Автореферат

Вступ

Магістерська робота передбачає проектування та розробку універсального, дуже гнучкого пристрою, який даватиме змогу з комп’ютера керувати будь якими зовнішніми приладами (важелями впливу) і отримувати дані з широкого кола типів цифрових датчиків для комп’ютерної обробки їх значень. На рисунку 1.1 зображено можливі сфери використання пристрою.

Рисунку 1.1 Можливі сфери використання пристрою

Концепція розробляємого пристрою передбачає, що він матиме виводи для 16 важелів впливу і шину для датчиків. Тобто користувач самостійно підключає важелі впливу та датчики до пристрою, завантажує розроблену їм, чи будь ким іншим, програму функціонування цих важелів спільно з цими датчиками і, пристрій, згідно з програми, виконує запрограмовані дії, або оперативно реагує на команди користувача при ручному керуванні. Група важелів впливу може обслуговувати як один об’єкт керування, так і декілька зовсім різнорідних.

На рисунку 1.2 зображено приклад застосування пристрою

Рисунку 1.2 Приклад застосування пристрою

Структура апаратного забезпечення

Рисунку 2.1 Структурна схема пристрою

Як можна зрозуміти зі схеми, пристрій будується на базі AVR мікроконтроллера фірми Atmel (atmel.com) ATmega16. В схемі є RS-232 інтерфейс на базі мікросхеми MAX232 для зв’язку з ПК. Мікроконтроллер програмно реалізує інтерфейс Master I2C на зовнішній І2С шині, до якої приєднуються Slave І2С датчики. Для кожного важеля впливу на виході пристрою знаходяться 4 реле JQC-3FF потужністю 10А 277В, якір кожного реле комутується на один з двох інших виходів реле в залежності від стану виводу регістра керування (РК) цим реле, тобто для кожного важеля впливу в пристрої передбачено 12 потужних виводів, що дозволяє цим важелям гнучко будувати свій інтерфейс зв’язку. Крім того, пристрій передбачає регістр стану(РС) для кожного важеля, РС зберігатиме значення якогось датчика позиції обладнаного на важелі (Усе залежить від завантаженої користувачем програми функціонування цього важеля – тобто датчиком стану важеля може бути будь-який датчик на шині І2С, а РС може використовуватися для зовсім інших дій). Усі РК підключені на шину РК, а усі РС на шину РС вибір потрібного регістра відбувається за допомогою дешифратора РК чи дешифратора РС.

Структура програмного забезпечення

 Структуру програмного забезпечення зображено на рисунку 3.1

Рисунок 3.1 Структура програмного забезпечення

Програмне забезпечення складається з:

-         Програма користувача – користувач програмує дії важелів впливу, чи оперативно їми керує. Під час функціонування пристрою спостерігає за виконанням запрограмованих дій, і вносить корективи в хід програми

-         Драйвер – завантажує розроблену користувачем програму в системну пам’ять, під час роботи пристрою виконує вибірку наступної команди з пам’яті і передає її пристрою. Відправляє програмі користувача інформацію про хід роботи. Організовує можливість ручного керування з програми користувача пристроєм.

-         Операційна система мікроконтроллера – організовує взаємодію з комп’ютером, приймає і дешифрує команди від нього і виконує над своєю периферією впливи, запрограмовані в команді. Передає комп’ютеру дані з датчиків кожні запрограмовані періоди часу. Програмно реалізує Master І2С інтерфейс.

 ПЗ забезпечує 3 режими роботи системи

1)      Режим близький до жорсткого реального часу. Задіяний, коли усі дії пристрою запрограмовано, в роботі бере участь обробник переривань драйверу, який тільки робить вибірку наступної команди і ОС пристрою. Близький до жорсткого реального часу режим досягається високим рівнем пріоритету на якому виконуються дії в ISR процедурі драйвера(див. статтю  “Дослідження механізмів роботи Windows 2000/XP для побудови на її базі системи реального часу” Таіцького М.С.)

2)      Режим ручного керування з програми користувача. Користувач самостійно віддає команди пристрою. Команда проходить через драйвер, який її передає ОС пристрою.

3)      Змішаний режим. Може виникати в разі якоїсь помилки при роботі пристрою в режимі близького до жорсткого реального часу, коли потрібне втручання користувача. Може бути і штатним режимом – коли користувач деякі дії запрограмував, а деякі залишив для керування собі.

Поточний стан роботи

Проведено дослідження в області розміщення системи реального часу в Windows 2000/XP, на цю тему написана стаття “Дослідження механізмів роботи Windows 2000/XP для побудови на його базі системи реального часу”. У даний момент відбувається  проектування і зборка вузлів апаратного забезпечення, написання операційної системи мікроконтролера і продумування загальних принципів роботи системи.

Література

1)   Дослідження механізмів роботи Windows 2000/XP для побудови на її базі системи реального часу. Таіцький М.С.

2)  ATmega16 Datasheet     www.atmel.com