CC BY
24
Нащомальмий лкотехшчний унiверситет Укршми
future devices with improved performance and identifies possibilities for further research in this area. Given the rapid development of information networks the need for such devices will continue to grow.
Keywords: photonic crystals, optical modulator.
УДК 681.518.5 Астр. А.1. Пукач; проф. В.М. Теслюк, д-р техн. наук;
студ. Т.В. Теслюк - НУ "Львiвська полтехтка"
РОЗРОБЛЕННЯ М1КРОКОНТРОЛЕРА СПЕЦ1АЛ1ЗОВАНО1 КОМП'ЮТЕРНО1 СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КОНТРОЛЮ ВЕЛИЧИНИ РЕЗИСТИВНИХ ПАРАМЕТР1В М1КРОЕЛЕКТРОМЕХАН1ЧНИХ СИСТЕМ
Розроблено мкроконтролер на базi мкроконтролера сiмейства Arduino, та вщ-повiдне програмне забезпечення (ПЗ), для спещал1зовано'1 комп'ютерно'1 системи (СКС) автоматичного контролю величини резистивних параметрiв мкроелектроме-ханiчних систем. Для забезпечення максимально" вiдповiдностi розробленого ПЗ апаратнш складовiй розроблено" системи було застосовано пщхщ з використанням ушфшовано" мови моделювання UML.
Ключов1 слова: система, автоматизащя, контроль, МЕМС, резистор, Arduino, UML, модель.
Вступ. На сьогодт основт тенденцii у розвитку науки та техшки спрямоваш на зниження рiвня енергоспоживання, пiдвищення рiвня порта-тивностi, мобiльностi, функцiональностi та простоти штегрування. Забепечи-ти наведет критерп вдаеться, зокрема, за рахунок використанням технологш виготовлення мiкроелектромеханiнчих систем (МЕМС) [1-4]. Проте, iз впро-вадженням МЕМС-технологiй виникае необхiднiсть виршення низки акту-альних завдань, серед яких i задача автоматичного контролю резистивних па-раметрiв мiкроелектромеханiчних систем, спричинена мжронними розмiрами iх резистивних компонент. Вирiшення даноi задачi передбачае розроблення нових, або удосконалення вже юнуючих, методiв [6, 7] автоматичного контролю, а також спещашзованих програмних [8, 13] та апаратних засобiв [9], що враховують особливост та специфiку МЕМС-технологiй.
1. Розроблення мжроконтролера отещалiзованоl комп'ютерноУ системи. З метою розв'язання поставлено!" задачi автоматичного контролю резистивних параметрiв мiкроелектромеханiчних систем розроблено спець алiзовану комп'ютерну систему, структурну схему яко" зображено на рис. 1.
Модуль зчитування
вхгдних даних
Рис. 1. Структурна схема СКС автоматичного контролю резистивних napaMempie МЕМС
В 0CH0Bi розроблено! СКС мютиться "Розрахунковий модуль", що вщ-повщае за здшснення розрахунюв величини електричного опору дослщжува-
ного резистивного параметра МЕМС з використанням розроблених алгорит-мiв та методiв [6, 7].
З метою забезпечення повно! автоматизаци робочого процесу, корек-тност роботи розроблених алгоритмiв та отриманих результатiв необхiдною е наявнiсть певного керуючого органа, яким е розроблений мжроконтролер на базi мiкроконтролера Ымейства Агёшио [5]. Серед основних переваг Лг-ёшио: крос-платформенiсть, просте та зрозумше середовище програмування, застосування мови програмування високого рiвня, наявнiсть програмного забезпечення (ПЗ) iз можливютю розширення та вiдкритим програмним кодом, апаратш засоби з можливiстю розширення та вщкритими схемами електрич-ними принциповими, низька вартють.
Основний робочий алгоритм автоматичного контролю величини дос-лщжуваного резистивного параметра МЕМС зображено на рис. 2.
Рис. 2. Блок-схема основного робочого алгоритму
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни
Вiдповiдно до представленого алгоритму (див. рис. 2), основним зав-данням розробленого мжроконтролера е забезпечення коректного виконання вше! послщовносп операцiй задля досягнення максимально точного результату i подальшого прийняття правильного рiшення. На кожному етат роботи алгоритму вiдбуваеться перевiрка вхiдних умов та запуск вщповщних процедур з метою подальшо! корекцп параметрiв системи. Основними керувальни-ми процедурами е такi (див. рис. 2): "Змша поточно! декади: переход до нас-тупно! декади", "Змша величини керованого опору на одиницю поточного розряду магазину опорiв", "Зменшення величини керованого опору на одиницю поточного розряду магазину опорiв", "Змша початкових параметрiв системи" та "Процедура опрацювання". Запуск кожно! процедури здiйснюеться розробленим мжроконтролером, про що свiдчить засвiчення вщповщного свiтлодiода (див. рис. 3).
Рис. 3. Розроблений мжроконтролер СКС автоматичного контролю величини резистивних параметры МЕМС
2. Розроблення структури ПЗ мжроконтролера СКС. Програмне забезпечення розробленого мжроконтролера в точносп емулюе роботу апа-ратно! складово! СКС автоматичного контролю резистивних параметрiв МЕМС.
На попередньому етапi перед безпосереднiм написанням коду ПЗ було здшснене його моделювання за допомогою спещалiзованоl мови - ушфжова-но! мови моделювання "Unified Modeling Language" (UML) [10-12]. UML мае низку переваг, зокрема вона дае змогу:
• описати систему практично з ус1х можливих поглядш, а також дае змогу опи-сати р1зномаштш аспекти поведшки системи;
• дiаграми ИМЬ вiдносно простi для читання i розумiння пiсля достатньо швидкого ознайомлення з 11 синтаксисом;
• ИМЬ розширюе i дае змогу вводити власнi текстовi та графiчнi стереотипи, що сприяе 11 використанню не лише у сферах програмно1 шженери.
Мова ИМЬ володiе надзвичайно широким дiапазоном доступних iнструментiв для дослщження поведiнки системи з усх можливих ракурсiв. Зокрема, з допомогою ИМЬ було розроблено дiаграму прецеденпв (див. рис. 4), що належить до класу поведiнкових дiаграм, i дае змогу дослiдити взаемозв'язок основних об'екпв (акторiв), що здiйснюють певний вплив на систему, з можливими варiантами використання - тобто вщповщними сервь сами, котрi за вимогою надае система, i простежити таким чином розподш функцiональних обов'язкiв та прюритепв.
Рис. 4. иМЬ ше сове - дiаграма ПЗ мжроконтролера СКС
У випадку розроблення ПЗ мжроконтролера СКС основними внутрш-шми акторами системи виступають "Залишкова напруга", "Магазин опорiв" та "Керований електричний ошр". Отже, розроблена дiаграма прецеденпв ПЗ мiкроконтролера СКС матиме вигляд, зображений на рис. 4.
Крiм цього, в наборi iнструментiв мови ИМЬ iснуе можливiсть побу-дови дiаграми послiдовностi (рис. 5), що входить до класу дiаграм взаемодп.
Дiаграма послiдовностi е ефективним засобом для позначення посль довностi слщування один за одним рiзноманiтних стимулiв (внутрiшнiх сер-вiсно-iнформативних повiдомлень), за допомогою яких об'екти взаемодшть мiж собою, та вiдзначаеться можливiстю досягнення надзвичайно високого рiвня деталiзацil за потреби покрокового виконання певно! дшянки програми. Головний акцент при цьому роблять на порядок i динамжу поведiнки. Особ-ливiстю дiаграми послщовносп е також забезпечення можливостi реалiзацil
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
часових обмежень, упущених в даному випадку розроблення ПЗ мжрокон-тролера СКС вщповщно до вiдсутностi потреби дослiдження ще! складово! системи.
Рис. 5. UNL - sequence diazpaMa ПЗ мшроконтролера СКС
Ще одним важливим фактором шд час розроблення ПЗ е забезпечення досягнення кшцевого стану системи. З щею метою в UML передбачено мож-ливiсть побудови дiаграм станiв (рис. 6).
Рис. 6. UML - state diazpaMa ПЗ м^оконтролера СКС Застосування мови UML дало змогу здшснити моделювання ПЗ мж-роконтролера СКС з уЫх необхiдних ракурсiв, забезпечивши при цьому висо-кий рiвень деталiзащl аналiзу внутрiшнiх процесiв системи, одночасно з простотою сприйняття та розумшня, виключаючи необхiднiсть додаткового пояснення та опису розроблених дiаграм (див. рис. 4-6).
Використання розроблених дiаграм забезпечило максимальну набли-женють коду ПЗ та вщповщно! апаратно! складово!, розроблено! СКС, а та-кож можливiсть подальшого дослщження, вдосконалення та оптимiзацп мож-ливих проблемних дшянок для досягнення максимально! точносп, швидкоди, ефективностi та результативностi тд час розв'язування задачi автоматичного контролю резистивних параметрiв МЕМС.
Висновки. Розроблено мжроконтролер спецiалiзованоl комп'ютерно! системи, призначено! для розв'язання актуально! задачi автоматичного контролю резистивних параметрiв мжроелектромехашчних систем. Мжрокон-тролер розроблено на базi мiкроконтролера сiмейства Arduino i володie всiма перевагам та особливостями, притаманними цьому сiмейству мжроконтроле-рiв. Програмне забезпечення розробленого мiкроконтролера в точносп ему-люе роботу апаратно! складово! системи. З метою забезпечення максимально! вщповщност розробленого ПЗ апаратнш складовш розроблено! СКС було застосовано тдхщ з використанням ушфжовано! мови моделювання UML на попередньому етат розроблення ПЗ перед безпосереднiм написанням коду. Зокрема, розробленi дiаграма прецеденпв, дiаграма послiдовностi та дiаграма сташв дають змогу дослiдити систему з ушх необхiдних позицiй з можливю-тю подальшого вдосконалення та оптимiзацil можливих проблемних дiлянок для досягнення максимально! точносп, швидкодп, ефективностi та результа-тивностi пiд час розв'язування задачi автоматичного контролю резистивних параметрiв МЕМС.
Л1тература
1. Kruglick J.J. MEMS: Design and Fabrication / J.J. Kruglick, A. Cohen, C. Bang / Mohamed Gad-el- Hak, ed. - 2nd ed. - Boca Raton: CRC Press, 2006. - 664 p.
2. Колпаков Ф.Ф. Микроэлектромеханические устройства в радиотехнике и системах телекоммуникаций : учебн. пособ. / Ф.Ф. Колпаков, Н.Г. Борзяк, В.И. Кортунов. - Харьков : Изд-во НАУ ХАИ, 2006. - 82 с.
3. Minhang Bao Analysis and Design Principles of MEMS Devices, - 1st edition : Elsevier Science, 2005. - 328 p.
4. Marc J. Madou Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization, - 2nd edition: CRC Press, 2002. - 752 p.
5. Arduino - HomePage. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.arduino.cc/
6. Pukach Andrii. Development of small electric resistance measuring method / Andrii Pukach, Vasyl Teslyuk, Pavlo Denysyuuk // Сучасш проблеми i досягнення в галуз1 радютехшки, теле-комушкацш та шформацшних технологш : тези VI М1жнар. наук.-практ. конф. - Укра!на, За-пор!жжя : Вид-во ЗНТУ, 2012. - С. 258-260.
7. Pukach Andrii. Development of method for measured electric resistance value range determining / Andrii Pukach, Vasyl Teslyuk, Roman Zaharyuk // Сучасш проблеми i досягнення в га-луз1 радютехшки, телекомушкацш та шформацшних технологш : тези VI М1жнар. наук.-практ. конф. - Укра!на, Запор1жжя : Вид-во ЗНТУ, 2012. - С. 256-258.
8. Pukach Andrii. Development of Technical Support of Automatic Electric Resistance Measuring System for MEMS / Andrii Pukach, Vasyl Teslyuk, Roman-Andriy Ivantsiv, Pavlo Denysyuk // Computer Sciences and Information Technologies (CSIT'2012) : Proc. of the 7th International Scientific and Technical Conference. - Ukraine, Lviv, 2012. - Pp. 138-139.
9. Пукач A.I. Пристрш для вим1рювання електричного опору / А.1. Пукач, Р.-А.Д. 1ван-щв, В.М. Теслюк, М.В. Лобур. Патент на корисну модель № 73621 Укра!на, G01R 17/00. u 2012 05676.
10. Крэг Ларман. Применение UML 2.0 и шаблонов проектирования = Applying UML and Patterns: An Introduction to Object-Oriented Analysis and Design and Iterative Development / Ларман Крэг. - Изд. 3-е, [перераб. и доп.]. - М. : Изд. дом "Вильямс", 2006. - 736 с.
Нацюнальний лкотехшчний унiверситет УкраУни
11. Буч Грейди. Язык UML. Руководство пользователя = The Unified Modeling Language user guide / Грейди Буч, Джеймс Рамбо, Айвар Джекобсон. - Изд. 2-ое, [перераб. и доп.]. - М .СПб. : ДМК Пресс, изд-во "Питер", 2004. - 432 с.
12. Буч Г. UML. Классика CS : пер. с англ. / Г. Буч, А. Якобсон, Дж. Рамбо. - Изд. 2-ое, [перераб. и доп.] / под общ. ред. проф. С. Орлова. - СПб. : Изд-во "Питер", 2006. - 736 с.
13. Пукач А.1. Розроблення спецiалiзованоï комп'ютерно'' системи для автоматичного контролю величини резистивних параметрiв мжроелектромехашчних систем / А.1. Пукач, В.М. Теслюк, Р.-А.Д. 1ванщв // Збiрник наукових праць 1ППМЕ iм. Г.С. Пухова НАН Укра-'ни. - К. : Вид-во 1ППМЕ iм. Г.С. Пухова, 2012. - Вип. 64. - С. 197-202.
Пукач А.И., Теслюк В.Н., Теслюк Т.В. Разработка микроконтроллера специализированной компьютерной системы автоматического контроля величины резистивных параметров микроэлектромеханических систем
Разработан микроконтроллер на базе микроконтроллера семейства Arduino, и соответствующее программное обеспечение (ПО), для специализированной компьютерной системы (СКС) автоматического контроля величины резистивных параметров микроэлектромеханических систем. Для обеспечения максимального соответствия разработанного ПО аппаратной составляющей разработанной системы был применен подход с использованием унифицированного языка моделирования UML.
Ключевые слова: система, автоматизация, контроль, МЭМС, резистор, Arduino, UML, модель.
Pukach A.I., Teslyuk V.M., Teslyuk T.V. Development of microcontroller of specialized computer system for automatic control of micro-electro-mechanical system resistive parameters value
In this article a microcontroler of the specialized computer system for automatic control of MEMS resistive parameters value, based on Arduino microcontrollers family, and related software, are developed. For ensuring maximal accordance between developed software and appropriate hardware component of developed system the Unified Modeling Language (UML) approach was applied.
Keywords: system, automation, control, MEMS, resistor, Arduino, UML, model.
УДК 004.056:061.68 Студ. А.1. Кунинець, магжтрант;
проф. Ю.1. Грицюк, д-р техн. наук - Львiвський ДУ БЖД
1НФОРМАЦ1ЙН1 ЗАГРОЗИ ТА ПРОБЛЕМИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ШФОРМАЦШНО1 БЕЗПЕКИ ПРОМИСЛОВИХ КОМПАН1Й
Розглянуто причини виникнення сучасних шформацшних загроз та проблеми забезпечення шформацшно'' безпеки (1Б) промислових компанш. З'ясовано, що проблема забезпечення 1Б будь-яко' компани е надзвичайно актуальною на сучасному еташ розвитку шформацшних технологш (1Т), вона супроводжуеться постшними ш-формацшними загрозами - як зовшшшми, так i внутршшми. Тому керiвники служб 1Б мають прийняти як аксюму твердження про те, що звичайна оператившсть реагу-вання на сучасш загрози 1Б вже не е достатньою для запоб^ання 'м чи знешкоджен-ня з найменшими втратами.
Ключовг слова: шформацшш загрози, шформацшна безпека, шформацшш технологи, джерела загроз, промислова компашя.
Вступ. У процес свое' дiяльностi будь-яка компашя оперуе шформа-щею як специфiчним товаром значно' вартосп. Володшня достовiрною i своечасною шформащею, а також п оптимальне використання забезпечуе ефективне функцюнування суб'екта господарювання як щлюного комплексу [4]. Тому проблема забезпечення шформацшно' безпеки (1Б) будь-яко' ком-
