П. Б. БЕНЕШ, Д. А. АЗАРОВ, А. В. САМОСАДНЫЙ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
контроллер для систем ручного управления
В данной работе рассматриваются устройство и особенности работы контроллера для систем ручного управления. Данный контроллер предназначен для обеспечения процесса ручного управления различными устройствами и отображения всей необходимой информации на графическом дисплее. ПО управляющего микроконтроллера обеспечивает обслуживание относительно сложных систем меню и отображение разнообразной графической информации при интерактивном взаимодействии с оператором. Контроллер может работать как полностью самостоятельно, так и в составе МП-систем.
При создании электронной аппаратуры зачастую встает вопрос обеспечения автономного ручного управления, контроля и настройки этой аппаратуры. Стандартные универсальные средства управления (Industrial PC, ноутбуки) не всегда отвечают параметрам обслуживаемых ими устройств и условиям применения, обычно требуют разработки или доработки достаточно сложных систем их сопряжения с обслуживаемыми устройствами, модулей преобразования-обработки данных и организацию интерфейса пользователя.
В качестве альтернативного варианта предлагается многофункциональное универсальное устройство, обеспечивающее ввод данных с клавиатуры с минимально необходимым набором кнопок и отображение всей необходимой информации на графическом ЖК-дисплее (см. рис. 1). В функции данного контроллера также входит преобразование и обработка данных, обеспечение связи и обмена данными с другими микропроцессорными системами с помощью стандартных внешних интерфейсов.
Функциональная схема контроллера для систем ручного управления представлена на рисунке 1.
Данный контроллер предлагается использовать в качестве базового модуля ручного управления аппаратурой. Работа устройства осуществляется под управлением ПО микроконтроллера. Алгоритм работы последнего предусматривает возможность его перепрограммирования (в том числе удаленного) и обеспечивает гибкое применение контроллера и его настройку на работу с различной аппаратурой. Возможно также подключение различных клавиатур (по количеству кнопок) и дисплеев (по размеру).
В состав контроллера также входят статическая ОЗУ для временного хранения и оперативной обработки относительно больших объемов данных и Flash ПЗУ для хранения элементов меню, вспомогательных данных для расчета и отображения графической информации, а также всех необходимых параметров и настроек системы.
 |
Рис. 1. Функциональная схема контроллера для систем ручного управления
Расположенная в устройстве ПЛИС является контроллером параллельной шины и выполняет функции дешифратора адреса для устройств на шине, а также непосредственно управляет графическим дисплеем.
Для связи с объектом управления и другими МП-системами используются стандартные интерфейсы SPI и RS-232. Работа интерфейсов, форматы данных, протоколы и условия взаимодействия полностью определяются ПО управляющего микроконтроллера.
Основные характеристики контроллера:
- быстродействие микроконтроллера – до 16 MIPS
- объем ОЗУ – до 32К
- объем FLASH – до 16 страниц по 32К
- размер поддерживаемой клавиатуры – до 5х6 клавиш
- графический дисплей до 128х64 точек. Имеется возможность подключения знакосинтезирующих ЖКИ
- внешние коммуникационные интерфейсы – последовательные SPI и UART
