Проектирование цифровых устройств на микроконтроллерах
Проектирование любого устройства начинается с анализа технического задания. В зависимости от предъявляемых требований для реализации устройства может потребоваться различная элементная база. В ряде случаев подходят готовые микросхемы, ведь обычно решаются однотипные задачи с небольшими изменениями параметров. Иногда, при решении новых уникальных задач, приходится использовать универсальные микросхемы.
Для обработки аналоговых сигналов применяются сигнальные процессоры, операционные усилители или в крайнем случае строится схема на транзисторах. Применение сигнальных процессоров оправдано на относительно низких частотах при повышенных требованиях к качеству сигнала (большой динамический диапазон, повышенные требования к частотной избирательности или необходимость реализовать в одном устройстве много блоков) при повышении значений обрабатываемых частот может потребоваться разработка схемы устройства на транзисторах, тем более, что габариты этих устройств в настоящее время невелики и вся схема целиком может занимать место соизмеримое с местом, занимаемым микросхемой.
Для реализации быстродействующих цифровых устройств обычно применяются программируемые логические интегральные схемы. Если же требуется построить малогабаритное устройство с достаточно сложным алгоритмом работы, то альтернативы устройства на основе микроконтроллера нет.
Рассмотрим пример написания программы для микроконтроллера. Прежде всего, не нужно забывать, что программа не может существовать отдельно независимо от схемы устройства. Если при написании программы для универсального компьютера, такого как IBM PC можно не задумываться о схеме, так как она стандартная, то перед написанием программы для микроконтроллера необходимо разработать схему устройства, в состав которого будет входить микроконтроллер.
Выберем в качестве примера разработку часов на микроконтроллере. Естественно использовать микроконтроллер для реализации часов неоправданно, так как существует огромное количество специализированных микросхем, реализующих эту задачу. Однако, если часы помимо основной функции должны будут выполнять ещё какие-либо задачи, то применение микроконтроллера может быть вполне оправдано. В нашем случае реализация часов рассматривается проста как учебный пример. Тем не менее, при необходимости при небольшом изменении схемы и программы это устройство может выполнять дополнительные функции.
Как и разработка любого устройства, разработка микропроцессорного устройства начинается с разработки структурной схемы.
