Vestavěné systémy

Vestavěné systémy jsou specializované hardware-software systémy. Jde o malé počítače, které obvykle v praxi pouští jediný program. Charakteristikou vestavěného systému je rychlá odpověd na real-time data. Musí být spolehlivý, rychlý, bezpečný. Výhoda vestavěného systému oproti klasickému PC je v jeho nižší ceně, příkonu, malých rozměrech a rychlosti odezvy. Pracuje bez lidského zásahu. Vestavěné systémy vidíme v kamerách, vlakových mašinách, pračkách, … jsou všude! Uživatel vestavěného systému neví, že vůbec pracuje s počítačem.

Mikrokontroléry

Mikrokontroléry jsou integrované obvody, které slouží jako jednoduchý, ale kompletní mikropočítač. To znamená, že obsahují vše pro to, aby mohly obsáhnout celou aplikaci. Vyznačují se velkou spolehlivostí a kompaktností, proto jsou určeny především pro jednoúčelové aplikace jako je řízení, regulace apod. Často jsou součástí vestavěných (embedded) systémů.

Mikrokontroler je mikroprocesor, který je celý na jednom čipu. Kolem jsou už jen periferie systému.

Rozdělení mikrokontrolerů

Existují dvě hlavní architektury a to: Von Neumannova a Harvardská.

Dále rozlišujeme mikrokontrolery podle souboru instrukcí: CISC a RISC.

Periferie

Jednočipový počítač#Periferie

Rozhraní

Rozhraním je zde myšlen hardwarový port pro komunikaci s jiným zařízením.

Převodníky

Převodníky slouží zpravidla pro převod analogového signálu na digitální nebo opačně.

A/D převodník

Analogově-digitální převodník převádí analogový signál na digitální. Pozor, nejde o vzorkování atd.! Prostě, na vstupu je nějaká hodnota v napětí. Nejdřív je nutno ji někam uložit, aby se během převodu neměnila. K tomu slouží obvod typu track and hold, který voltáž udrží. Následně je několik možností, jak napětí změřit. Jedním příkladem je to, co bylo v motorolách v IMP: komperativní převodník.

Ten dělá to, že přes vestavěný D/A převodník zkusí nejvyšší možnou hodnotu a porovná ji se vstupem (v komparátoru). Pak zkouší postupně další hodnoty, dokud nedojde na minimum rozlišovací schopnosti.

D/A převodník

Digitálně-analogový převodník převádí digitální signál na analogový. Má proste napětí rozvedené přes odstupňované odpory (největší a pak každý 2x menší než předchozí) a podle toho, jakou voltáž má poskytnout, tak proste otevře cestu příslušným vodičům. Lame, but workin'

Shrnutí (na co nezapomenout)

co je to vestavěný systém (výš je to dobře popsané)

mikrokontroler = počítač na jednom čipu (paměť + cpu)

architektury: von Neumann (paměť pro data i program je společná), Harvard (oddělená paměť pro data a pro program)

instrukční sady: CISC, RISC

obvyklé periferie:

čítač

časovač

jednotka záchytu hrany

jednotka výstupního komparátoru (PWM, jednoduchý D-A převodník)

generátor hodin

RTC modul

watchdog

řadič LCD

řadič klávesnice

rozhraní jsou pro komunikaci s jiným zařízením: SCI (UART) (sériové, asynchronní, plně duplexní), SPI (synchronní, může být použito jako sběrnice)

D-A převodník spojuje různé odpory tak, aby docílil výsledného napětí

A-D převodník - jeden z typů je iterativní, tj. zkouší jeden bit (nejvyšší) a pak pomocí D-A z toho udělá napětí, porovná se vstupem, zjistí co má být na daném bitu a jde na další

Co je třeba vědět kdyby se zeptali

vědět jak fungují jednotlivé periferie, co jsou zač