CC BY
20УДК 62-7
Мамаев Э.Ш.
ассистент кафедры Программный инжиниринг Ташкентский университет информационных технологий имени Мухаммада аль-Хорезми (Узбекистан, г. Самарканд)
Абдураззоков О.У.
студент кафедры Программный инжиниринг Ташкентский университет информационных технологий имени Мухаммада аль-Хорезми (Узбекистан, г. Самарканд)
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ВЫБОРА МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ ПОРТАТИВНОГО ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФА
Аннотация: в данной статьи показать преимущественные характеристики использования микроконтроллеров, необходимости их внедрения в различные устройства.
Ключевые слова: микроконтроллер, электрокардиограф, портативные аппараты.
Микроконтроллеры используются во всех сферах жизнедеятельности человека, устройствах, которые окружают его. Их можно встретить в огромном количестве современных промышленных и бытовых приборов: станках, автомобилях, телефонах, телевизорах, холодильниках, стиральных машинах. и даже кофеварках. Простота подключения и большие функциональные возможности. С помощью программирования микроконтроллера можно решить многие практические задачи аппаратной техники[1].
Среди производителей микроконтроллеров можно назвать Intel, Motorola, Hitachi, Microchip, Atmel, Philips, Texas Instruments, Infineon Technologies и многих других.
Цель данной статьи показать преимущественные характеристики использования микроконтроллеров, необходимости их внедрения в различные устройства.
Основным классификационным признаком микроконтроллеров является разрядность данных, обрабатываемых арифметико-логическим устройством (АЛУ). По этому признаку они делятся на 4-, 8-, 16-, 32 - и 64-разрядные. Сегодня наибольшая доля мирового рынка микроконтроллеров принадлежит восьмиразрядным устройствам (около 50 % в стоимостном выражении). За ними следуют 16-разрядные и DSP-микроконтроллеры (DSP - Digital Signal Processor - цифровой сигнальный процессор), ориентированные на использование в системах обработки сигналов (каждая из групп занимает примерно по 20 % рынка). Внутри каждой группы микроконтроллеры делятся на CISC - и RISC-устройства. Наиболее многочисленной группой являются CISC-микроконтроллеры, но в последние годы среди новых чипов наметилась явная тенденция роста доли RISC-архитектуры^].
Тактовая частота, или, более точно, скорость шины, определяет, сколько вычислений может быть выполнено за единицу времени. В основном производительность микроконтроллера и потребляемая им мощность увеличиваются с повышением тактовой частоты. Производительность микроконтроллера измеряют в MIPS (Million Instrudions per Second - миллион инструкций в секунду). В качестве генератора тактовой частоты использует кварцевый резонатор.
Микроконтроллер (МК) - это компьютер, разместившийся в одной микросхеме. Отсюда и его основные технические качества: малые габариты; высокие производительность, надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач. Основное назначение
микроконтроллеров - использование в системах автоматического управления, встроенных в самые различные устройства: кредитные карточки, фотоаппараты, сотовые телефоны, музыкальные центры, телевизоры, видеомагнитофоны и видеокамеры, стиральные машины, микроволновые печи, системы охранной сигнализации, системы зажигания бензиновых двигателей, электроприводы локомотивов, ядерные реакторы и многое, многое другое[2].
Микроконтроллер помимо центрального процессора (ЦП) содержит память, порты ввода/вывода (I/O), интерфейсы связи, таймеры, системные часы. Устройства памяти включают оперативную память (RAM), постоянные запоминающие устройства (ROM), перепрограммируемую ROM (EPROM), электрически перепрограммируемую ROM (EEPROM). Таймеры включают и часы реального времени, и таймеры прерываний. Средства I/O включают последовательные порты связи, параллельные порты (I/O линии), аналого-цифровые преобразователи (A/D), цифроаналоговые преобразователи (D/A), драйверы жидкокристаллического дисплея (LCD) или драйверы вакуумного флуоресцентного дисплея (VFD). Встроенные устройства обладают повышенной надежностью, поскольку они не требуют никаких внешних электрических цепей.
Термин контроллер образовался от английского слова to control -управлять. Эти устройства могут основываться на различных принципах работы от механических или оптических устройств до электронных аналоговых или цифровых устройств. Механические устройства управления обладают низкой надежностью и высокой стоимостью по сравнению с электронными блоками управления, поэтому в дальнейшем мы такие устройства рассматривать не будем. Электронные аналоговые устройства требуют постоянной регулировки в процессе эксплуатации, что увеличивает стоимость их эксплуатации. Поэтому такие устройства к настоящему времени почти не используются. Наиболее распространенными на сегодняшний день схемами управления являются схемы, построенные на основе цифровых микросхем[2].
В отличие от микроконтроллера контроллером обычно называют плату, построенную на основе микроконтроллера, но достаточно часто при использовании понятия "микроконтроллер" применяют сокращенное название этого устройства, отбрасывая приставку "микро".
Применение МК можно разделить на два этапа: первый -программирование, когда пользователь разрабатывает программу и прошивает ее непосредственно в кристалл, и второй - согласование спроектированных исполнительных устройств с за программируемым МК. Значительно облегчают отладку программы на первом этапе - симулятор, который наглядно моделирует работу микропроцессора. На втором этапе для отладки используется внутрисхемный эмулятор, который является сложным и дорогим устройством, зачастую недоступным рядовому пользователю.
При написании программ обычно нельзя обойтись без процедуры отладки. Отладка выполняется на компьютере при помощи специальной инструментальной программы - отладчика. Он позволяет пошагово выполнять отлаживаемую программу, а также выполняет ее поэтапно с использованием, так называемых точек останова.
В процессе выполнения программы под управлением отладчика можно на экране компьютера:
1) видеть содержимое любого регистра микроконтроллера;
2) видеть содержимое ОЗУ и EEPROM;
3) наблюдать за последовательностью выполнения команд, контролируя правильность отработки условных и безусловных переходов;
4) наблюдать за работой таймеров, отработкой прерываний.
В процессе отладки также можно наблюдать логические уровни на любом внешнем выходе микроконтроллера. А также имитировать изменение сигналов на любом входе. Процесс отладки позволяет убедиться в том, что разрабатываемая программа работает именно так, как нужно[3].
На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, при проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать баланс между размерами и стоимостью с одной стороны и гибкостью, и производительностью с другой. Для разных приложений оптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно. Поэтому существует огромное количество типов микроконтроллеров, отличающихся архитектурой процессорного модуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т. Однако назначение, применение и суть их функционирования почти одинакова [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Микушин А.В. Занимательно о микроконтроллерах. - СПб.: БХВ- Петербург, 2006. - 424с.: ил. - Библиограф.
Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. - СПб.: Наука и техника, 2005.
Эрни Каспер. Программирование на языке Ассемблера для микроконтроллеров. - М.: Горячая линия-Телеком, 2007.
Mamaev E.S.
Assistant of the Department of Software Engineering, Tashkent University of Information Technologies named after Muhammad al-Khorezmi
(Uzbekistan, Samarkand)
Abdurazzokov O.U.
Student of the Department of Software Engineering, Tashkent University of Information Technologies named after Muhammad al-Khorezmi
(Uzbekistan, Samarkand)
COMPARATIVE ANALYSIS OF MICROCONTROLLERS TO JUSTIFY THE CHOICE OF A MICROCONTROLLER WHEN IMPLEMENTING THE HARDWARE OF A PORTABLE ELECTROCARDIOGRAPH
Abstract: in this article to show the advantageous characteristics of the use of microcontrollers, the need for their implementation in various devices.
Keywords: microcontroller, electrocardiograph, portable devices.
