|
Termiz davlat universiteti robototexnika asoslari
|
| bet | 18/64 | | Sana | 21.09.2024 | | Hajmi | 6,71 Mb. | | #271854 |
Bog'liq robototexnika ma\'ruza matni toyyorlashNazorat uchun savollar:
1.Robotlarda kullaniladigan informatsion kurilmalar va ularning sinflanishi?
2.Mеxatron modullar va robotlarning kinеstеtik datchiklari?
3.Robotlarning kikich (ushlash) kurilmasida kullaniladigan sеnsorlar?
15-mavzu:Mikrokontrollerli boshqarish
Reja:
1. Mikrokontrollerli boshqarish
2. Interpreter proshivkasi
Mikrokontroller (mikrokontroller birligi uchun MCU)-bu bitta metall oksidi-yarimo'tkazgich (MOS) vlsi integral mikrosxemasi (IC) chipidagi kichik kompyuter. Mikrokontroller bir yoki bir nechtasini o'z ichiga oladi CPU (protsessor yadrolari) xotira va dasturlashtiriladigan kirish/chiqish tashqi qurilmalari bilan birga. Ferroelektrik operativ xotira shaklida dastur xotira, na flash yoki OTP ROM ham tez-tez yonga kiritilgan, RAM, shuningdek, bir kichik miqdori. Mikrokontrollerlar ishlatilgan mikroprotsessorlardan farqli o'laroq, o'rnatilgan dasturlar uchun mo'ljallangan shaxsiy kompyuterlar yoki turli xil diskret chiplardan iborat boshqa umumiy maqsadli dasturlar.
Zamonaviy terminologiyada mikrokontroller chipdagi tizimga (SoC) o'xshash, ammo unchalik murakkab emas. SoC tashqi mikrokontroller chiplarini anakart komponentlari sifatida ulashi mumkin, ammo SoC odatda rivojlangan tashqi qurilmalarni birlashtiradi grafik ishlov berish birligi (GPU) va simsiz interfeys tekshiruvi uning ichki mikrokontroller birligi davrlari sifatida.
Mikrokontrollerlar - bu qurilmalarda, implantlarda, masofadan boshqarishda, ofislarda, uskunalarda, elektr jihozlarida, avtomatik o'chirgichlarda va boshqa qurilmalarda avtomobil dvigatellari kabi avtomatik boshqariladigan qurilmalar va qurilmalar. Alohida mikroprotsessor, xotira va kirish / chiqish dizayni bilan mikrokontrollerlar hajmi va narxini kamaytirish orqali ko'proq uskunalar va jarayonni boshqarishni tejaydi. Raqamli bo'lmagan elektron qurilmalar uchun zarur bo'lgan analog komponentlarni birlashtirgan aralash signal mikrokontrollerlari keng tarqalgan. Narsalar Interneti kontekstida mikrokontrollerlar ma'lumotlarni to'plash, sezish va jismoniy dunyoni yo'ldan uzoqlashtirish uchun iqtisodiy va mashhur vositadir.
Ba'zi mikrokontrollerlar to'rt bitli so'zlardan foydalanishi va kam 4 kHz uchun 4 kHz gacha bo'lgan chastotalarda ishlashi mumkin (bitta raqamli millivat yoki mikroto'lqinli pechlar). Ular, odatda, tugmachani bosish yoki boshqa uzilish kabi hodisani kutish paytida funksionallikni saqlab qolish qobiliyatiga ega; uxlash paytida quvvat sarfi (CPU soati va aksariyat tashqi qurilmalar o'chirilgan) shunchaki nanovatt bo'lishi mumkin, bu ularning aksariyatini batareyaning uzoq muddatli dasturlari uchun juda mos keladi. Boshqa mikrokontrollerlar ishlash uchun muhim rollarga xizmat qilishi mumkin, bu erda ular ko'proq raqamli signal protsessori (DSP) kabi harakat qilishlari kerak, soat tezligi va quvvat sarfi yuqori.
Boshqa mikrokontroller xususiyatlari[tahrir | manbasini tahrirlash]
Mikrokontrollerlar odatda bir necha dan o'nlab umumiy maqsadlar uchun kirish/chiqish pinlarini (GPIO) o'z ichiga oladi. GPIO pinlari kirish yoki chiqish holati uchun sozlanishi dasturiy ta'minotdir. GPIO pinlari kirish holatiga moslashtirilganda, ular ko'pincha datchiklarni yoki tashqi signallarni o'qish uchun ishlatiladi. Chiqish holatiga sozlangan GPIO pinlari LED yoki motor kabi tashqi qurilmalarni ko'pincha bilvosita tashqi quvvat elektronikasi orqali boshqarishi mumkin.
Ko'pgina o'rnatilgan tizimlar analog signallarni ishlab chiqaradigan sensorlarni o'qishi kerak. Bu analog-raqamli konvertorning (ADC) maqsadi. Protsessorlar raqamli ma'lumotlarni, ya'ni 1s va 0Sni sharhlash va qayta ishlash uchun qurilganligi sababli, ular qurilma tomonidan yuborilishi mumkin bo'lgan analog signallar bilan hech narsa qila olmaydi. Shunday qilib, keraksiz ma'lumotlarni protsessor taniy oladigan shaklga aylantirish uchun analog-raqamli konvertor ishlatiladi. Ba'zi mikrokontrolörlarda kamroq tarqalgan xususiyat bu protsessorga analog signallarni yoki kuchlanish darajalarini chiqarish imkonini beruvchi analogdan raqamli konvertorga (DAC) ega.
Konverterlardan tashqari, ko'plab o'rnatilgan mikroprotsessorlar turli xil taymerlarni ham o'z ichiga oladi. Taymerlarning eng keng tarqalgan turlaridan biri bu programlanadigan intervalli taymer (PIT). U nolga yoki istalgan qiymatdan nolga yoki hisoblash registrining kuchiga qadar to'ldirilishi mumkin. U nolga yetganda, u hisoblashni tugatganligini bildiruvchi protsessorga uzilish yuboradi. Bu konditsionerni, isitgichni va hokazolarni yoqish kerakligini bilish uchun vaqti-vaqti bilan atrof-muhit haroratini tekshiradigan termostatlar kabi qurilmalar uchun foydalidir.
Maxsus puls kengligi modulyatsiyasi (SVM) bloki protsessorga quvvat konvertorlarini, rezistiv yuklarni, dvigatellarni va boshqalarni boshqarish imkoniyatini beradi., taymerning qattiq tsikllarida ko'plab CPU resurslaridan foydalanmasdan.
Oliy integratsiya[tahrir | manbasini tahrirlash]
12 nanometrli jarayon yordamida Microchip texnologiyasi tomonidan ishlab chiqarilgan PIC508C8 8 bitli, to'liq statik, EEPROM/EPROM/ROM asosidagi CMOS mikrokontrolleridan vafot eting
Stm32f100c4t6b ARM Cortex-m 3 mikrokontrollerining Die, 16 kilobaytli flesh xotira, 24 MGts Markaziy protsessor (CPU), motorni boshqarish va maishiy elektronikani boshqarish (CEC) funktsiyalari. Stmikroelektronika tomonidan ishlab chiqarilgan.
Mikro-kontrollerlar tashqi manzilni yoki ma'lumotlar avtobusini amalga oshirmasligi mumkin, chunki ular RAM va doimiy xotirani CPU bilan bir xil chipga birlashtiradi. Kamroq pinlardan foydalanib, chip juda kichikroq, arzonroq paketga joylashtirilishi mumkin.
Xotirani va boshqa tashqi qurilmalarni bitta chipga birlashtirish va ularni birlik sifatida sinovdan o'tkazish ushbu chipning narxini oshiradi, lekin ko'pincha o'rnatilgan tizimning sof narxini pasayishiga olib keladi. Agar tashqi qurilmalarni birlashtirgan protsessorning narxi protsessor va tashqi tashqi qurilmalarning narxidan bir oz ko'proq bo'lsa ham, kamroq chiplarga ega bo'lish odatda kichikroq va arzonroq elektron plataga imkon beradi va elektron platani yig'ish va sinovdan o'tkazish uchun zarur bo'lgan mehnatni kamaytiradi, qo'shimcha ravishda elektron plataning nuqson tezligini kamaytirishga intiladi. yakunladi montaj.
Mikro-kontroller-bu bitta integral mikrosxema, odatda quyidagi xususiyatlarga ega:
Markaziy protsessor kichik va oddiy 4 bitli protsessorlardan tortib murakkab 32 bitli yoki 64 bitli protsessorlargacha
ma'lumotlarni saqlash uchun uchuvchan xotira (RAM)
Dastur va operatsion parametrlarni saqlash uchun ROM, EPROM, EEPROM yoki flesh xotira
diskret kirish va chiqish bitlari, individual paket pinining mantiqiy holatini boshqarish yoki aniqlashga imkon beradi ketma-ket portlar (uarts)kabi ketma-ket kirish/chiqish i2c kabi boshqa ketma-ket aloqa interfeyslarni, tizim bog'lanmoq uchun Serial periferik interfeysi va nazoratchi maydoni tarmoq
taymerlar, tadbir hisoblagichlari, SVM generatorlari va qo'riqchi kabi tashqi qurilmalar soat generatori ko'pincha kvarts vaqt kristalli, rezonator yoki RC davri uchun osilator ko'p analog-to-raqamli Konverter o'z ichiga oladi, ba'zi raqamli-to-analog Konverter o'z ichiga oladi o'chirish dasturlash va o'chirish disk raskadrovka qo'llab-quvvatlash Ushbu integratsiya chiplar sonini va alohida chiplardan foydalangan holda ekvivalent tizimlarni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan simlar va elektron platalar maydonini keskin kamaytiradi. Bundan tashqari, xususan, past pinli hisoblash qurilmalarida har bir pin dasturiy ta'minot tomonidan tanlangan pin funktsiyasi bilan bir nechta ichki tashqi qurilmalarga interfeys qilishi mumkin. Bu qismni pimlarning maxsus funktsiyalariga qaraganda kengroq turli xil dasturlarda ishlatishga imkon beradi.
Mikro-kontrollerlar juda mashhur ekanligini isbotladilar o'rnatilgan tizimlar 1970-yillarda joriy etilganidan beri.
Ba'zi mikrokontrollerlar Garvard arxitekturasidan foydalanadilar: ko'rsatmalar va ma'lumotlar uchun alohida xotira avtobuslari, bir vaqtning o'zida kirish imkonini beradi. Garvard arxitekturasidan foydalanilganda, protsessor uchun ko'rsatma so'zlar ichki xotira va registrlar uzunligidan boshqa bir oz o'lchamga ega bo'lishi mumkin; masalan: 12-bitli ma'lumotlar registrlarida ishlatiladigan 8-bitli ko'rsatmalar.
Qaysi periferikni birlashtirish to'g'risida qaror qabul qilish ko'pincha qiyin. Mikrokontroller sotuvchilari ko'pincha operatsion chastotalar va tizim dizaynining moslashuvchanligi bilan savdo qilishadi bozordan bozorga vaqt talablari va umuman past tizim narxi. Ishlab chiqaruvchilar chip hajmini qo'shimcha funktsiyalarga nisbatan minimallashtirish zarurligini muvozanatlashlari kerak.
Mikrokontroller arxitekturasi juda xilma-xildir. Ba'zi keng tarqalgan dizaynlarga mikroprotsessor yadrolari, bir yoki bir nechta ROMli ROMlar, operativ xotira yoki kiritish-chiqarish paketiga birlashtirilgan xususiyatlar kiradi. Boshqa dizaynlar boshqaruv ilovalari uchun mo'ljallangan. Mikro-kontrollerning ko'rsatmalar to'plami odatda boshqaruv dasturlarini yanada ixcham qilish uchun bitni boshqarish (bit bo'yicha operatsiyalar) uchun mo'ljallangan ko'plab ko'rsatmalarni o'z ichiga oladi. Misol uchun, umumiy maqsadli protsessor, agar bit o'rnatilgan bo'lsa, registrda va filialda bitni sinab ko'rish uchun bir nechta ko'rsatmalar talab qilinishi mumkin, bu erda mikro-kontroller odatda kerakli funktsiyani ta'minlash uchun bitta ko'rsatma beradi.
Dasturlash muhitlari[tahrir | manbasini tahrirlash]
Mikrokontrollerlar dastlab faqat Assambleya tilida dasturlashtirilgan, ammo turli xil yuqori darajadagi dasturlash tillari, masalan C, Python va JavaScript, endi mikrokontrollerlar va o'rnatilgan tizimlarni nishonga olish uchun ham keng tarqalgan.[26] Umumiy maqsadli tillar uchun kompilyatorlar odatda mikrokontrollerlarning o'ziga xos xususiyatlarini yaxshiroq qo'llab-quvvatlash uchun ba'zi cheklovlarga va qo'shimcha qurilmalarga ega bo'ladilar. Ba'zi mikrokontrollerlarda ma'lum turdagi dasturlarni ishlab chiqishda yordam beradigan muhit mavjud. Mikrokontroller sotuvchilari ko'pincha o'zlarining apparatlarini qabul qilishni osonlashtirish uchun vositalarni erkin taqdim etishadi.
Maxsus uskunaga ega mikrokontrollerlar SDCC 8051 uchun C kabi o'zlarining nostandart dialektlarini talab qilishi mumkin, bu esa standart vositalardan (masalan, kod kutubxonalari yoki statik tahlil vositalari) hatto apparatga xos bo'lmagan kod uchun ham foydalanishni oldini oladi. Tarjimonlar, shuningdek, MicroPython kabi nostandart xususiyatlarni ham o'z ichiga olishi mumkin, masalan, CircuitPython, apparat bog'liqliklarini kutubxonalarga ko'chirishga qaradi va til CPython standartiga mos keladi.
Interpreter proshivkasi ba'zi mikrokontrollerlar uchun ham mavjud. Misol uchun, erta microcontrollers Intel asosiy 8052;[27] asosiy va oldinga Zilog Z8[28] shuningdek, ayrim zamonaviy qurilmalar sifatida. Odatda bu tarjimonlar interaktiv dasturlashni qo'llab-quvvatlaydi.
Ba'zi mikrokontrollerlar uchun simulyatorlar mavjud. Ular ishlab chiquvchiga mikrokontrollerning xatti-harakatlarini va ularning dasturiy ta'minoti haqiqiy qismdan foydalangan holda qanday harakat qilishini tahlil qilish imkonini beradi. Simulyator ichki protsessor holati va chiqishlarini ko'rsatadi, shuningdek, kirish signallarini yaratishga imkon beradi. Bir tomondan, ko'pgina simulyatorlar tizimdagi boshqa atrof-muhit qurilmalarini taqlid qila olmasligi bilan cheklangan bo'lsa-da, ular jismoniy mashqlar paytida o'z xohishiga ko'ra takrorlash qiyin bo'lgan shartlarni bajarishi mumkin va muammolarni tuzatish va tahlil qilishning eng tezkor usuli bo'lishi mumkin.
Yaqinda mikrokontrollerlar ko'pincha jtag orqali elektron emulyator (ICE) orqali kirishda chiplarni tuzatish sxemasi bilan birlashtirildi, bu esa dasturiy ta'minotni tuzatuvchi bilan disk raskadrovka qilish imkonini beradi. Bu real vaqtda muz ustida ishlayotganda ichki sharoitlarni ko'rish va/yoki boshqarish imkonini beradi. Muzni kuzatish tugallangan dastur va MCU holatini ishga tushirish nuqtasidan oldin / keyin yozib olishi mumkin.
|
| |
