10.4 Особенности аппаратной и программной реализации модуля ацп-цап мпс
При проектировании модуля АЦП-ЦАП требуется решать следующие основные задачи:
10.4.1 Аппаратный уровень:
выбор разрядности по заданной погрешности дискретизации;
выбор величины дискретизации по времени по теореме Котельникова (10.6);
определение необходимости применения и, если это необходимо, то выбор микросхемы УВХ;
определение требуемого времени преобразования;
выбор микросхем АЦП и ЦАП, обеспечивающих нужную погрешность, быстродействие и потребляемую мощность;
выбор схем включения, обеспечивающих требуемый диапазон изменения входных и выходных напряжений;
разработка принципиальной схемы.
10.4.2 Программный уровень:
формирование импульса выборки для УВХ;
формирование сигнала запуска АЦП (“СТАРТ”);
проверка готовности данных на выходе АЦП (анализ выхода “ READY-ГОТОВНОСТЬ”);
после определения готовности ввод данных в МП-р (ОМЭВМ);
формирование сигнала ”СБРОС” для АЦП;
после завершения этапа обработки вывод управляющего воздействия в цифровом виде в порт вывода;
Пример схемной реализации модуля АЦП-ЦАП приведён в 10.1.1.
10.5 Обмен между мп-м (омэвм) и пк по последовательному каналу связи с помощью интерфейса rs-232с
Обмен информацией между МП-м (ОМЭВМ) и ПК может производиться через последовательный порт последнего (СОМ-порт) [37, 38, 39]. Для этого используется интерфейс RS-232С и, если ПК удалён от МП-ра на значительное расстояние, модем (рисунок 10.40).
Рисунок 10.40
На рисунке 10.40 представлена структурная схема сопряжения микропроцессора (ОМЭВМ) с модемом через интерфейс RS-232С, который включает:
УАПП – универсальный асинхронный программируемый приёмопередатчик;
УПУ – устройство преобразования уровней;
Разъём RS-232С.
Помимо интерфейса RS-232С схема сопряжения содержит:
БРА – буферный регистр адреса;
ШФ – шинный формирователь.
10.5.1 Устройство асинхронное программируемое приёмопередающее (уапп)
УАПП (рисунок 10.41) преобразует данные из параллельного формата в последовательный при передаче (выводе) из микропроцессора и из последовательного формата в параллельный при приёме (вводе) в микропроцессор.
Рисунок 10.41
Формат передаваемых данных в канал связи в последовательном формате представлен на рисунке 10.42.
Рисунок 10.42
Собственно данные (5, 6, 7 или 8 бит) сопровождаются стартовым битом, битом чётности/нечётности (если такой контроль программно предусмотрен) и стоповым единичным сигналом, включающим 1; 1,5 или 2 стоп-бита. Получив стартовый бит, приёмник выбирает из линии биты данных через определённые интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приёмника и передатчика были одинаковыми (допустимое расхождение – не более 10 %) [37]. Скорость передачи по RS-232С может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с (бод).
Более подробно работа и устройство УАПП на аппаратно-программном уровне рассмотрены в [37, 38, 39].
10.5.2 Устройство преобразования уровней (упу)
Все сигналы RS-232С передаются/принимаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (рисунок 10.43) [38].
Рисунок 10.43
Следует отметить, что данные передаются/принимаются в инверсном виде: логической единице соответствует низкий уровень, а логическому нулю – высокий уровень.
Как видно из рисунка 10.43 при передаче логического нуля на выходе интерфейса должен формироваться высокий уровень напряжения в диапазоне +5В…+15В, при передаче логической единицы – низкий уровень напряжения в диапазоне -5В…-15В.
При приёме на вход интерфейса поступает высокий уровень напряжения в диапазоне +3В…+25В, несущий информацию о логическом 0, или низкий уровень напряжения в диапазоне -3В…-25В, отображающий логическую единицу.
Таким образом, для согласования ТТЛ/КМОП уровней сигналов, действующих в микропроцессорной системе, с уровнями сигналов последовательного интерфейса, передаваемых в линию связи/ принимаемых из линии связи используют устройства преобразования уровней (УПУ).
Различные варианты схемной реализации УПУ рассмотрены в [38], одним из которых является применение микросхемы фирмы MAXIM: MAX232A. Данная микросхема (рисунок 10.44) требует один источник питания +5В и ряд дополнительных элементов – конденсаторов С1, С2, … ,С5, что не является чрезмерной платой за преимущества её применения.
Рисунок 10.44