Микросхемы M41T0 и M41T80 имеют последовательный интерфейс промышленного стандарта I2C 400 кГц и работают в индустриальном интервале температур от -40º C до +85º C. Производимые в корпусах для поверхностного монтажа, оба устройства работают от источника питания с напряжением от 2 В до 5,5 В при малом потреблении тока. Например, M41T0 потребляет только 900 нА в дежурном режиме и 35 мкА в активном режиме (при типовом питании 3,0 В). M41T80 потребляет 1,5 мкА в дежурном режиме (при типовом питании 3,0 В) и только 30 мкА в активном режиме (при максимальном напряжении питания 3,0 В).
В дополнение к основной задаче хронометрирования, в микросхеме M41T0 есть опция стопового бита генератора для обнаружения ухода частоты тактового генератора из-за уменьшения питающего напряжения. Что касается M41T80, его свойства хронометрирования дополнены программируемым прерыванием по сигналу Alarm с режимами повтора, специальным выводом частоты 32 кГц и программируемым выходным меандром с частотой от 1 Гц до 32 кГц. Специализированный вывод частоты 32 кГц может использоваться для управления микропроцессорами и микроконтроллерами со схемой фазовой синхронизации тактового генератора, которая требует 32 кГц в качестве эталона. Кроме того, этот же вывод может использоваться для тактовой синхронизации микросхем при их работе на режимах с малой мощностью. Вывод 32 кГц рассчитан для условий постоянной работы, но он может быть заблокирован программным обеспечением пользователя.
Функция аварийного сигнала (Alarm) микросхемы M41T80 имеет режим с повторением Alarm от одного раза в год до одного раза в секунду. Функция программирования меандра позволяет программировать его частоту от 1 Гц до 32 кГц с множителем 2.
2.10 Способы подключения SoC-памяти
Микросхема M41T80 легко соединяется по шине I2C 400 кГц с почти любыми микропроцессорами и микроконтроллерами (рис. 2.7), а при добавлении внешнего диода и конденсатора, она может всегда поддержать микроконтроллер при кратковременном отказе питания. Так как шина I2C работает с открытым стоком, то нет проблем по согласованию напряжения между микропроцессором и M41T80 и для развязки по напряжению достаточно использовать один диод. При использовании конденсатора с емкостью 1 Ф и питающем напряжении Vcc = 3,3 В, ожидаемое время обеспечения резервного питания составляет приблизительно 10 дней.
Микросхемы M41T80 выпускаются в малоразмерном корпусе типа SO8. Возможна поставка и в корпусе TSSOP8.
Наиболее простым устройством из серии микросхем SERIAL RTC является микросхема M41T0, разработанная на базе M41T00, M41T0. У этого устройства нет переключателя батареи и программной калибровки часов, но есть функция обнаружения сбоя генератора и интерфейс I2C с 400 кГц.
Микросхема M41T0 при использовании внешнего конденсатора с емкостью 1 Ф при питании в 3,3 В может обеспечить резервное питание продолжительностью до двух недель.
Верхняя батарея для микросхем NVRAM поставляется отдельно и это обязательно надо учитывать при формировании сервисного комплекта к данным схемам.
Рисунок 2.7 – Схема соединения SoC-памяти с микроконтроллером
Таким образом, SoC-память NVRAM отличается, в первую очередь, более высокой интеграцией, наличием встроенного переключателя батареи и возможностью программной калибровки часов, для чего используется программное обеспечение, рассмотренное в третьем разделе квалификационной работы бакалавра.
3. программное обеспечение систем сервисного ОБСЛУЖИВАНИя soc-памяти
Ввиду большого количества фирм-производителей программного обеспечения для SoC-микросхем, в данном разделе дипломной работы, дадим общую характеристику требованиям, удовлетворять которым должны программные продукты для систем сервисного обслуживания встроенной памяти ГАС.
Во-первых, программная среда должна включать полный цикл разработки, начиная от ввода алгоритма, включая процесс отладки и заканчивая программированием кристалла. Разработка программы может быть как на уровне ассемблера, так и на макроуровне с манипуляцией многобайтными величинами со знаком.
Во-вторых, в отличие от программ на классическом ассемблере, программа должна вводиться в виде алгоритма с древовидными ветвлениями и отображаться на плоскости, в двух измерениях. Сеть условных и безусловных переходов должна отображаться графически, в удобной векторной форме. Это к тому же освобождает программу от бесчисленных имен меток, которые в классическом ассемблере являются неизбежным балластом. Вся логическая структура программы должна быть наглядной.
В-третьих, должны быть учтены возможности графических технологий, раскрывающих новые возможности для программистов. Визуальность логической структуры уменьшает вероятность ошибок и сокращает сроки разработки. Появляется такое понятие, как дизайн алгоритма, предполагающее некоторый художественный вкус программиста, в рамках понятия технической эстетики.
В-четвёртых, учитывая нарастающий дефицит времени, как атрибут технологического развития, по сравнению с классическим ассемблером, время на разработку программного обеспечения должно быть сокращено в 3 – 5 раз.
В-пятых, должна поддерживаться автоматическая перекодировка строк ANSI-кодов Windows в коды русифицированного буквенно-цифрового ЖКИ.
В-шестых, среда должна объединить в себе графический редактор, компилятор алгоритма, симулятор микроконтроллера, внутрисхемный программатор. При использовании внутрисхемного программатора микроконтроллер может подключаться к COM-порту компьютера через несложный адаптер, например: три диода и несколько резисторов. Программатор ведет подсчет числа перепрограммирования кристалла, сохраняя счетчик непосредственно в кристалле.
В-седьмых, программная среда должна обеспечивать мониторную отладку на кристалле (On Chip debug), которая позволяет наблюдать содержимое реального кристалла в заданной точке останова. При этом для связи микроконтроллера с компьютером, может использоваться только один вывод, причем по выбору пользователя. Мониторная отладка может быть применена к любому типу кристалла, имеющего SRAM.
И наконец, программное обеспечение должно поддерживать наиболее широкую линейку типов кристаллов и предназначаться для работы во всех операционных системах.
выводы
В процессе выполнения квалификационной работы бакалавра, была достигнута цель работы, а именно: разработаны компоненты инфраструктуры сервисного обслуживания кристалла памяти ГАС.
Для достижения цели работы, были выполнены следующие теоретические этапы:
– дана общая характеристика системы на кристалле;
– очерчены современные тенденции развития;
– приведена номенклатура выпускаемой памяти на кристалле;
При разработке компонентов инфраструктуры сервисного обслуживания SoC-памяти, в соответствии с принципами создания сервисных систем, были получены такие результаты:
– сформирована система сервисной идентификации SoC-памяти;
– составлены инструкции при сервисном обслуживании SoC-памяти;
– разработана система сохранения параметров сервисного обслуживания;
– систематизированы составляющие оценки программирования SoC-памяти, включающие особенности бесконтактных микросхем памяти и особенности супервизоров;
– решена проблем переключения питающего напряжения в процессе сервисного обслуживания;
– приведена архитектура SoC-памяти;
– охарактеризованы типы корпусов;
– раскрыта система реального времени, используемая в SoC-памяти;
– разработаны способы подключения SoC-памяти.
Также, в работе приведены требования к программному обеспечению, создающемуся применительно к задачам сервисного обслуживания систем soc-памяти ГАС.
Из всего вышеперечисленного можно сделать выводы, что стандартные изделия класса SoC обеспечивают комбинацию гибкости проектирования и скорости сервисного обслуживания.
Очевидно, что системы на кристалле, базирующиеся на ASIC, являются, в настоящее время, наиболее рациональным решением в качестве встроенной памяти ГАС. Любая реализованная SoC-память, дешевле самого изысканного программируемого или конфигурируемого решения. Однако, цикл проектирования изделий этого класса сложен и длителен, стоимость разработки и верификации проектов остается высокой.
Несмотря на это, SoC-память, является решением общей проблемы получения малогабаритного, функционально насыщенного, универсального, малопотребляющего класса микросхем, которые помимо всего должны быть реконфигурируемыми и достаточно просты с точки зрения сервисного обслуживания. К тому же, один и тот же тип кристалла SoC может решить несколько задач, например, заменить линейку серийно выпускаемых микросхем памяти с различными периферийными блоками интерфейсного сопряжения.
литературные источники
1. Проектирование и диагностика компьютерных систем и сетей. Бондаренко М.Ф., Кривуля Г.Ф., Рябцев В.Г. и др. К.: НМЦ ВО, 2000. – 306 с.
2. Хаханов В.И., Хаханова И.В. VHDL + Verilog = Синтез за минуты. Харьков: СМИТ, 2007. – 264 с.
3. Парфентий А.Н., Хаханов В.И., Литвинова Е.И. Модели инфраструктуры сервисного обслуживания цифровых систем на кристаллах // АСУ и приборы автоматики. – 2007. – Вып. 138. – С. 83 – 99.
4. Хаханов В.И., Хаханова А.В., Литвинова Е.И. Алгебро-логический метод ремонта встроенной памяти SoC // Відмовостійкі системи. – 2008. – С. 99 – 109.
5. Хаханов В.И. Инфраструктура сервисного обслуживания SoC // Вестник томского государственного университета. – №4. – 2008. – С. 74 – 101.
6. Hahanov V., Kteaman H., Ghribi W., Fomina E. HEDEFS – Hardware embedded deductive fault simulation // Proc. volume from the 3-rd IFAC Workshop, Rydzyna, Poland, 2006. – P. 25 – 29.
7. Федотов Я., Щука А. Система на кристалле // Электронные компоненты. – 2001. – №2. – С. 3 – 5.
8. Mixed-Signal ASIC Solutions // AMI Press, 2000. – 86 p.
9. System-on-Chip // micron AG Press, 2000. – 104 p.
10. Analog and Mixed-Signal ASICs // PREMA Semiconductor Press, 2000. – 208 p.
11. ASIC: Парад технологий. (Пер. О.Александрова) // Chip News. –2000. – №9. – C. 8 – 11.
12. Кривченко И. Системная интеграция в микроэлектронике – FPSLIC // Chip News. – 2000. – №3. – С. 4 –10.
13. Кривченко И. Системная интеграция в микроэлектронике - FPSLIC. Часть 2: FPSLIC – вопросы и ответы // Chip News. – 2000. – №4. –С. 62 – 64.
14. Королев Н. ATMEL FPSLIC – элементная база XXI века // Chip News. – 2001. – №1. – С. 16 – 19.
15. Золотухо Р. System Designer – пакет для разработки устройств на основе FPSLIC // Chip News. – 2001. – №2. – С. 8 – 14.
16. Золотухо Р., Кривченко И. Конфигурируемая система на кристалле Е5 – первое знакомство // Компоненты и технологии. – 2001. –№1. – С. 26 – 29.
17. Программируемые приборы класса "система-на-кристалле" для встраиваемых применений // Компоненты и технологии. – 2001. – №2. – С. 13.
18. Методические указания к дипломному проекту для студентов специальности 8.091402 «Гибкие компъютерные системы и робототехника» Упоряд. В.В. Токарев, О.М. Цимбал. – Харьков: ХНУРЭ, 2003. – 40 с.
19. Державний стандарт України. ДСТУ 3008-95. Документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення. Чинний від 01.01.96. – К.:Держстантдарт, 1995. – 60 с.
20. ГОСТ 2.105-2001. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. – М.: Из-во стантдартов, 2001. – 76 с.
21. Единая система конструкторской документации: Справ. пособ. / С.С. Борушек А.А. Волков, М.М. Ефимова и др. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 352 с.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
