Микроконтроллер

Это элемент измерительного канала выполняет такие функции

· Вычислительную, преобразуя код АЦП в значение конценртации метана.

· Калибровочную, вносит поправку в результат измерения нивелируя начальное смещение напряжения вызванное неточностями измерительных элементов.

· Работа в системе Аргус-контроль,распознавание корректного запроса от сервера и формирование ответа на запрос о конценртации метана

· Формирование сигнала отключения оборудования.

Для этих целе мы будем использовать контроллер серии MSP430

Микроконтроллеры семейства MSP430 имеют фон-неймановскую архитектуру (Рис. 1.1) и содержат 16-битное RISC ЦПУ, периферийные модули, а также гибкую систему тактирования, объединённые общими шинами адреса (MAB) и данных (MDB). Сочетание современного ЦПУ и отображаемых в памяти аналоговых и цифровых периферийных модулей делает семейство MSP430 пригодным для работы в приложениях, связанных с обработкой смешанных сигналов.

4.2.1Архитектрура микроконтроллера

Рис 4.1Архитектура МК

Отличительные характеристики микроконтроллеров семейства MSP430x2xx:

· Архитектура со сверхнизким потреблением, позволяющая увеличить время работы при питании от батарей:

· ток сохранения содержимого ОЗУ — не более 0.1 мкА;

· ток потребления в режиме часов реального времени — не более 0.8 мкА;

· ток потребления в активном режиме — 250 мкА/MIPS.

· Высокоэффективная аналоговая подсистема, позволяющая выполнять точные измерения:

· таймеры, управляемые компаратором, для измерения сопротивления резистивных элементов.

· 16%битное RISC ЦПУ:

· большой регистровый файл устраняет ограничения рабочего регистра;

· произведённое по меньшему техпроцессу ядро позволяет снизить потребление и уменьшает стоимость кристалла;

· оптимизировано для современных языков программирования высокого уровня;набор команд состоит всего из 27 инструкций; поддерживается 7 режимов адресации;

· векторная система прерываний с расширенными возможностями.

· Флэш-память с возможностью внутрисхемного программирования позволяет гибко изменять программный код (в том числе, во время эксплуатации), а также производить сохранение данных.

Система тактирования

Контроллер имеет гибкую систему тактирования.

Система тактирования разработана специально для применения в устройствах с батарейным питанием. Низкочастотный вспомогательный тактовый сигнал ACLK формируется обычным «часовым» кварцем частотой 32 кГц. СигналACLK может использоваться для периодического «пробуждения» часов реального времени, работающих в фоновом режиме. Встроенный высокочастотный генератор с цифровым управлением (DCO) может формировать основной тактовыйсигнал (MCLK), используемый ЦПУ и быстродействующими периферийными модулями. Время выхода на режим этого генератора составляет менее 2 мкс при частоте 1 МГц. Решения на базе микроконтроллеров MSP430 эффективно используют высокопроизводительное 16-битное RISC ЦПУ в течение очень коротких интервалов времени:низкочастотный вспомогательный тактовый сигнал используется для реализации режима ожидания со сверхнизким потреблением;высокочастотный основной тактовый сигнал используется для эффективной обработки сигналов.Наличие внутрисхемной эмуляции

В составе микроконтроллеров имеется специальный модуль внутрисхемной

эмуляции, доступ к которому осуществляется по интерфейсу JTAG без использования дополнительных системных ресурсов.

Преимущества внутрисхемной эмуляции:

· создание и отладка кода программы с возможностью его выполнения в реальном времени;

· поддержка точек останова и выполнения программы в пошаговом режиме;

· отлаживаемый объект имеет те же характеристики, что и конечное устройство;

· сохраняется целостность смешанных сигналов благодаря отсутствию взаимного влияния проводов.

Адрессное пространство

Семейство MSP430 имеет фон-неймановскую архитектуру с единым адресным пространством, которое разделено между регистрами специальных функций (SFR), периферийными устройствами, ОЗУ и флэш-памятью.Подробное распределение памяти для конкретной модели микроконтроллера можно узнать из соответствующей документации. Обращение к исполняемому коду всегда выполняется по чётным адресам. Доступ к данным может осуществляться как побайтно, так и пословно. В настоящее время общий объём адресуемой памяти составляет 128 КБ.

4.2.2Архитектура Фон Неймана

Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения команд и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана», однако соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.

Наличие заданного набора исполняемых команд и программ было характерной чертой первых компьютерных систем. Сегодня подобный дизайн применяют с целью упрощения конструкции вычислительного устройства. Так, настольные калькуляторы, в принципе, являются устройствами с фиксированным набором выполняемых программ. Их можно использовать для математических расчётов, но невозможно применить для обработки текста и компьютерных игр, для просмотра графических изображений или видео. Изменение встроенной программы для такого рода устройств требует практически полной их переделки, и в большинстве случаев невозможно. Впрочем, перепрограммирование ранних компьютерных систем всё-таки выполнялось, однако требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации и перестройки блоков и устройств и т. п.

Всё изменила идея хранения компьютерных программ в общей памяти. Ко времени её появления использование архитектур, основанных на наборах исполняемых инструкций, и представление вычислительного процесса как процесса выполнения инструкций, записанных в программе, чрезвычайно увеличило гибкость вычислительных систем в плане обработки данных. Один и тот же подход к рассмотрению данных и инструкций сделал лёгкой задачу изменения самих программ.

Дата добавления: 2015-07-20