вергиуться изменениям в процессе эксплуатации системы, должно храниться в ППЗУ.

Преимущественное хранение программ в ПЗУ и ППЗУ, имеющих относительно большую емкость и малую стоимость, также представляет собой важную характерную особенность микроконтроллеров. Кроме всего прочего, хранение программ в ПЗУ и ППЗУ существенно повышает надежность работы систем, поскольку информация, записанная в ПЗУ и ППЗУ, не искажается, например, в результате отключения питания или под воздействием сильных электрических и магнитных полей. Даже если по тем или иным соображениям некоторый фрагмент программы помещается в ОЗУ, дубликат его имеет смысл хранить в ПЗУ.

К сказанному можно добавить, что в роли простых микроконтроллеров могут выступать и программируемые логические матрицы. В состав микроконтроллеров могут входить устройства массовой памяти, например для хранения различных справочных данных, таблиц значений функции и т. п. Однако использование устройств массовой памяти, вообще говоря, нетипично для микроконтроллеров. Если онп все же применяются, то по отношению к ним остается справедливым все сказанное в предыдущем разделе.

В состав микроконтроллеров могут входить, наконец, устройства обмена информацией с человеком. Конечно, наличие таких устройств нетипично для современной микроконтроллерной техники. Общая тенденция сейчас состоит в том, чтобы по возможности исключать человека из контура управления, сохраняя за ним лишь функции принятия стратегических решений. Кроме того, порой человек просто не может участвовать в процессе управления из-за психофизиологических особенностей (большое время реакции, невозможность удержать в памяти много значений параметров). Чаще всего при проектировании систем непосредственного цифрового управления на базе микроконтроллеров ограничиваются такими средствами связи с человеком-оператором, как сигнальные лампочки и, возможно, также пишущие машинки, с помощью которых микроконтроллер печатает периодические отчеты о ходе процесса или о количестве и качестве выпускаемой продукции.

Все же в отдельных случаях в состав микроконтроллера могут входить развитые средства обмена информацией с человеком. Для самого последнего времени характерно развитие средств речевой (голосовой) связи. В частности, нашей промышленностью выпускается комплект БИС (серия КР1803) для синтеза речевой информации. Так что появление, например, металлорежущих станков, воспринимающих команды с голоса и голосом же отчитывающихся в проделанной работе, - дело самого ближайшего будущего.

Последняя специфическая особенность микроконтроллеров из числа рассматриваемых в данной книге - это требование к работе в реальном масштабе времени. Иначе говоря, операции по переработке информации в микроконтроллере должны происходить в том же темпе, в котором эта информация поступает от управляемого процесса и в каком она должна потребляться в целях управления. Часто, например, прн управлении ядерным реактором, когда решения должны приниматься в течение миллисекунд, обеспечение работы в реальном масштабе времени представляет собой сложную проблему. Решающими факторами тогда оказываются высокое быстродействие БИС отдельных серий (например, у серии КР1800 длительность одного цикла выполнения операций составляет всего 150 ис) и уже упоминавшееся отсутствие необ-

ходииости тратить ресурсы на работу внутреннего (системного) программного обеспечения.

Развитие техники БИС привело к получению технических параметров, как Сы специально предназначенных для создания микроконтроллеров, а при более широком взгляде на вещи - систем непосредственного цифрового управления. Это - малые габаритные размеры и малая потребляемая мощность, позволяющие создавать встроенные системы с автономным питанием, возможность хранить подавляющую часть программного обеспечения в ПЗУ н ППЗУ в отсутствие (в отличне от ЭВМ) затрат ресурсов на внутреннее (системное) программное обеспечение.

Но не возникло ли у читателя впечатление, что микроконтроллеры - это относительно простые системы, во всяком случае более простые, чем ЭВМ? Это вовсе не так Скажем, микроконтроллер, входящий в состав современного промышленного робота, - сложнейшая система, способная выполнять такие функции, как распознавание зрительных образов, принимать решения на основе процессов обработки информации, объединяемых под общим названием искусственный интеллект . Именно за такими микроконтроллерами будущее.

Сегодня промышленность выпускает микроконтроллеры, следуя одному из трех основных конструктивных решений Первое решение - однокристальные миокрокоитроллеры. Прн этом все оборудование размещается в одном кристалле и соответственно в одном корпусе. Исключение составляют мощные транзисторы шинных усилителей и оптронные устройства электрической изоляции.

Второе конструктивное решение - одноплатные микроконтроллеры. Здесь в состав микроконтроллера входят несколько (обычно не больше десяти) БИС относительно большое число микросхем средней н малой степеней интеграции, составляющих обрамление. Все эти схемы располагаются на одной плате с печатным монтажом, которая в свою очередь соединяется с внешними электрическими цепями с помощью одного или нескольких стандартных разъемов

Третье конструктивное решение - многоплатные микроконтроллеры. Все их оборудование располагается на нескольких платах с печатным монтажом, опять-таки имеющих разъемы Обычно каждая плата специализируется на выполнении определенных функций: процессора, памяти, ввода-вывода и т п

Выбор между однокристальным и многоплатным вариантами конструктивного решения микроконтроллера каждый раз сводится к принятию компромиссного решения Однокристальный вариант обеспечивает наибольшую надежность и наименьшие габаритные размеры В то же время набор функций, выполняемых однокристальным микроконтроллером, всегда ограничен, несмотря на продолжающийся рост степени интеграции. Однокристальные микроконтроллеры могут быть экономически оправданы в том случае, если обеспечивается их массовое применение в одинаковых или хотя бы сходных по выполняемым операциям системах непосредственного цифрового управления. Многоплатный вариант конструктивного решения, обладая несколько меньшей надежностью из-за большого количества паек и разъемов, дает возможность получить конфигурацию технических средств микроконтроллера, наилучшим образом соответствующую конкретному применению.

В результате развития основных идей, связанных с многоплатным решением, появились так называемые комплексы технических средств, т. е. наборы, содержащие большое число (иногда до ста) различных плат, каждая нз которых

специализируется на выполнении ограниченного круга функций и в то же время является совместимой с общей для всего комплекса системой магистралей. Все Это предоставляет возможность собрать из отдельных плат некоторую опти. мальную для данного круга применений конфигурацию. Примером такого комплекса технических средств может служить комплекс технических средств для локальных информационных систем управления КТС ЛИУС 2.

5.4. Проектирование микропроцессорных систем

Знакомство с микропроцессорными комплектами и микропроцессорным! системами состоялось.

Всякое крупное событие в науке в технике, как правило, влекло за собой возникновение новых профессий. Так, автомобиль привел к появлению профес> снн шофера, с появлением ЭВМ возникла профессия программиста. Если в начале 40-х годов нашего века не существовало такого слова программист*, то в наше время во всем мире трудятся миллионы программистов. Один круп, ный ученый высказал даже мнение, что в XXI веке человечество разделится as две группы: одна группа будет программировать, а другая группа - ее развлекать. К счастью для человечества, такой прогноз, как, впрочем, н все че-ресчур радикальные прогнозы, вряд лн осуществится. Мы уже отмечали, что в общем-то мало интересный труд программиста все в большей степени перекладывается на ЭВМ. Есть основания полагать, что в дальнейшем эта тенденция будет расширяться.

Действительно, каких-нибудь 20 лет тому назад все, конечно, знали слово электроника , но при этом у всех ассоциировалось с этим словом нечто такое, что существует лишь в научно-исследовательских институтах. Сейчас обычной стала, к примеру, шариковая ручка или зажигалка с встроенными электронными часами. Обычными становятся игрушки с встроенными микропроцессорами. Самое знаменательное, что как раз шариковые ручки, игрушки и подобные им изделия представляют собой наилучшее поле для внедрения БИС, поскольку здесь возможны поистине массовые объемы выпуска. Из сказанного не надо делать вывод, что между изделиями бытового назначения и, скажем, приборостроением возникает нечто вроде конкуренции в части использования БИС. Одна из главных особенностей электроники состоит в том, что она, по крайней мере сегодня, легко может удовлетворить все потребности в БИС. Если здесь и есть какие-либо проблемы, то они состоят в том, что далеко не все такие потребности выявлены и реализованы.

Сегодня любой специалист, будь он машиностроитель или специалист по сельскохозяйственной технике, приборостроитель, создатель новых игрушек нли медицинского оборудования, должен располагать некоторым минимальным количеством сведений о принципах действия и возможностях БИС. Все то же самое касается и специалистов, занимающихся обслуживанием и ремонтом изделий. Наверное, мы не ошибемся, сказав, что некоторый минимальный объем сведений по электронике должен стать отныне таким же неотъемлемым элементом всеобщего образования, как математика или география.

Для грамотного обращения с БИС совершенно не обязательно знать, что у нее внутри. Это внутри все равно останется недоступным. Достаточно иметь общее представление о принципах действия, возможностях и правилах