2.3. Аналіз вибору мікроконтролера.
Аналіз вибору мікроконтролера зводиться до вибору необхідних його характеристик, основними з яких є:
• напруга живлення;
• тактова частота;
• число портів вводу- виводу;
• об’єм flash- пам'яті;
• об’єм ПЗП;
• об’єм ОЗП;
• наявність вбудованих інтерфейсів;
• наявність АЦП;
• таймери лічильники;
• температурний інтервал роботи.
У нашому випадку для САК потрібен контролер, характеристики якого зведені в таблицю 2.1.
Таблиця 2.1 Необхідні характеристики мікроконтролера
Напр. живлення, В |
Такт. Частота,МГц |
I/O |
Інтерфейси |
Таймери |
4.5-5.5 |
≥6 |
17 |
TWI, SPI |
1x16 біт |
Кількість портів вводу - виводу обрано з розрахунку:
- 8 виходів для включення відповідних УЗД;
- 1 вихід зондувального сигналу;
- 1 вхід для реєстрації ехо сигналу;
- 2 входи для кнопок "вимикання " і "самодіагностика";
- 2 виходи для інтерфейсу SPI;
- 2 виходи для інтерфейсу TWI;
- 1 вихід генерації звукового сигналу;
Для аналізу необхідного контролера розглянемо мікроконтролери сімейства AVR фірми Atmel.
2.3.1. Мікроконтролери фірми atmel.
Мікроконтролери сімейства AVR фірми Atmel являть собою восьмиразрядну однокристальну мікро-ЕОМ із спрощеною (скороченою) системою команд - RISC (Restricted (Reduced) Instruction Set Computer).
Більшість команд, що входять у систему команд, вибираються з пам'яті за один такт і виконуються за один такт роботи мікроконтролера. При виконанні послідовності таких команд вибірка з пам'яті чергової команди сполучається в часі з виконанням раніше обраної команди. При цьому число команд, виконаних за 1 с, збігається з тактовою частотою роботи мікроконтролера. Мікроконтролери виготовляються по високоякісній CMOS технології, містять енергонезалежні запам'ятовувальні пристрої для зберігання програми і даних, виконані по Flash і EEPROM технологіям, і відрізняються низьким енергоспоживанням при високій тактовій частоті. Запис програми та вихідних даних в пам’ять може виконуватися після установки мікроконтролера в апаратурі, де він має працювати.
До складу сімейства AVR входять мікроконтролери трьох серій - АТ90, Aftiny і Atmega. У кожну серію входять мікроконтролери декількох типів. Мікроконтролери серії АТ90 по своїх структурних характеристиках
(обсяг пам'яті, склад периферійних пристроїв) близькі до мікроконтролерів сімейств АТ89 фірми Atmel і MCS-51 фірми Intel. По своїх обчислювальних можливостях вони займають середнє положення між мікроконтролерами серій Attiny і Atmega. Мікроконтролери серії Attiny мають найменші, а мікроконтролери серії Atmega - найбільші обчислювальні можливості в сімействі AVR.
AVR - сама велика виробнича лінія серед інших мікроконтролерів корпорації Atmel [5]. Atmel представила перший 8- розрядний флеш- мікроконтролер в 1993 році і з тих пор безупинно удосконалює технологію. Прогрес даної технології полягає у зниженні питомого енергоспоживання (мА/МГц), розширення діапазону напруг живлення (до 1.8 В) для продовження ресурсу батарейних систем, збільшення швидкодії до 16 млн. операцій в секунду, реалізації функції самопрограмування, удосконаленні та розширенні кількості периферійних модулів, вбудовування спеціалізованих пристроїв (радіочастотний передавач, USB-Контролер, програмована логіка, контролер DVD, обладнання захисту даних).
Успіх Avr- Мікроконтролерів пояснюється можливістю простого виконання проекту з досягненням необхідного результату в найкоротший термін, тому сприяє доступність великої кількості інструментальних засобів проектування, що поставляються, як безпосередньо корпорацією Atmel, так і сторонніми виробниками. Провідні сторонні виробники випускають повний спектр компіляторів, программаторів, асемблерів, відлагоджувачів, розємів та адаптерів. Відміною рисою інструментальних засобів від Atmel є їхня невисока вартість. Інша особливість Avr- Мікроконтролерів, яка сприяла їхній популяризації, це використання Risc- архітектури, яка характеризується потужним набором інструкцій, більшість яких виконуються за один машинний цикл. Це означає, що при рівній частоті тактового генератора вони забезпечують продуктивність в 12 раз більше продуктивності попередніх мікроконтролерів на основі Cisc- Архітектури (наприклад, MCS51). Структурна схема мікроконтролерів сімейства Mega зображена на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Структурна схема мікроконтролерів сімейства Mega.
Таким чином, Avr- Мікроконтролери представляють більш широкі можливості по оптимізації продуктивності та енергоспоживання. Мікроконтролери забезпечують продуктивність до 16 млн. оп. в секунду та підтримують флеш - пам'ять програм різної ємності: 1... 256 кбайт. Avr- Архітектура оптимізована під мову високого рівня Сі, а більшість представників сімейства megaAVR містять 8- канальний 10- розрядний АЦП. Крім цього, усі мікроконтролери megaAVR із флеш- пам'яттю ємністю 16 кбайт і більш можуть програмуватися через інтерфейс JTAG.