Занимательно о микроконтроллерах

Сигнальные процессоры. Еще один класс микропроцессоров решает задачи, которые традиционно выполняли аналоговые электронные устройства. К сигнальным процессорам предъявляются специфические требования. От них требуются максимальное быстродействие и малые габариты, простая стыковка с аналого-цифровыми и цифроаналоговыми преобразователями, большая разрядность обрабатываемых данных и небольшой набор математических операций, обязательно включающий операцию умножения-накопления и аппаратную организацию циклов.

Рассмотрим более подробно каждую из упомянутых категорий микропроцессоров.

Универсальные процессоры

Универсальные процессоры разрабатывают для применения в составе компьютеров, однако это не значит, что они могут использоваться только для вычислений. Эти процессоры с успехом применяют для построения игровых приставок, устройств коммутации в составе компьютерных сетей, а также в различных измерительных или медицинских приборах.

Значимой составляющей стоимости любого устройства является разработка и изготовление его схемы, и чем крупнее серийность изделия, тем меньшую часть в его стоимости занимает эта составляющая. В настоящее время серийность изготовления универсальных компьютеров достигла невероятных размеров. Поэтому возникает желание воспользоваться компьютером в качестве основы для изготовления различных устройств. При этом в состав их цены будет входить стоимость готового компьютера, минимизированная за счет крупной серийности! Разработка и изготовление элементов, функции которых будет выполнять универсальный компьютер, не потребуют затрат времени и денег! Разработка нового устройства сведется к созданию специализированной программы и элементов, отсутствующих в универсальном компьютере.

Для управления автоматическими телефонными станциями, системами сотовой связи или кораблями часто используют универсальные компьютеры. Обычно для построения такого типа устройств управления требуются специфические модули сбора информации или вывода управляющих воздействий. Такие модули выполняют в виде отдельных блоков, подключаемых к компьютеру через один из стандартных портов, таких как LPT, USB или СОМ-порт. В тех случаях, когда нет жестких требований к электромагнитной совместимости, дополнительные блоки могут выполняться в виде плат, подключаемых непосредственно к внутренним шинам компьютера. При этом не нужно изготавливать отдельные корпуса и блоки питания для дополнительных модулей, да и размеры нового устройства ограничиваются габаритами самого компьютера. Довольно часто для реализации нового прибора достаточно приобрести платы аналого-цифрового или цифроаналогового преобразователя или подключить плату согласования с телевизионной камерой и написать программу для этого прибора.

Рис. 1.2.Примеры использования универсальных компьютеров для реализации различной аппаратуры

По мере ужесточения требований к приборам готовый компьютер перестает подходить для их реализации, но можно использовать отдельные блоки от компьютера, такие как материнские платы или платы аналого-цифровых преобразователей. Кроме того, существуют промышленные варианты материнских плат компьютеров, рассчитанные на работу в более тяжелых условиях реального производства. Часто они имеют одноплатное исполнение, что благоприятно сказывается на габаритах и энергопотреблении. Пример такого одноплатного промышленного компьютера приведен на рис. 1.3.

Рис. 1.3.Пример одноплатного встраиваемого компьютера

В качестве примера устройств, для реализации которых использованы готовые одноплатные компьютеры, можно назвать приборы, выпускаемые фирмой Rohde & Schwarz. На рис. 1.4 приведена фотография спектроанализатора этой фирмы.

Рис. 1.4.Спектроанализатор фирмы Rohde & Schwarz

Микроконтроллеры

Термин «контроллер» образовался от английского слова to control — управлять. Контроллеры можно реализовать на устройствах различного принципа действия: от механических или оптических до электронных, аналоговых или цифровых элементов. Механические устройства управления (контроллеры) обладают низкой надежностью и высокой стоимостью по сравнению с электронными, поэтому в дальнейшем мы их рассматривать не будем. Электронные аналоговые устройства имеют недостаточно стабильные параметры и потому требуют периодической подстройки и регулировки, что увеличивает стоимость их эксплуатации. Поэтому такие устройства к настоящему времени стараются не использовать. Наиболее распространенными на сегодняшний день являются электронные устройства управления, построенные на основе цифровых микросхем.