3. Розробка схеми електричної принципової

3.1 Вибір мікроконтролера

В якості центрального обчислювального вузла прийнято рішення використовувати мікроконтролери виробництва компанії Atmel на базі ядра AVR, оскільки вони мають достатню швидкодію, про що зокрема свідчить наявність версії операційної системи реального часу FreeRTOS [4] для цього ядра, багату периферію, економічні, виробник надає зручне та безкоштовне програмне забезпечення для розробки прошивки, автор має досвід роботи з ними. В попередньому розділі було розроблено структурну схему блоку вводу-виводу. Було прийнято рішення, що зв’язок між центральним обчислювальним вузлом та блоками інтерфейсу Bluetooth та інтерфейсу USB здійснюватиметься через протокол UART. З підсистемою ППЗУ типу FLASH через інтерфейс SPI. Окрім того в ТЗ сказано, що протоколом отримання вхідних даних є UART. Отже, необхідно, щоб мікроконтролер мав достатню кількість перерахованих інтерфейсів. В таблиці 3.1 приведено мікроконтролери, що мають достатню кількість інтерфейсних блоків. В таблиці приведено найважливіші параметри. Головним критерієм є вартість.

Таблиця 3.1 Параметри мікроконтролерів

Мікроконтролер	Об’єм flash, Кб	Об’єм ОЗУ, Кб	Об’єм EEProm, Кб	Максимальна Fт, МГц	Ціна, грн
ATmega640	64	8	4	16	97.11
ATxmega32A4	32	4	1	32	45
ATxmega128A1	128	8	2	32	75.76
Коеф. важливості	0.1	0.2	0.1	0.1	0.5

Виконаємо вибір оптимального мікроконтролера за допомогою методу вибору елементів по матриці зв’язків.

1. Запишемо матрицю параметрів:

2. Складемо матрицю зведених параметрів:

• якщо більше значення параметра відповідає кращій характеристиці ІМС, то та в іншому випадку;

3. Складемо матрицю зведених параметрів A:

, де - максимальне значення j-го параметра

4. Обчислимо оціночну функцію :

Оскільки, значення оціночної функції Q найменше для мікроконтролера ATxmega32A4, то значить він буде оптимальним для використання в розроблюваному приладі.

Опишемо мікроконтролер ATxmega32A4. Його структурна схема приведена на рис. 3.1. Мікроконтролер має наступні периферійні блоки:

• чотириканальний контролер DMA;

• восьмиканальну систему подій;

• п’ять 16-розрядних таймерів-лічильників;

• п’ять інтерфейсів USART;

• два інтерфейси TWI;

• два інтерфейси SPI;

• криптографічний модуль з підтримкою алгоритмів AES та DES;

• 16 - розрядний таймер реального часу з окремим тактовим генератором;

• один 12 - канальний, 12-розрядний аналогово-цифровий перетворювач;

• один двоканальний, 12-розрядний, аналогово-цифровий перетворювач;

Рис. 3.1 Структурна схема мікроконтролера ATxmega32A4

• два аналогових компаратори з віконною порівняльною функцією;

• можливість зовнішнього переривання від всіх портів вводу-виводу загального призначення;

• програмований сторожевий таймер;

Підсумуємо функції вивводів мікроконтролера, що використовуються для включення його в схему (Таблиця 3.2).

Таблиця 3.2 Функції задіяних виводів мікроконтролера ATxmega32A4

Ім’я	Вивід	Функція	Опис
PC2	12	RXD0	Сигнали інтерфейсу UART для зв’язку з блоком вимірювань
PC3	13	TXD0
PC4	14	SS	Сигнали інтерфейсу SPI для зв’язку з картою пам’яті типу SD
PC5	15	MOSI
PC6	16	MISO
PC7	17	SCK
PD2	22	RXD1	Сигнали інтерфейсу UART для зв’язку з FT232RL
PD3	23	TXD1
PD4	24
PD6	26	RXD2	Сигнали інтерфейсу UART для зв’язку з Bluetooth - модулем
PD7	27	TXD2
	9, 19, 31, 39	VCC
	8, 18, 30, 38	GND
	35	RESET