Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Коммуникации и связь->Реферат
1887 – на запрошення Пастера Мечніков переїхав до Парижа, де організував лабораторію при Пастерівському університеті, якою завідував до самої смерті. ...полностью>>
Коммуникации и связь->Реферат
Народився в селi Іванівка Харківської губернії. Закінчив Харківський університет (1864 р.). Працював у Новоросійському (1867—1868 рр.) та Петербурзько...полностью>>
Коммуникации и связь->Реферат
Теплова обробка спричинює хімічні зміни в продуктах і підвищує засвоюваність їжі. Так, під час теплової обробки тваринні і рослинні білки денатуруютьс...полностью>>
Коммуникации и связь->Курсовая работа
Теория автоматов – это теория, на которой основаны экспериментальные методы исследования в кибернетике. При подходе к теории автоматов, как к части те...полностью>>

Главная > Дипломная работа >Коммуникации и связь

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Для этого используется сочетание аппаратных и программных компонентов, совместно выполняющих динамическое управление напряжением питания («power scaling») по технологии интеллектуального управления энергопотреблением (Intelligent Energy Manager, IEM) для процессоров ARM.

Снижение частоты для уменьшения энергопотребления широко используется в микроконтроллерах и системах на кристаллах, но недостатком этого метода является снижение быстродействия. Метод динамического управления напряжением питания основан на варьировании напряжением питания, однако, если возможности регулировки исчерпаны, то как дополнительный используется метод регулировки частоты процессора.

Микроконтроллеры на основе архитектуры ARM

Микроконтроллерное ядро ARM было разработано английской компанией «Advanced RISC Machines» (ARM), организованной в 1990 году. В настоящее время архитектура ARM занимает лидирующие позиции и охватывает 75% рынка 32-разрядных встраиваемых RISC-микропроцессоров. Распространенность данного ядра объясняется его стандартностью, что предоставляет возможность разработчику более гибко использовать, как свои, так и сторонние программные наработки, как при переходе на новое процессорное ARM-ядро, так и при миграциях между разными типами ARM-микроконтроллеров. В настоящее время разработано шесть основных семейств: ARM7, ARM9, ARM9E, ARM10, ARM11 и SecurCore. Также совместно с компанией Intel разработаны семейства XScale и StrongARM.

Рекордными планками, которые пересекла ARM-архитектура, являются быстродействие свыше 1ГГц и удельное потребление 1 мкВт/МГц.

Проведем сравнительную характеристику наиболее известных микроконтроллеров, основанных на ядре ARM7TDMI: TMS 470 (Texas Instruments), AT91 (Atmel), Micro Converter (Analog Device), LPC2000 (Philips).

Наиболее преуспевающей в разработке аналоговой периферии можно считать компанию Analog Device, которая производит 12-разрядные АЦП и ЦАП класса 1МГц.

Компания Atmel разработала АЦП класса 2ГГц, но еще не интегрировала его в 32-разрядный микроконтроллер. Но у микроконтроллеров Atmel есть и преимущества: экономичность, низкая стоимость и тот факт, что при использовании встроенного RC-генератора и стабилизатора для запуска микроконтроллера требуется только подача одного напряжения питания.

Для микроконтроллеров Texas Instruments характерна избыточная представительность при умеренной стоимости. Работая с микроконтроллерами TMS470 можно быть уверенным в достаточности периферийных ресурсов.

Микроконтроллеры LPC2000 (Philips) отличаются наличием УАПП, совместимого со стандартным УАПП 16C550, а также наличием модемного интерфейса и режима аппаратного управления связью с FIFO-буферизацией. Среди ARM-микроконтроллеров Philips есть микроконтроллеры с расширенным температурным диапазоном -40…+105°C. Кроме того, в микроконтроллерах Philips LPC-2141-2-4-6-8 имеется интерфейс USB 2.0. Таким образом, из всех перечисленных микроконтроллеров LPC2000 являются наиболее оптимальными по рассматриваемым критериям.

Для разрабатываемого управляющего модуля устройства РЕТОМ-30КА был выбран микроконтроллер LPC2148 фирмы Philips Semiconductor, разработанный на базе 32-разрядного ядра ARM7TDMI-S.

Основные характеристики микроконтроллера:

40 Кбайт статической памяти RAM;

512 Кбайт памяти программ Flash;

32 Кб ОЗУ;

программирование Flash в двух режимах - In-System/In-Application Programming (ISP/IAP);

USB 2.0 Full Speed Device контроллер с 8 Кбайт встроенной памяти RAM доступной для USB через DMA;

два 10-разрядных АЦП со временем преобразования 2.44мкс на канал;

один 10-разрядный ЦАП;

два 32-разрядных таймера/счетчика с 4 каналами захвата/сравнения;

6-канальный ШИМ (PWM);

сторожевой таймер (watchdog);

часы реального времени (RTC) с независимым питанием и источником тактирующих импульсов (32 кГц);

два UART (16C550), два I2C (400 Кбит/с), SPI и SSP;

контроллер векторных прерываний с возможностью конфигурирования приоритетов и адресов векторов;

до 45 выводов общего назначения, толерантных к 5В;

частота работы ядра 60МГц, достигается с помощью ФАПЧ (PLL);

встроенный осциллятор, функционирующий с внешним кристаллом (1-30МГц) и внешним осциллятором (до 50МГц);

режимы энергопотребления - Idle mode и Power-down mode;

гибкое управление периферией - отключение/включение, подстройка частоты с целью оптимизации энергопотребления;

совмещенное питание для ядра и периферии, функции Brown-out-Detect и Power-on-Reset;

пробуждение процессора из режима Power-down mode с помощью внешнего прерывания или срабатывания функции Brown-out-Detect;

напряжение питания от 3.0 до 3.6В;

память данных объемом до 128 Кб.

Флэш-память необходима для хранения данных, использующихся во время работы устройства, таких как коэффициенты трансформации, режим работы устройства, заданные пользователем установки и другая рабочая информация. Имеет большое количество циклов перезаписи. Часы реального времени необходимы для точного определения времени срабатывания расцепителей, времени возврата, а также для определения длительности замкнутого (разомкнутого) состояния. Все пины микросхемы толерантны к 5В.

Микроконтроллер LPC2148 содержит все узлы, необходимые для автономной работы. Он находит применение в областях, где основным требованием является миниатюризация устройства при его широкой функциональности. LPC2148 является наиболее удовлетворяющим основным критериям выбора: быстродействию, вычислительным возможностям и соотношению цена/качество. Кроме того, разработано большое количество отладочных средств для этого микроконтроллера. Так, к примеру, отладочная плата фирмы Olimex LPC-P2148 стоит около 2000 рублей, а отладчик JTAG-адаптер – от 500 рублей.

Термином JTAG-интерфейс изначально обозначалась совокупность средств и операций, позволяющих проводить тестирование БИС/СБИС без физического доступа к каждому их выводу, так называемое «граничное сканирование» или «периферийное сканирование». Позднее функции интерфейса JTAG были расширены, и он нашел широкое применение для конфигурирования микросхем с программируемой структурой.

Существует несколько типов адаптеров, подключаемых к персональному компьютеру, которые предназначаются для отладки, тестирования и программирования внутренней памяти микроконтроллеров на базе ядра ARM7. Предпочтительней использовать в качестве JTAG-адаптера Segger J-Link, как наиболее быстрое, распространенное и надежное средство отладки. J-Link – устройство в небольшом корпусе, с одной стороны которого расположен USB разъем для подключения к ЭВМ, а с другой – 20-ти штырьковый коннектор. Кроме элементов, осуществляющих электрическое согласование, J-Link содержит микроконтроллер со встроенным USB портом. Наличие процессора позволяет достигнуть высокой скорости работы и удобств, отсутствующих в устройствах аналогичного назначения. Питание J-Link осуществляется от шины USB. Из средств программной разработки, поддерживающих J-Link можно выделить «IAR Embedded Workbench» и «CrossWorks», имеющие встроенную поддержку J-Link.

1.3.2 АЦП

Существует большое разнообразие микросхем АЦП, различающихся скоростью работы, допустимыми диапазонами входного сигнала, величинами погрешностей, уровнями питающих напряжений и другими параметрами.

Точность как аналого-цифрового преобразования зависит, главным образом, от частоты квантования и от числа уровней квантования сигналов. По своей внутренней структуре АЦП делятся на параллельные и последовательные. Параллельные АЦП обычно имеют невысокое число разрядов (6 или 8), но высокое быстродействие (1 – 200 МГц). Такие АЦП отличаются более высокой потребляемой мощностью и более высокой ценой. Применяются они, в основном, в системах, требующих высокой частоты квантования сигнала по времени, например, в системах обработки изображения. Последовательные АЦП по своей структуре значительно проще параллельных, поэтому стоимость их значительно ниже. Последовательные АЦП имеют сравнительно невысокое быстродействие (обычно не более 1 МГц). Число разрядов может достигать 24, но обычно применяются микросхемы с числом разрядов 8, 10, 12, 14, 16.

АЦП также подразделяются по типу вывода цифровой информации. Существуют микросхемы с параллельным выводом информации, когда число цифровых выходов соответствует разрядности. Но есть также микросхемы, выводящие цифровой сигнал по последовательному каналу. В этом случае необходимо два или три вывода для осуществления последовательной передачи независимо от числа разрядов АЦП. Такие АЦП наиболее привлекательны в малогабаритных системах, так как эти микросхемы выпускаются в малогабаритных корпусах с 8 выводами, например LTC1291 фирмы Linear Technology.

АЦП могут отличаться также числом аналоговых входов. Если входов несколько, значит, микросхема имеет встроенный входной аналоговый коммутатор. Управление этим коммутатором производится логической схемой. Обычно такие микросхемы требуют внешнего управления для переключения входов, для чего предусматривается ввод последовательного или параллельного управляющего сигнала снаружи. Примером может служить последовательный 12-разрядный АЦП с 8 входами, выпускаемый в 20-выводном корпусе LTC1296 фирмы Linear Technology.

Аналогово-цифровые преобразователи также отличаются быстродействием и числом разрядов. Обычно микросхемы с большим количеством разрядов имеют невысокое быстродействие, а наиболее быстродействующие микросхемы имеют небольшое число разрядов. Аналогово-цифровой преобразователь должен обеспечить минимальное время измерения сигналов.

Для управляющего модуля выбрана микросхема типа AD7898AR-3. Ее характеристики:

12-битный АЦП с последовательным выходом;

напряжение питания Uп = 5В;

8 контактов;

высокоскоростной последовательный интерфейс;

низкая потребляемая мощность: максимум 22,5 мВатт;

предел входного напряжения +-2,5В;

температура использования -40…+85 °C.

Микросхема AD7898AR-3 отличается высокой скоростью и гибкостью, а также низкой потребляемой мощностью.

1.3.3 Конвертер RS232 <-> USB

Функция микросхем для организации обмена данными заключается в преобразовании сигнала для передачи его по линии связи и последующего приема. Микросхемы этого класса являются связывающим звеном между различными устройствами, каждое из которых имеет собственный процессор.

Обмен может быть организован с использованием параллельной или последовательной передачи данных. Параллельная передача осуществляется обычно со значительно более высокой скоростью, так как данные передаются по нескольким (обычно восьми или шестнадцати) линиям. Последовательная передача данных ведется всего лишь по трем или двум линиям. Поэтому последовательная связь более медленная, но зато имеет более простую физическую организацию.

Конвертер RS232 <-> USB разработан на базе микросхемы FT232BM. Ее изготовитель – компания Future Technology Devices Intl Ltd (FTDI) – специализируется на производстве микросхем сопряжения микропроцессорных устройств с USB. FT232BM – это микросхема второго поколения популярного семейства «USB-UART».

По сравнению с предшествующим поколением (FT8U232AM) микросхемы этого типа имеют ряд преимуществ и дополнительных функций. FT232BM представляет собой преобразователь потока асинхронных последовательных данных с уровнями 3.3В/5В в поток данных USB. В режиме «Bit Bang» микросхема может использоваться для ввода/вывода цифровых логических сигналов без использования дополнительного микроконтроллера. Гибкая архитектура может найти применение в самых разнообразных решениях.

Микросхемы семейства FT232BM – это идеальное решение для модернизации устройств с интерфейса RS232 в USB. Этот кристалл значительно повышает уровень производительности традиционных устройств последовательной передачи данных.

Основные характеристики микросхемы:

выходной интерфейс совместим с логикой 3.3В и 5В;

скорость передачи до 1 Мбод;

потребляемый ток в рабочем режиме 25 мА;

UART предполагает 8 информационных битов, 1/2 стоповых бита;

совместимость с USB 1.1 и USB 2.0;

микросхема выполнена в 32-выводном корпусе;

температурный диапазон 0…+70 °C.



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Автоматический быстродействующий выключатель постоянного тока

    Реферат >> Коммуникации и связь
    ... автоматического выключателя являются его малое собственное время отключения и большая ограничивающая способность дугогасительного устройства ...
  2. Устройство ЛАДА 2110 (ВАЗ 2110)

    Конспект >> Транспорт
    ... цепь питания первичной обмотки катушки зажигания, преобразуя управляющие импульсы датчика в импульсы тока в катушке ... колесными цилиндрами и автоматической регулировкой зазора между колодками и барабаном. Устройство автоматической регулировки зазора ...
  3. Автоматическая автозаправочная станция на 250 заправок в сутки

    Дипломная работа >> Строительство
    ... автоматически замерным устройством ... управляемое поплавковое устройство ... устройства для сбора нефтепродуктов тонкослойного модуля коалесцентного модуля ... осуществляется выключателями, ... проверку ... током ... - технические устройства и первичные средства пожаротушения ...
  4. Основы логических методов построения устройств противоаварийной автоматики подстанций с электродвигателями

    Книга >> Промышленность, производство
    ... управляющего воздействия; автоматический контроль исправности цепи включения выключателя ... первичных параметров в логические переменные – отсутствие тока ... проверки работоспособности с устройством может кратковременно сопрягаться диагностирующий модуль ...
  5. Электрические аппараты (1)

    Учебное пособие >> Физика
    ... действие контактные устройства в контакторах, пускателях, автоматических выключателях; электромагниты ... проводить проверку по ... разомкнуты и ток в управляемой цепи равен ... низкого модуля упругости. ... сопротивлении пропорционально первичному току в контролируемой ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.00098681449890137