Системы сбора и обработки информации, построенные на базе стандартных компьютеров
Применение универсальных компьютеров для целей измерения и управления, их достоинства и недостатки
Для построения измерительных и управляющих приборов и систем могут быть использованы разные микропроцессорные системы - микроконтроллеры, компьютеры, построенные на микропроцессорах с оригинальной архитектурой и компьютеры, совместимые с какой - либо из стандартных серий, самой распространенной из которых является серия IBM PC совместимых компьютеров. Причем эти компьютеры могут быть как в обычном, всем привычном, исполнении с набором стандартных устройств - клавиатура, дисплей, принтер, дисковые накопители в исполнении desktop - настольном или notebook - переносном; так и в промышленном с нестандартными устройствами ввода-вывода, с электронными дисковыми накопителями и способный работать в жестких условиях эксплуатации.
На чем может быть основан выбор того или иного варианта построения измерительной системы?
- Стоимость -однокристальные микроконтроллеры самые дешевые - цена самых дешевых четырехразрядных микроконтроллеров составляет порядка 0.05$, восьмиразрядных 0.5$, шестнадцатиразрядных - 5$; цена встраиваемых PC более 500$, а с типичным комплектом устройств ввода-вывода более 1000$. Системы на универсальных микропроцессорах с оригинальной архитектурой занимают промежуточное положение.
- Энергопотребление- специальные микромощные однокристальные контроллеры потребляют менее 1500 мкВт, типичное значение - 0.5...2.5 Вт, PC совместимые компьютеры - 5-10 Вт минимум, нестандартные универсальные компьютеры - ближе к микроконтроллерам.
- Вычислительная мощность - быстродействие микроконтроллеров, как правило, самое низкое, равно как и объем используемой памяти - для контроллеров - это 0.1...1К ОЗУ и 1...100 К ПЗУ, компьютеров - ОЗУ - 512К...32М, ПЗУ - 1...16М.
- Габариты- собственно микроконтроллер представляет собой одну микросхему и зачастую устанавливается на одну плату с другими функциональными блоками прибора, законченный же управляющий многофункциональный блок на основе микроконтроллера имеет размер 30 х 75 х 110 мм. IBM PC совместимые компьютеры промышленного применения имеют размер меньше стандартного офисного, но все равно с источником питания это порядка 200 х 100 х 120 мм.
- Удобство программирования и отладки- прямое программирование микроконтроллеров чрезвычайно сложно, поэтому для программирования контроллеров используются довольно сложные системы программирования и отладки, моделирующие их работу и позволяющие добиться приемлемого уровня сервиса. Однако даже при их использовании достаточно велик риск неполного учета всех особенностей реальной работы проектируемого устройства или алгоритма. IBM.
PC совместимые компьютеры даже в самом экзотичном исполнении обычно работают под управленьем стандартных операционных систем, поэтому при подключении к ним стандартных устройств ввода вывода (клавиатура, дисплей, дисковод) работа с ними не отличается от работы со стандартными офисными компьютерами. Специализированные платы ввода вывода информации для таких компьютеров - устройства связи с объектом (УСО) можно диагностировать и отлаживать, подключая их непосредственно или с помощью простейшего переходника к обычному персональному компьютеру.
По результатам данного сравнения можно сделать вывод, что системы на базе универсальных компьютерах следует применять в тех случаях, когда становится важным высокая вычислительная мощность микропроцессорного блока, или же программу в нем требуется часто видоизменять, а к массогабаритным и энергетическим параметрам не предъявляются высоких требований. При этом в качестве универсального компьютера может использоваться как стандартная PC в нормальных условиях эксплуатации, так и промышленный встраиваемый компьютер, между которыми имеется полная программная совместимость.
