применение контроллеров

Появление новых серий микропроцессоров и микроконтроллеров позволяет существенно уменьшить габариты, вес, потребляемую мощность, стоимость современных электронных устройств. Так, например, электроника современного промышленного компьютера на базе процессора Cortex-A8 (ARM) 600-1000МГц содержит в своем составе быстродействующие видео контроллеры, звуковые устройства, ОЗУ от 600Мбайт, флеш память от 1Гбайт, и т.д., при размере платы 90х96 мм. Современный промышленный контроллер при габарите платы 90х96 мм имеет от 10 до 24 каналов АЦП, 7-10 таймеров, от одного до трех блоков обработки и формирования импульсных сигналов, сетевой CAN-интерфейс или 2 последовательных канала 232/485, от 40 до 80 дискретных линий ввода-вывода, RISC-процессор с временем выполнения команды 20-150 нс.

Однако использование современных компонентов и обеспечение необходимого качества готовой продукции возможно только при использовании новых технологий сборки и тестирования. Например, современный корпус микросхемы типа PBGA на 515 выводов (14x14мм) имеет диаметр вывода 0,3 мм и расстояние 0,5 мм между выводами. Распаять качественно вручную подобные изделия без применения специального оборудования практически невозможно. Применение готовых модулей, изготовленных в соответствующих стандартах (в этом случае поддержка осуществляется сразу несколькими производителями), позволяет разработчикам существенно сократить срок разработки электронных систем, обеспечивает их быстрый ремонт и модернизацию.

ООО "КАСКОД-ЭЛЕКТРО" предлагает широкий выбор компьютерных модулей, которые можно представить в виде трех основных групп:

  • промышленные компьютеры и периферия;
  • промышленные контроллеры;
  • контроллеры на базе DSP процессоров.

Промышленные ARM компьютеры-контроллеры в стандарте PC/104 имеют малые габариты, возможность непосредственного запуска программ из ПЗУ, низкое потребление энергии, отсутствие принудительного охлаждения. Эта особенность позволяет использовать их в качестве универсальных программируемых контроллеров работающих в жестких условиях эксплуатации. Промышленный компьютер в стандарте PC/104 Основной особенностью ARM компьютеров является очень низкое потребление энергии (единицы Ватт) при достаточно высокой производительности и возможность непосредственного исполнения программ, находящихся в ПЗУ. Непосредственное исполнение програмы, находящейся в ПЗУ обеспечивает быстрый старт и перезагрузку системы, поскольку не требуется загрузка в ОЗУ исполняемой программы, находящейся в ПЗУ. ARM компьютеры могут поставляться с операционной системой или с интегрированной интерактивной системой разработки и отладки программного обеспечения. Новое поколение высокопроизводительных ARM процессоров Cortex-A8 содержит в своем составе высокопроизводительный математический векторный сопроцессор с плавающей точкой позволяющий существенно ускорить выполнение сложных математических задач.

Промышленные PC компьютеры в стандарте PC/104 обладают возможностью запуска программ в ОЗУ, с помощью их перезагрузки из ПЗУ, что также позволяет использовать PC компьютеры в качестве универсальных программируемых контроллеров. Основным достоинством при использовании подобных устройств является использование хорошо известного программного обеспечения, т.е. фактически во время разработки пользователь может использовать типовую операционную систему обычного PC-компьютера, а также языки высокого уровня (СИ++, СИ,Форт, Паскаль, Бейсик и т.д.). После завершения процесса разработки и отладки готовая программа прожигается во флеш ПЗУ, которое установлено на плате компьютера, с помощью средств, находящихся на этой же плате. После прожига программы в ПЗУ, во время включения питания, стартовый загрузчик процессора перекачивает ядро операционной системы и разработанную программу из ПЗУ в ОЗУ и передает на нее управление. Процесс разработки и отладки системы при использовании готовых модулей ввода-вывода и языков высокого уровня может составить всего несколько часов.

Наибольший выигрыш от применения компьютерных модулей разработчик получает в системах, использующих накопители большой емкости (винчестеры, карты PCMCIA, CD-ROM накопители и т.д.) и мониторы высокого разрешения (SVGA). В этом случае в распоряжении пользователя - высокоуровневая поддержка операционной системы и большое количество готовых драйверов для работы с накопителями различного типа и видеоконтроллерами. Относительно дорогая электроника встраиваемого компьютера используется в этом случае максимально эффективно.

Промышленный компьютер в корпусе

Основным недостатком РС-компьютеров, при использовании их во встраиваемых системах, является медленный старт, поскольку при включении питания происходит тестирование периферии процессорного модуля, инициализация и перекачка ядра операционной системы, пользовательской программы из ПЗУ в ОЗУ, и только затем система передает управление пользовательской программе. Типовое время старта системы - от десятков секунд до нескольких минут в зависимости от типа процессорного модуля и типа операционной системы. То же время необходимо в случае перезапуска компьютера с помощью сторожевого таймера (Watchdog timer) , т.е. система зависает в ожидании рестарта. Отключение блока инициализации операционной системы приводит к потере основного преимущества - возможности использования операционной системы и, как следствие этого, возможности использования готового программного обеспечения.

Другими серьезными недостатками использования PC-компьютеров в системах управления являются:

  • медленная реакция 8088-совместимых процессоров на прерывания;
  • отсутствие в системе команд инструкций для работы с битами;
  • медленное выполнение арифметических операций;
  • отсутствие хороших компиляторов с языков высокого уровня для 8088 cовместимых процессоров, позволяющих строить код, исполняемый из ПЗУ;
  • медленная работа типовой PC-периферии;
  • высокая стоимость при использовании в простых и дешевых системах.

Микропроцессорные контроллеры,предназначенные для эффективной работы в системах управления, позволяют избавиться от перечисленных выше недостатков. Промышленный контроллер 167-104 на базе C167 Такие контроллеры построены на современных микропроцессорах, обладающих мощной системой команд, позволяющей эффективно обрабатывать прерывания, и имеющих в своем составе таймеры, блоки обработки и формирования импульсных сигналов, последовательные и параллельные порты ввода-вывода, аналого-цифровые преобразователи, сетевые интерфейсы и т.д. Контроллер подобного типа может заменить до 4-х плат обычного PC-компьютера с подключенными модулями ввода-вывода (например, контроллеры на базе 16-ти разрядных микроконтроллеров Infineon C16х или на базе 32- разрядных микроконтроллеров ARM7, ARM9,Cortex), обеспечивая при этом более высокое быстродействие при работе с внешними устройствами. Время "холодного" старта системы (по включению питания) составляет от долей микросекунды до нескольких микросекунд. За это же время сторожевой таймер (Watchdog timer) восстанавливает работу системы в случае возникновения сбоя. Встроенные сетевые интерфейсы (например CAN) позволяют строить мощные распределенные цифровые системы управления.

Микропроцессорные контроллеры на базе DSP процессоров (Digital Signal Processors) обладают производительностью до 10 млрд. плавающих операций в секунду. Мощная архитектура таких контроллеров ориентирована на цифровую обработку сигналов и на решение сложных математических задач. Такие контроллеры способны работать не только в качестве "сопроцессоров" в составе PC-компьютеров, но и автономно при решении сложных вычислительных задач или цифровой обработки сигналов.

Трудности, связанные с разработкой и отладкой программ для контроллеров, обладающих только "голым железом", в значительной степени уменьшаются с появлением в новых типах микроконтроллеров стартовых загрузчиков (Boot loaders), которые при включении питания позволяют загружать программы в ОЗУ контроллеров (80C166/167/164/161, ARM7, ARM9, TMS320C33/674х/645х, ADSP-TS20х и т.д.) через последовательные или шинные интерфейсы.

Например, такой контроллер может работать только с ОЗУ, если он подключен через RS232/485 к обычному PC-компьютеру. При запуске специально подготовленного EXE- или COM-модуля на компьютере контроллер автоматически загружает в ОЗУ программу и передает на нее управление. При желании готовую программу можно "прожечь" в ПЗУ с помощью аппаратных средств самого контроллера.

Разработка и отладка программ с использованием нового поколения отладочных средств ведется в интерактивном режиме при использовании реальных аппаратных средств, что в значительной степени позволяет сократить время разработки и отладки программ, повысить их надежность.