Аппаратные и программные средства управления
TRANSCRIPT
![Page 1: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/1.jpg)
Аппаратные и программные
средства управления
преподаватель кафедры ТМСИ
Губин Максим Владимирович
Введение
![Page 2: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/2.jpg)
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
![Page 3: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/3.jpg)
Сварочная линия на автомобильном производстве
3
![Page 4: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/4.jpg)
Основные характеристики встраиваемых систем
• Ограниченность аппаратных ресурсов.• Неизменность программного
обеспеченияв процессе применения.
• Высокая надежность.• Короткий цикл разработки−внедрения.• Серийность производства.• Низкая себестоимость.
4
![Page 5: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/5.jpg)
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
![Page 6: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/6.jpg)
Известные семейства МК• MCS 51 (Intel)• MSP430 (TI)• ARM (ARM Limited)• AVR (Atmel)• PIC (Microchip)• STM8 (STMicroelectronics)
6
![Page 7: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/7.jpg)
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
MCUs7
![Page 8: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/8.jpg)
AVR Atmel
• ATMega• ATiny• XMega
8
![Page 9: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/11.jpg)
Робот на микроконтроллере
11
![Page 12: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/12.jpg)
Hardkernel ODROID-C1Quad Core Linux computer is now $35.00.
12
![Page 13: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Структурная схема микроконтроллера
![Page 14: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/14.jpg)
Структуры микропроцессорных СУ
14
• Централизованные СУ• Децентрализованные
СУ• Комбинированные СУ
![Page 15: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/15.jpg)
Выбор структуры управления СУ
Завит от следующих факторов:• стоимость;• надежность;• живучесть;• гибкость;• способность работать в
масштабе реального времени.
15
![Page 16: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/16.jpg)
Централизованные СУ
16
![Page 17: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/17.jpg)
Децентрализованные СУ
17
![Page 18: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/18.jpg)
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.
![Page 19: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/19.jpg)
Структуры с резервированием
Применяются для увеличения отказоустойчивости. Резервирование может подразделяться на аппаратное, программное и информационное.
19
![Page 20: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/20.jpg)
Иерархические СУ
20
![Page 21: Аппаратные и программные средства управления](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062306/58717c521a28ab230b8b6719/html5/thumbnails/21.jpg)
21