Как проектировать электронные схемы - Галле Клод (читать книги TXT) 📗
Иногда на практике применяются подходы, которых теоретически следовало бы избегать, причем они работают, хотя и непонятно каким образом. Конечно, речь не идет о том, чтобы копировать устройства, созданные долгим трудом других людей, с целью извлечения из этого прибыли. Но возможность совершенствовать свои познания — это тоже прибыль, хотя и другого рода.
4. МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ. ИНФОРМАТИКА
Как известно, компьютер не может функционировать без электронных схем, но сегодня все более верным становится и обратное утверждение. С появлением новых совершенных систем симуляции многие электронные схемы можно реализовать исключительно виртуально. Подавляющее большинство печатных плат разрабатывается с помощью специальных программ компьютерного проектирования. Микропроцессоры и особенно микроконтроллеры все чаще используются в качестве стандартных компонентов даже в самых простых и недорогих схемах. Следует отметить, что при улучшении качества и увеличении возможностей стоимость этих компонентов снизилась (их изготовление стало проще и дешевле). Сегодня электронщик должен не только владеть своей специальностью! но и уметь правильно обращаться с новыми компонентами.
СТАНДАРТ ЦИФРОВОГО КОДИРОВАНИЯ ASCII
Код ASCII (American Standard Code for Information Interchange — американский стандартный код для обмена информацией) представляет собой стандарт цифрового кодирования цифровых и буквенных символов. Он используется в файлах, а также при обмене данными между двумя компьютерами или между компьютером и периферийными устройствами. Принцип ASCII прост: прописной букве А, например, соответствует код 65, букве В — код 66 и т. д. При желании можно проверить этот код на компьютере, если при нажатой клавише Alt набирать нужный код на цифровом поле клавиатуры. Соответствующая буква при этом появится на экране. Коды ASCII для распространенных символов приведены в табл. 4.1. Справа от десятичного представления кода (первый столбец) дано его значение в шестнадцатеричной системе счисления.
Примечание: CR: Carriage Return — возврат каретки; LF: Line Feed — следующая строка.
Пустые ячейки соответствуют символам, которые используются в некоторых специализированных системах (например, графические символы, буквы национальных алфавитов или управляющие коды).
СТАНДАРТНЫЕ АТ-КОМАНДЫ
АТ-команды представляют собой стандартные команды, использующиеся в большинстве модемов. Возможности современных модемов огромны. Их стоимость относительно невелика, они все шире используются для связи между компьютерами, в частности через Internet. Используя АТ-команды, можно управлять модемом и без помощи такого совершенного логического интерфейса, как Windows.
Электронная схема на базе микроконтроллера позволяет без труда управлять телефонными соединениями. При этом полностью разрешаются проблемы создания интерфейса и стандартизации. Модем представляет собой устройство сопряжения между блоком с последовательной передачей, соответствующей стандарту RS232, и телефонной сетью. Его назначение (хотя и не единственное) — это передача информации в двоичной форме. Часто модем выполняет функцию автоматического распознавания скорости передачи, что облегчает разработку программного обеспечения. С помощью сигнала длиной в несколько байтов можно включить телефонную линию, набрать номер, получить сообщение о звонках. Короче говоря, разрешается автоматически управлять большим количеством ситуаций.
Ниже представлены часто используемые команды:
Q0 — отображать сообщения о текущем состоянии;
Q1 — не отображать сообщения о текущем состоянии;
V0 — сообщения о состоянии в виде цифрового кода;
V1 — сообщения о состоянии в явном виде;
Х4 — ожидание звукового сигнала перед набором номера и определение занятой линии;
S0 — выбор режима автоматического ответа (S0 — 0 — режим автоматического ответа отключен);
М2 — постоянное включение динамика;
D — запрос на набор номера (за кодом запроса следуют определенные параметры и требуемый номер).
Эти компоненты всегда приводятся в технической документации к модемам. Принцип функционирования прост: команда или группа команд, разделенных пробелами (иногда другими символами), отправляется в форме последовательности ASCII кодов, которая начинается со слова АТ. Например, последовательность AT Z возвращает модем в исходное состояние. По умолчанию модем отвечает отправкой идентичной последовательности, при условии что не должен выдать какую-либо дополнительную информацию. Если модем был сконфигурирован нужным образом, при каждом звонке телефонного аппарата автоматически отправляется слово RING («звонок», англ.).
Некоторые модемы имеют встроенные функции управления речевыми сообщениями, позволяющие выдавать предварительно записанные (в модеме, а не на компьютере) фрагменты и сохранять речевые сообщения заданной длительности (определенное число секунд).
Следовательно, модем способен работать как автоответчик. С его помощью можно также управлять отправкой и получением факсов.
Ниже приведены фрагменты из листинга программы на языке Basic, который легко переводится на машинный язык (язык микроконтроллера). Данная программа предупреждает абонента о том, что ему было оставлено сообщение на автоответчике. С этой целью выполняется вызов абонента по заданному номеру, который может быть номером мобильного телефона (или пейджера). Кроме того, программой выполняются некоторые другие операции, например ведется подсчет количества звонков (чтобы зафиксировать вызовы, которым не удалось запустить автоответчик), а также ограничивается время вызова абонента (чтобы тот не успел снять трубку и не пришлось платить за вызов).
Каждый пользователь может изменить приведенную ниже программу по своим потребностям. Например, удается повысить надежность связи, если настроить модем так, чтобы номер абонента набирался несколько раз, до тех пор пока сообщение не будет получено. При необходимости можно задать условия выхода из программы (нажатие на определенную клавишу, заданное количество звонков и т.д.).
СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
В информационной системе, сколь бы совершенной она ни была, результат выполняемой элементарной операции сводится к наличию или отсутствию на выходе напряжения заданного уровня (что интерпретируется как 1 или 0). Эти двоичные элементы соединяются с другими, образуя слово. Наиболее старые компьютеры, так же как и подавляющее большинство современных микроконтроллеров, манипулируют восьмибитными словами, которые также называются байтами. Новейшие системы работают с 32-битными словами, что наряду с очень высокими рабочими частотами резко расширяет их возможности. Но следует помнить, что даже в эпоху мультимедийных систем элементарные операции все равно сводятся к двоичным вычислениям.
Листинг (текст, написанный на специальном языке) любой программы содержит команды для микропроцессора, а также исходные данные и операторы. Как правило, во всех этих элементах программы используется шестнадцатеричная система счисления. Минимизированная форма записи одного байта состоит из двух знаков, за которыми следует буква Н. Это правило должно строго соблюдаться во избежание путаницы с другим системами счисления. Таким образом, число 48 имеет совершенно другое значение, чем 48Н. Кроме того, шестнадцатеричное число следует обозначать при помощи двух цифр. Например, числа 0Н и 00Н обозначают одну и ту же величину, но список, состоящий из множества чисел, написанных разными способами, при преобразованиях приобретает трудночитаемый вид (рис. 4.1).
