1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
В данном проекте разрабатывается аппаратно-программный комплекс, предназначенный для отладки цифровых устройств. Поэтому необходимо предъявлять требования, как к аппаратной составляющей комплекса, так и его программному обеспечению.
Аппаратная часть АПКОЦУ должна выполнять следующие функции:
считывание логических уровней цифровых сигналов одновременно по 8 каналам и передача полученных данных в ПЭВМ;
выдача заданных последовательностей цифровых сигналов одновременно по 8 каналам.
Программное обеспечение АПКОЦУ для ПЭВМ должно выполнять следующие функции:
предоставление интерфейса для отображения цифровых последовательностей на экране компьютера поступающих и выдаваемых цифровых сигналов;
внесение и редактирование данных в соответствии, с которыми аппаратная часть будет выдавать последовательности цифровых сигналов;
присваивание каждому сигналу своего имени;
выполнение логических операций (NOT, AND, OR, XOR) над двумя любыми выбранными сигналами с отображением полученного результата.
При возникновении сбоев в аппаратном обеспечении, включая аварийное отключение электропитания, система должна сохранять свою работоспособность после устранения сбоев и корректного перезапуска аппаратного обеспечения (за исключением случаев повреждения рабочих носителей информации с исполняемым программным кодом).
Система должна обеспечивать корректную обработку аварийных ситуаций, вызванных неверными действиями пользователей, неверным форматом или недопустимыми значениями входных данных. В указанных случаях система должна выдавать пользователю соответствующие аварийные сообщения, после чего возвращаться в рабочее состояние, предшествовавшее неверной (недопустимой) команде или некорректному вводу данных.
Экономический эффект от внедрения аппаратно-программного комплекса заключается в сокращении:
затрат времени, необходимых на обнаружение неисправности в анализируемой цифровой схеме;
стоимости аппаратно-программных средств, применяемых для анализа и генерации цифровых сигналов, т.к. данный комплекс совмещает анализатор и генератор цифровых сигналов.
АПКОЦУ должен быть легок в использовании, настройке и эксплуатации, предоставлять простой и интуитивно понятный интерфейс управления. При разработке интерфейса программного обеспечения необходимо ориентироваться на стандартные программы ОС семейства Windows.
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВАРИАНТОВ СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСА
Комплексы для отладки цифровых устройств, представленные в виде ЛАГ, могут быть выполнены либо в виде отдельных приборов, либо в виде плат расширения для ПЭВМ.
ЛАГ, выполненные в виде приборов, обладаю большим числом каналов (до 32), высокой частотой записи (до нескольких гигагерц), множеством способов синхронизации и широким спектром функциональных возможностей (т.к. зачастую включают в себя цифровой осциллограф, и имеют возможность переносить информацию на носители). Кроме временных диаграмм подобные ЛАГ способны расшифровывать протоколы передачи данных и переводить машинные команды обратно в листинги кода. Подобная профессиональная измерительная аппаратура, например, выпускаемая под маркой Techtronics и Adgilent, не по карману не только радиолюбителю-разработчику, но даже и не очень крупным фирмам (MMDS05 фирмы Motorola стоит 100 тыс.руб.), поэтому далее будем рассматривать только ЛАГ, выполненные в виде плат расширения.
В связи с высокой стоимостью профессиональной аппаратуры получили распространение ЛАГ, выполненные в виде периферийных устройств или плат расширения для персональных компьютеров.
Устройства ввода логических сигналов выполнены в виде встраиваемых плат или внешних устройств, осуществляющих обмен с компьютером через параллельный порт. Это существенно уменьшает стоимость изделия, не ухудшая его характеристик. В тоже время появление новых микроконтроллеров с богатым набором периферии и поддержкой высокоскоростного канала обмена данными (USB) с компьютером не требующих дополнительных источников питания позволяют создать компактное устройство сочетающие в себе все выше перечисленные функции по очень низкой цене. Настройка системы и визуализация собранной информации производятся программной оболочкой, причем высокая производительность ПК не обязательна.
Модульное построение программного обеспечения, а также возможность добавления в ПК дополнительных плат ЛАГ делают систему гибкой и легко адаптируемой к конкретным задачам диагностики цифровых устройств. Это позволяет использовать ее как законченное устройство (ЛАГ) или как базовое средство для разработки систем цифровой диагностики «под ключ».
Несомненно, ЛАГ является незаменимым средством при отладке цифровых схем. Данный продукт имеет спрос как среди предприятий, занимающихся разработкой и ремонтом цифровых устройств, так и среди широкого круга радиолюбителей. Сейчас в Интернете можно найти великое множество схем плат расширения (аппаратная часть ЛАГ) с использованием буферных формирователей, микроконтроллеров (PIC, AVR, серии 8051 и т.д.) и программируемых логических интегральных схем (Xilinx, Altera и др).
Ниже рассмотрены существующие аналоги проектируемого комплекса (на основе микроконтроллеров и шинных формирователей), а также проведен анализ современных тенденций в построении их аппаратной части и организации передачи данных.
|