УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПЕРЕПРОГРАММИРУЕМЫЙ МИКРОКОНТРОЛЛЕР

Полезная модель представляет собой универсальный перепрограммируемый микроконтроллер (УМК), предназначенный для управления оконечными устройствами в режиме реального времени.
В качестве прототипа выбран элемент Э13-31 [1], выполняющий функции центрального процессора. Недостатками прототипа являются:
- отсутствие машинонезависимых последовательных интерфейсов для подключения внешних устройств;
- отсутствие возможности перепрограммирования устройства;
- отсутствие средств отладки;
- отсутствие возможности автоматического перезапуска устройства при «зависании»;
- наличие только одного уровня прерываний, что ограничивает количество подключаемых по имеющемуся параллельному каналу внешних интерфейсных плат, работающих в режиме реального времени.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функциональных возможностей.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в универсальный перепрограммируемый микроконтроллер, к локальной внутренней шине которого подключены: центральный процессор, ПЗУ, ОЗУ, буферные элементы, дополнительно к центральному процессору подключен
сторожевой таймер, а к локальной внутренней шине подключены: FLASH-память, два универсальных синхронно-асинхронных приемопередатчика (УСАПП), контроллер прерываний, трехканальный таймер, первый и второй каналы которого подключены к первому и второму УСАПП, а третий канал подключен к контроллеру прерываний, причем к первому УСАПП подключен адаптер стыка С2 (RS-232), а ко второму УСАПП подключены адаптер ИРПС и адаптер стыка С2 (RS-232).
На фигуре представлена структурная схема универсального микроконтроллера, содержащего центральный процессор 1, ПЗУ 2, ОЗУ 3, буферные элементы 4, сторожевой таймер 5, FLASH-память 6, контроллер прерываний 7, таймер 8, универсальные синхронно-асинхронные приемопередатчики 9, 11, адаптеры стыков С2 (RS-232) 10, 12, адаптер ИРПС 13.
Основой является микропроцессор 1821ВМ85. Сторожевой таймер служит для отслеживания правильности выполнения программы и отсутствия зависаний УМК. В ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием хранится базовое программное обеспечение (ПО), с которого начинается работа УМК после включения питания. В ОЗУ хранятся переменные данные, необходимые в ходе выполнения программы. В FLASH-памяти, разбитой на 4 банка по 32 кбайта, хранится рабочая программа, написанная пользователем. Универсальные синхронно-асинхронные приемопередатчики и соответствующие формирователи реализуют последовательные стыки С2
(RS-232). Один из стыков служит для загрузки и отладки пользовательского ПО.
На двух УСАПП (1821ВВ51) собраны последовательные порты. Один последовательный порт служит для целей отладки пользовательского ПО и имеет на выходе только адаптер стыка С2 (RS-232), второй последовательный порт служит для управления оконечными устройствами по протоколу, заложенному в программу пользователя, и имеет на выходе адаптеры стыков С2 (RS-232) или ИРПС. Тип адаптера второго последовательного порта выбирается при помощи перемычки на адресной заглушке.
Трехканальный таймер собран на микросхеме 1821ВИ54. Два канала таймера служат для задания скорости работы УСАПП, на третьем канале собран таймер пользователя. Сигнал с выхода третьего канала таймера поступает на вход контроллера прерываний (1821ВН59). Еще на два входа контроллера прерываний заведены сигналы с выходов готовности приемника и передатчика последовательного порта пользователя. Буферные элементы служат для увеличения нагрузочной способности параллельной шины УМК.
Базовое ПО реализует следующие функции:
- тестирование УМК после включения питания;
- общение с управляющей ЭВМ через отладочный стык С2 (RS-232);
- работа с регистрами процессора (чтение, модификация);
- работа с ОЗУ (запись, чтение);
- работа с FLASH-памятью (стирание, запись, чтение);
- ручной или автоматический запуск и остановка пользовательского ПО.
Полезная модель работает следующим образом.
После подачи питающего напряжения проводится тестирование УМК, в случае успешного завершения которого программа посылает через отладочный стык С2 (RS-232) запрос на переход в режим отладки. В случае подтверждения УМК переходит в режим отладки, в случае отрицательного ответа - проверяет наличие в FLASH-памяти кода автозапуска. Если код автозапуска найден, то запускается последняя программа пользователя, для которой был записан код автозапуска, если код автозапуска не был найден, то УМК переходит в режим отладки.
Источники информации:
1. УИЯД.467744.044 ТУ.