CC BY
6УДК 004.5
Орлов Н.В.
магистрант кафедры замкнутых экологических систем Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева (Россия, г. Красноярск)
Шмарин В.В.
магистрант кафедры замкнутых экологических систем Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева (Россия, г. Красноярск)
ОБЗОР ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ МНОГОКАНАЛЬНОГО ПОЛИВА ФОТОТРОФНОГО БЛОКА ЗАМКНУТОЙ ЭКОСИСТЕМЫ
Аннотация: в данной статье рассматриваются аппаратно-программные средства для построения автоматизированной систем полива. В качестве примера, рассмотрена получившая большое признание и распространение платформа - Лтйито
Ключевые слова: микроконтроллер, мини-компьютер, автоматизация полива, режимы полива, замкнутые системы жизнеобеспечения, автоматика, программное обеспечение, Интернет, высшие растения, фитотрон, аэрация, полив.
Современный этап развития систем управления различными объектами характеризуется широким использованием микропроцессоров и микроконтроллеров. Именно эти микроэлектронные изделия выполняют в большинстве систем основные функции сбора и обработки данных, контроля состояния управляемых объектов, формирования необходимых управляющих воздействий. Бурный прогресс микроэлектронной технологии дал в руки
разработчиков систем большую номенклатуру разнообразных моделей микропроцессоров и микроконтроллеров, которые отличаются по своей производительности, стоимости, функциональным возможностям и другим характеристикам. На этой элементной базе многие производители аппаратуры разработали и предлагают пользователям различные варианты конструктивно-законченных управляющих модулей, которые могут быть использованы для реализации систем различного назначения [1].
На сегодняшний день одним из доступных и широко распространённых программно-аппаратных комплексов является платформа Агёшпо, которая была придумана в Италии, и по сегодняшний день оригинальные платы делают там.
Итальянцы выпускают плату в нескольких основных форм-факторах:
Таблица 1 - форм-факторы Arduino
Ardino xxx стандартный размер, 20 входо-выходов, полная совместимость со всеми шилдами.
ArdinoMega xxx увеличенный размер, 70 входо-выходов, совместимость не со всеми шилдами.
ArdinoNano xxx уменьшеный размер, 22 входо-выхода, не совместима с шилдами.
ArdinoMini ххх ещё меньший размер, 20 входо-выхоов, не совместима с шилдами, не имеет USB.
Рисунок 1 - Ardino xxx [2]
Самые первые платы были в таком форм-факторе, именно он пережил больше всего реинкорнаций (USB-версии в хронологическом порядке выхода): Extreme, NG, Diecimila, Duemilanove, Uno, Leonardo. Все эти платы имеют одинаковое
количество входов-выходов, собранных на одинаковые разъёмы (для подключения перефирии и шилдов), программируются по USB, и имеют микроконтроллер ATMega на борту. На ранних версиях стоял ATMega8, потом стали ставить ATMega168, потом ATMega328. На «восьмёрке» только 3 ШИМ выхода, 8Кб под скетч 1Кб оперативки. У ATMega168 уже 6 ШИМ каналов и 16Кб под ваши нужды, а у 328-й 32Кб под программы и уже 2Кб оперативки. Некоторое количество флеш-памяти занимает бутлоадер. На всех платах до UNO стоял чип-преобразователь USB-UART FT232, позволяющий подключать плату прямо в USB и программировать без программатора. При подключении в системе появлялся виртуальный COM-порт, который и используется средой разработки Ардуино для программирования.
На Arduino UNO было решено заменить хардварный преобразователя USB-UART, на микроконтроллер Atmega8U2 (в более поздних ревизиях 16U2) - в него залита специальная прошивка, делающая ровно то же что и FT232. Поднялась скорость прошивки - теперь вместо ~10секунд надо ждать ~3c =) А главное, в этот МК-конвертор можно залить свою прошивку, и превратить Arduino в мышку, клавиатуру или миди устройство [2]
Ardino Mega серия плат (по размеру и характеристикам) представлена моделями (в хронологическом порядке): Mega, Mega2560 и Arduino ADK. Arduino Mega
Платы успешно работают с различными шилдами, но из-за разного расположения выводов SPI-интерфейса, шилды использующие его с цифровых пинов 11,12,13 будут не совместимы. Пример — старый эзернет шилд. На новом SPI можно взять со стандартного разъёма ISP. На платах много выводов: 54 цифровых 2560 из них 15 — с ШИМ 16 — аналоговых, Память: 128/256кб — флэш, 8кб оперативки, 4 хардварных UART. Ardino Mega построена на ATmega1280, а «2560» и «ADK» на ATmega2560, поэтому платы различаются обьёмом памяти, к тому же у 2560 и ADK - USB-часть выполнена на ATmega8U2
(на более поздних ревизиях 2560 на ATmega16U2), всё как у Arduino UNO. У ADK есть USB-host.
Ardino Nano - одна из самых миниатюрных плат Ардуино. Она является полным аналогом Arduino Uno - так же работает на чипе ATmega328P (хотя можно еще встретить варианты с ATmega168), но с меньшим форм-фактором. Из-за своих габаритных размеров плата часто используется в проектах, в которых важна компактность. На плате отсутствует вынесенное гнездо внешнего питания, Ардуино работает через USB (miniUSB или microUSB). В остальном параметры совпадают с моделью Arduino Uno [3].
Arduino Pro Mini - построена на микроконтроллере ATmega168 (техническое описание). Платформа содержит 14 цифровых входов и выходов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, резонатор, кнопку перезагрузки и отверстия для монтажа выводов. Блок из шести выводов может подключаться к кабелю FTDI или плате-конвертеру Sparkfun для обеспечения питания и связи через USB. Расположение выводов совместимо с платформой Arduino Mini. Существует две версии платформы Pro Mini. Одна версия работает при напряжении 3.3 В и частоте 8 МГц, другая при напряжении 5 В и частоте 16 МГц [3].
В заключение хотелось бы подчеркнуть, что, несмотря на значительные отличия, достоинства и недостатки рассмотренных моделей Arduino, каждая из них может быть применена в каком-либо конкретном случае при разработке автоматизированной системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Комплекс аппаратно-программных средств [Электронный ресурс] - Режим доступа: URL: https://clck.ru/Ns39v (дата обращения 15.05.2020)
Микроконтроллеры [Электронный ресурс] - Режим доступа: URL: https://www.referat911.ru/Cifrovye-ustroistva/mikrokontrollery/198318-2349126-place1.html (дата обращения 22.05.2020)
Arduino [Электронный ресурс] - Режим доступа: URL: https://clck.ru/Ns3FJ (дата обращения 24.05.2020)
Маликов И.Ю., Свердлов Т.А. Автоматизированная система управления технологическим процессом дозирования. // Приборы и системы управления. Управление. Контроль. Диагностика. -2002, №4, с.9-11.
