Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

РАНЖИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ В ЗАДАЧЕ ВЫБОРА

Башвеев Ю.А. 1 Литвинская О.С. 1
1 Пензенский государственный технологический университет

Задача выбора микроконтроллеров (МК) основана на анализе порядка 50 параметров и затрагивает почти все этапы проектирования, от тактовой частоты, объема памяти и производительности до энергопотребления, температурного режима и типа корпуса. Среди параметров, одним из приоритетных выступает ориентировочная стоимость, что дает разработчику возможность сравнивать микроконтроллеры одного ценового диапазона. База микроконтроллеров постоянно пополняется и обновляется и разработчикам приходится постоянно обновлять свои изделия, создавая более конкурентоспособные.

Задача выбора на данном этапе актуальна, одна из приоритетных, поскольку ее результат напрямую влияет на проектирование и жизненный цикл устройства.

Анализируя линейку параметров МК, выделим те, которые значимо влияют на выбор. Результат анализа представлен в таблице.

Параметры микроконтроллеров

Параметр МК

Описание

Тактовая частота, МГц

Максимальная тактовая частота процессорного ядра

Производительность, MIPS

Производительность МК в миллионах операций в секунду

Кол-во линий ввода-вывода

Количество линий общего назначения

Объем flash-памяти

Электрически перепрограммируемая память

Возможность запуска ОС Linux

Определяется наличием блока MMU

Типы корпуса

Параметр, определяющий внешний вид корпуса и тип монтажа

ОЗУ, Кб

Объем ОЗУ, встроенного в виде отдельного аппаратного блока

EEPROM, Байт

Электрически стираемое перепрограммируемоеПЗУ

Диапазон напряжений питания, В

Уровень напряжения, подаваемый на цепь питания

Рабочий температурный диапазон, °C

Параметр, определяющий температурные условия эксплуатации

Поддержка самопрограммирования

Возможности изменять содержимое FLASH-памяти непосредственно из пользовательской программы

I2C/TWI/SMBUS

Последовательные шинные интерфейсы

SPI

Последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса, предназначенный для обеспечения простого и недорогого сопряжения микроконтроллеров и периферии

UART/USART

Универсальный асинхронный приёмопередатчик. Узел вычислительных устройств, предназначенный для организации связи с другими цифровыми устройствами. Преобразует передаваемые данные в последовательный вид так, чтобы было возможно передать их по цифровой линии другому аналогичному устройству

Возможность подключения внешней памяти

Внешняя память данных предназначена для временного хранения информации, используемой в процессе выполнения программы

Интерфейс отладки

Специальный интерфейс, предназначенный для отладки изделия

Количество векторов прерываний и сброса

Вектор прерывания — закреплённый за устройством номер, который идентифицирует соответствующий обработчик прерываний. Векторы прерываний объединяются в таблицу векторов прерываний, содержащую адреса обработчиков прерываний

Каналов 10-разрядного АЦП

Аналого-цифровой преобразователь — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал)

Частота дискретизации АЦП, тыс.отсчетов в сек.

Частота взятия отсчетов непрерывного во времени сигнала при его дискретизации.

Количество встроенных RC-генераторов

Линейные электронные осцилляторные схемы, которые генерируют  синусоидальный выходной сигнал, состоят из усилителя и частотно избирательного элемента – фильтра

Частота встроенного RC-генератора

Частота работы RC-генератора

Количество кварцевых генераторов

Возможное количество внешних кварцевых или керамических резонаторов

Количество умножителей тактовой частоты (PLL)

Устройство, предназначенное для увеличения в целое число  разчастоты подводимых к нему периодических электрических колебаний

Количество 16-битных таймеров

Основные предназначения устройств: строгая привязка ко времени выполнения программы, генерация частоты и прямоугольных импульсов, управление событиями и измерение временных характеристик цифровых сигналов

Каналов ШИМ

Цифровая широтно-импульсная модуляция (ШИМ) приближение бинарного сигнала (с двумя уровнями — вкл/выкл) к многоуровневому или непрерывному сигналу так, чтобы их средние значения за период времени были бы приблизительно равны

Каналов DMA

Канал обмена данными между внешним устройством и памятью без участия процессора

Поддержка языков программирования

Возможность использования ранее созданных фрагментов

Наличие технической и информационной поддержки

Доступность информационных ресурсов, включая описание на разработанный МК и среду отладки

В данной работе для выявления весомых параметров использовались экспертные оценки, в частности метод ранжирования. Были привлечены экспертытрехорганизаций – разработчики предприятий г. Пензы и Пензенской области. Им была предложена таблица параметров (таблица 1). Ранжирование подобных параметров возможно при рассмотрении некоего конкретного круга задач. Возьмем, например, ряд задач, связанных с управлением. В этом направлении разработчикиотмечают как приоритетныеследующие параметры: объём памяти(ОЗУ и ПЗУ), быстродействие, потребление мощности в динамическом и статическом режимах, наличие необходимых интерфейсов.Согласно методу ранжирования значения весовых коэффициентов рассчитываются как:

missing image file,

где λi– значение весового коэффициента, ri – ранг параметра, назначаемый экспертом.

Учитывая данные сведения и опуская вычисления матрицы критериев, важность параметров приобрела следующий вид (в порядке убывания): тактовая частота, объем памяти, рабочий температурный диапазон, количество АЦП и др.

Подобная статистика показывает, что приоритеты параметров могутменяются от типа задач. Учитывая подобные разночтения, в задаче выбора следует использовать аппарат нечеткой логики, варьируярангами параметров.

В многокритериальных задачах оптимального проектирования возникает необходимость объективной оценки важности частных критериев, включаемых в аддитивный, мультипликативный или минимаксный критерии оптимальности.

Данный анализ показывает, какие параметры следует включить в математическую модель задачи выбора, которая также учтет и алгоритм обработки сигналов. В продолжение работы над задачей выбора есть идея сформировать функции принадлежности каждому параметру, выполнить их оценку путем свертки, свести параметры МК и параметры алгоритмов обработки цифровых сигналов в частные критериальные функции. Подобные функции, объединяясь в некий целевой функционал способны отразить объективную картину выбора МК.


Библиографическая ссылка

Башвеев Ю.А., Литвинская О.С. РАНЖИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ В ЗАДАЧЕ ВЫБОРА // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-2. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=12466 (дата обращения: 19.06.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674