Особенности разработки аппаратурных средств МК-систем

Применение однокристальных МК в устройствах управления объ-ектами привело к кардинальных изменениям в разработке аппаратурных средств устройств и систем. И дело здесь заключается в следующем. Микроконтроллер представляет собой логический автомат с высокой степенью детерминированности, который допускает очень немного вариантов его системного включения. Именно поэтому типовой состав аппаратурных средств ядра любой МК-системы (МК, ППЗУ, ОЗУ, интерфейсные БИС, схемы синхронизации и системного управления) оформляется конструктивно в виде одноплатных универсальных прог-раммируемых контроллеров, которые предназначены для встраивания в контур управления объектом или процессом. На печатной плате такой МК-системы имеются гнезда для установки БИС пользователя. На некоторых моделях таких плат имеется ещё и так называемое "монтажное поле пользователя", на котором он имеет возможность смонтировать свои специфические схемы, такие как оптронные развязки, АЦП, ЦАП, реле и т.п. Кроме того, на плате МК-системы может быть размещен источник электропитания. Если разработчик положит в основу проектируемого изделия такой одноплатный контроллер, то он будет избавлен от необходимости разрабатывать и сопровождать конструкторской и эксплутационной документацией самую сложную, центральную часть изделия. Как известно, вес документации на систему автоматического управления примерно на порядок превышает вес самой системы, а изготовление и согласование этой документации растягивается на годы. При использовании стандартного контроллера в качестве комплектующего системного элемента объем документации на аппаратурные средства изделия многократно сокращается и может содержать только документацию на аппаратуру сопряжения ядра системы с датчиками и исполнительными механизмами объекта управления.

В результате этих структурных сдвигов объем трудозатрат на разработку аппаратурных средств изделия постоянно уменьшается по отношению к суммарным затратам на разработку и отладку прикладного программного обеспечения. Объём проектной документации на ап-паратурные средства изделия постоянно уменьшается из-за все более широкого применения в аппаратуре сопряженных интегральных ЦАП, АЦП, и интерфейсных БИС. Кроме того, во множестве конкретных при-менений для реализации ядра системы оказывается достаточно средств, содержащихся в единственной БИС микроконтроллера. Объём документации на программное обеспечение изделия имеет устойчивую тенденцию роста из-за стремления разработчиков использовать все более совершенные и, следовательно, более сложные алгоритмы управления. В этих условиях основным проектным документом на изделие становится листинг (распечатка исходного текста и машинных кодов) прикладной программы МК.

Таким образом, освященный традициями стереотип мышления, суть которого сводится к лозунгу "главное - это разработать аппаратуру, а программу потом "прилепим", оказывается не только неверным, но и гарантирует неудачу разработки. Появления однокристальных МК иллюстрирует тот факт, что все более сложные функционально насыщенные части аппаратурных средств контроллеров в процессе интеграции переходят из разряда подсистем в разряд комплектующих изделий. Так как эти комплектующие изделия являются сложно организованными приборами, функционирующими под управлением программ, то удельный вес прикладного программного обеспечения МК-систем имеет устойчивую тенденцию к увеличению, а удельный вес аппаратурных средств - к снижению.