Особливості розробки апаратних засобів МК-систем

Застосування однокристальних МК в пристроях керування об'єктами призвело до кардинальних змін в розробці апаратних засобів пристроїв і систем. І справа тут полягає в наступному. Мікроконтролер представляє собою логічний автомат з високою мірою детермінованості, який допускає досить мало варіантів його системного включення. Саме тому типовий склад апаратних засобів ядра будь-якої МК-системи (МК, ППЗП, ОЗП, інтерфейсні ВІС, схеми синхронізації і системного керування) оформляється конструктивно у вигляді одноплатних універсальних програмованих контролерів, які призначені для вбудовування в контур керування об'єктом або процесом. На друкованій платі такої МК-системи є гнізда для встановлення ВІС користувача. На деяких моделях таких плат є ще і так зване “монтажне поле користувача”, на якому він має можливість змонтувати свої специфічні схеми, такі як оптронні розв'язки, АЦП, ЦАП, реле і т.п. Крім того, на платі МК-системи може бути розміщене джерело електроживлення. Якщо розробник покладе в основу виробу, що проектується, такий одноплатний контролер, то він буде позбавлений від необхідності розробляти і супроводжувати конструкторською і експлуатаційною документацією найбільш складну, центральну частину виробу. Як відомо, вага документації на систему автоматичного керування приблизно на порядок перевищує вагу самої системи, а виготовлення і узгодження цієї документації розтягується на роки. При використанні стандартного контролера як комплектуючого системного елемента об'єм документації на апаратурні засоби виробу скорочується в багато разів і може містити тільки документацію на апаратуру сполучення ядра системи з датчиками і виконуючими механізмами об'єкта керування.

Внаслідок цих структурних зсувів об'єм трудовитрат на розробку апаратних засобів виробу постійно зменшується по відношенню до сумарних витрат на розробку і відлагодження прикладного програмного забезпечення. Об'єм проектної документації на апаратні засоби виробу постійно зменшується через все більш зростаюче застосування в апаратурі поєднання інтегральних ЦАП, АЦП та інтерфейсних ВІС. Крім того, у більшості конкретних застосувань для реалізації ядра системи виявляється досить засобів, що містяться в єдиній ВІС мікроконтролера. Об'єм документації на програмне забезпечення виробу має стійку тенденцію зростання через прагнення розробників використати все більш довершені, а отже, більш складні алгоритми керування. У цих умовах основним проектним документом на виріб стає лістинг (роздрук початкового тексту і машинних кодів) прикладної програми МК.

Таким чином, освячений традиціями стереотип мислення, суть якого зводиться до лозунгу “головне – це розробити апаратуру, а програму потім “приліпимо”, виявляється не тільки невірним, але і гарантує невдачу розробки. Поява однокристальних МК ілюструє той факт, що найскладніші та функціонально насичені частини апаратних засобів контролерів в процесі інтеграції переходять з розряду підсистем в розряд комплектуючих виробів. Оскільки ці комплектуючі вироби є складно організованими приладами, що функціонують під керуванням програм, то питома вага прикладного програмного забезпечення МК-систем має стійку тенденцію до збільшення, а питома вага апаратних засобів – до зниження.