Собираюсь Переходить От Дискретной Логики К Микроконтроллерам

[DJ_Quake]

Прошу ногами не пинать. Итак, я с детства (с 1985-го года) занимаюсь радиоэлектроникой, по образованию физик, работаю в маленькой научно-исследовательской оптическо-лазерной лаборатории аспирантом-инженером, на мои единственные плечи возложен физический эксперимент, а это прежде всего автоматизация эксперимента во всех проявлениях. До сего момента всякие простые вещи делал на дискретной логике - типа K1533, но появляются текие проекты, где на такой логике уже невозможно работать в виду сложности схем либо ограничению быстродействия - например 15 дискретных микросхем - это уже не кузяво, + работал только с LPT портом для автоматизации, с Исой решил не связываться, хочу работать с USB портами.

В связи с этим вопрос, с какими микроконтроллерами лучше начинать связываться-знакомиться, я искал по интренету информацию на эту тему, но всё довольно смутно: пишется, что рекомендуется начинать с АВР, потому что они дешёвы, просты, функциональны. Про Арм сказано, что они дорогие. про Пик - сложнее, чем АВР, потому не рекомендуется. про ПЛИС не совсем понятно...

итак, мои задачи и возможности:

В рамках лаборатории можно тратить около 30-50 долларов на проект, возможно больше, если это оправдано (государство нас финансирует, а свои кровные платить в размере 100 долларов как-то не хочется).

есть желание изучать микроконтроллеры, потому что с годами пришло понимание, что на дискретной логике протяну ноги, никакого роста самим над собой нет, в общем мотивация есть.

умею программировать на:

C (писал в своё время даже резидентные программы, синтаксические анализаторы, кучу математических программ, т.е. очень уверенно себя чувствую в этом языке),

C++(ООП тоже владею, правда не так хорошо, чтобы браться за огромные проекты, но более-менее разбираюсь в классах, наследовании, и.т.д.),

ASM для DOS (команды типа mov Ax, BX меня не пугают, в своё время много лабораторных на эту тему были, да и для С критические моменты я пишу на АСМ), ну и кроме того Pascal, Basic, PHP, JavaScript.

Никогда не программировал COM-порт.

Какие нужны задачи.

В основном это задачи связанные с измерением оптических спектров, временных параметров, быстропротекающих процессов, то есть нужно с точностью не хуже одного процента измерать ток с ФЭУ (фотоэлектронного умножителя), заводить это в компьютер с высокой скоростью (не менее 100 000 отсчётов в секунду, желательно больше, потому что собираюсь работать с модуляцией оптических пучков), управлять шаговыми двигателями приводов спектрофотометров, управлять шаговыми двигателями, которые передвигают образцы, возможно, управлять высоким напряжением (порядка 2 киловольт) на ФЭУ.

и вторая задача - измерять спектры комбинационного рассеяния методом счёта фотонов, то есть по сути считать электрические импульсы с высокой частотой счёта не менее 200 Мгц, а то и 1 ГГц, считать их, одновременно измеряя время прихода каждого импульса, заводя эту информацию в компьютер, например снять подряд 1000 выборок с интервалом 5 нс по принципу попал электрический импульс в окно длиной 5 наносекунд (1), или нет (0), т.е. поиметь эти 1000 бит и завести их в компьютер до следующего запуска схемы (нечто вроде FIFO буфера).

ещё хотелось бы научиться работать с ПЗС матрицами, короче говоря, с матрицами или линейками оптических элементов для создания современного спектрометра, который снимает спектр моментально, а не методом развёртки,

возможно, понадобится работать с параллельными низкоразрядными АЦП сверхвысокого быстродействия, и результаты их деятельности тоже заводить в компьютер.

Вот такой круг задач в обозримом будущем, Есть, конечно вариант купить готовые платы сбора, но цены на них слишком высоки для нас, поэтому придётся делать это самому. И в связи с этим вопрос, с каким типом процессоров лучше связываться. Пока что импонируют Арм-ы, но я читал, что они дорогие. Так ли это? легко ли мне будет с вышеуказанным багажом знаний разобраться с Армами? (соорудить частотомер на дискретной логике для меня элементарно, но печатка с 20-ю микросхемами - штука неприятная)

Был бы очень признателен за советы и рекомендации, какую ветку микроконтроллеров мне выбрать, чтобы потом не переучиваться, важнее всего быстродействие, а потом цена и простота освоения. Если с АВР легко перейти на Армы, без значительных усилий, то это вариант. Я думаю, что наверное, для моих задач нужны Армы, но справлюсь ли я сходу с ними, нужен ли промежуточный шаг в виде Пик, АВР и.т.п.? или е сразу нбраться за изучение АРМ-ов?

Спасибо за внимание, если прочитали мой пост

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[svip]

Я бы посоветовал сначала изучить AVR микроконтроллеры.

Сам только недавно занялся этим делом и уже пру приборов на них спаял

В изучении довольно легки. ДА и все вышеперечисленное можно реализовать на AVR

Программирую на си в програмке CodeVisionAVR, ей же и прошиваю контролеры.

(ее можно скачать в нете демо версию) или погу подкинуть уже крякнутую без ограничений.

Программаторов для avr - куча разных. начинал шить я программатором "5 проводков на lpt порт", щас же купил себе usb программатор. хотя можно было и его самому спаять - ничего сложного.

Линейка контроллеров avr - довольно большая. и по цене и по переферии можно выбрать подходящее.

Вот например последний девайс мой - гастростимулятор для больницы. делал на ATMEGA8 (стоит 1,5-2$)

на ней собран генератор (0,05 герц) + повешены кнопки для изменения длительности воздействия и семисегментный дисплей. для отображения минут воздействия и паузы.

+ юзал на ATMEGA16 (можно и ATMEGA8) встроенный АЦП - делал типа осцилографа.

Вобщем мой совет - юзай AVR, чем смогу - помогу.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[bekor]

Вобщем мой совет - юзай AVR,

Правильно !!!!

Я бы тожесамое посоветовал

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Zer]

Не. Если собираешься работать со сложной переферией типо ЦАП, АЦП, USB и т.д., юзай процессор типо MSP430. Это от Texas Instruments. Неплохие камни за разумную цену.

А вообще поковыряй оное. Может и такие высокочастотные найдёшь.

[svip]

переферией типо ЦАП, АЦП, USB и т.д

есть и в контроллерах avr

USB можно програмно замутить или использовать юсб-мост, или даже в линейке есть контроллеры, на борту которых уже есть юсб.

[my504]

Я хоть и пикоман, но рекламой заниматься не буду. Задачи, уважаемый автор топика, Вы поставили перед собой ОЧЕНЬ амбициозные. Вызывает уважение. На мой взгляд, нужно начинать с другого конца. Каждая из обозначенных Вами задач будет иметь оптимальное решение в РАЗНЫХ контроллерах. Например АРМы и дсПИКи расчитаны на обработку сигналов (вектора, комплексные величины, многомерные матрицы...), а есть на которых удобно делать шаговые двигатели (спецпериферия типа ШИМ и т.п.)

ПОЭТОМУ, предлагаю Вам взять, для начала, не самую сложную и скоростную задачу и попытаться ее здесь изложить. Многомерный мозг форума накидает Вам КОНКРЕТНЫХ идей, а Вы, как на тендере, отберете, что по уму и по душе. Ну и по средствам. Не пытай тесь специализироваться. Почти все симулируется в БЕСПЛАТНОМ ПО. У Вас будет возможность принять решение до траты денег.

[ss85]

...

Например АРМы и дсПИКи расчитаны на обработку сигналов (вектора, комплексные величины, многомерные матрицы...), а есть на которых удобно делать шаговые двигатели (спецпериферия типа ШИМ и т.п.)

...

От части с Вами соглашусь. Но для задач, обозначеных ранее (5 нс на итерацию), подойдет разве что ПЛИС (обслуживамние аналоговой части, памяти и пр.) и то не каждый, еще желательно добавить DSP (быстрые вычмсления с плавающей запятой, sin, cos, пр.) и переферийный контроллер (вывод на консоль, дисплей, USB, управление двигателями пр.).

А вот с чего начать, то как по мне лучше всего AVR, хотя я начинал с PIC и x51. Но вне зависимости от типа контроллера, начинать нужно с изучения его асма.

Из IDE для AVR, могу посоветовать:

1. ASM/C - AVRStudio - полностью бесплатная, предоставляется Atmel, часто обновляется, поддерживает все фирменные программаторы;

2. C/C++ - IAR

[Migray]

Если собираешься работать со сложной переферией типо ЦАП, АЦП, USB и т.д., юзай процессор типо MSP430. Это от Texas Instruments. Неплохие камни за разумную цену.

Не сказал-бы что MSP430 за разумную цену, хотя камни действительно не плохие. Отрадно что про данное семейство здесь знают.

MSP430F149 был моим последним процом, после которого я перешел на NEC

У техасцев мне не понравилась разводка кристалла, кривовато на мой взгляд, в области АЦП.

Да и цена раза в 1,5 выше аналогичного 16-битного от NEC.

Изменено 16 октября, 2007 пользователем Migray

[Migray]

и вторая задача - измерять спектры комбинационного рассеяния методом счёта фотонов, то есть по сути считать электрические импульсы с высокой частотой счёта не менее 200 Мгц, а то и 1 ГГц, считать их, одновременно измеряя время прихода каждого импульса,

<кусь>

Я думаю, что наверное, для моих задач нужны Армы, но справлюсь ли я сходу с ними, нужен ли промежуточный шаг в виде Пик, АВР и.т.п.? или е сразу нбраться за изучение АРМ-ов?

Если брать АРМ, то минимум 9, хотя со второй задачей МК сам не справится. Правильно ss85 писал, или ПЛИСина быстрая, или логика, но что-то должно считать импульсы от фотонов с большой скоростью.

АРМ 7 далеко не самый правильный выбор. Советую прочитать статью ARM7 или V850 — какое ядро выбрать?

По крайней мере будет о чем подумать.

Начинать я советую с NEC, особенно при таком спектре задач.

Дело в том, что переход с AVR на ARM - по сути изучение нового проца. Там все другое.

NEC обеспечил возможность быстрого перехода с проца на проц.

Во всех линейках, 8-, 16- и 32-битных процах естественно разные ядра и система команд.

Но вся базовая периферия, ввод/вывод, таймеры, АЦП называются и программируются одинаково.

Если писать программу на Си, то переделки будут только в таймере, если конечно 32-битное ядро тактировать с максимальной для него частотой. Если частоту кварца не менять и все временные задержки формировать таймерами, то и переделывать нечего.

Более того, многие процы в одинаковых корпусах имеют одинаковое расположение выводов, вне зависимости от разрядности ядра. Так что иногда и плату переразводить не приходится.

По крайней мере при смене задач такое решение периферии и единая среда программирования (IAR) позволит не терять времени понапрасну.

И стоимость NEC низкая, во всяком случае в крупных городах России.

Надежность NEC вообще вне конкуренции.

А если потребуется пройц для очень быстрой задачи, то можно у NEC и такой найти, 400 MIPS при 200 МГц тактовой частоты.

Или заказной асик на ARM9 со своей специфичной периферией, т.е. отпадает надобность в ПЛИСине.

Хотя это решение дешевым не назовешь, в отличии от других МК NEC

У меня пока проектов под заказной проц не нашлось.

P.S. О линейке МК для управления двигателями пока не говорю, это сама по себе тема для небольшой статьи.

Да и моя слабость, эти МК, особенно для приборных панелей

P.P.S. Будут вопросы - милости прошу в тему Микроконтроллеры Nec

Изменено 17 октября, 2007 пользователем Migray

[DJ_Quake]

Всем огромное спасибо!

но, увы, пока что, я так понял, ситуация похожа на Лебедя, Рака и Щуку

Мне показалась резонной мысль, что перечисленные задачи стоит делать на разных типах микроконтроллеров.

я попробую более точно выставить приоритеты и описать задачи.

самая важная задача:

Измерение тока/напряжения не менее 10, а лучше 12 бит (эффективных) в измерительной аппаратуре с частотой повторения выборки 100 килогерц. Я так понимаю, из прочитанного , что для этих целей лучше всего подходит АВР.

к этой же задаче забыл добавить - одновременное измерение температуры печки 20-800 градусов цельсия, точность не хуже 1 градуса. и управление током нагрева печки - чтобы эта температура не плавала, а держалась постоянной в районе 1 градуса (я так понимаю, надо написать некое численное моделирование процесса теплообмена для двух параметров - температура на входе, время, и на выходе - нечто пропорциональное току обмотки печки (печка небольшая: ватт 200)).

снятие около 1000 бит последовательности импульсов типа попал-не попал с временем выборки порядка 5 нс, и ввод в компбютер - вторая важнейшая задачаб частотата таких серий выборок - 8 килогерц - и всё бы вводить в компьютер.

Возможна ли реализация этой задачи на основе АВР с ПЛИС? До этого я думал сделать это с применением ЭСЛ-логики на основе десятка К1500ИР141, которые образуют многоразрядный сдвиговый регистр, правда, разрядность будет зависеть от моей лени . Сотрудник, работавший до меня использовал для этих целей ЭСЛ совковые микросхемы, но, я так понимаю, это можно забыть как страшный сон с применением ПЛИС?

третья задача (гораздо менее приоритетная на этом этапе) - работа с ПЗС-матрицами или линейками на 3000 элементов. Какой тип микроконтролллера лучше для этих задач? я тут даже уже ничего не могу предположить

ещё немаловажный момент - во многом выбор микропроцессора определяется доступностью тех или иных микросхем, так, например, я расчитываю на _http://www.imrad.com.ua - пожалуй, единственный из известных мне поставщиков в Киеве, у которого большой выбор. Это я про процессоры NEC - В ветке про них читал, что есть проблемы с их приобретением.

Теперь о программах симуляции есть вопрос....

Я пробовал ORCAD 15.6, но только промучился с ним три дня - какой-то он капризный и интуитивно непонятный.

сейчас установлен Proteus SP4 (последняя из доступных не бета- версий). Правильный ли это выбор программы для изучения? Я читал, что эта программа позволяет провести весь процесс создания - от принципиальной схемы до монтажа и даже трёхмерногой визуализации.

Ещё раз огромное спасибо за помощь!

Изменено 17 октября, 2007 пользователем DJ_Quake

[NebsteR]

...Proteus SP4 (последняя из доступных не бета- версий). Правильный ли это выбор программы для изучения? Я читал, что эта программа позволяет провести весь процесс создания - от принципиальной схемы до монтажа и даже трёхмерногой визуализации.

да, это так, но полностью доверять протэусу не стоит, особенно на таких частотах... здесь про это более подробно http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=18830 (больше инфы в топиках по ссылкам в первом посте)

[DJ_Quake]

да, это так, но полностью доверять протэусу не стоит, особенно на таких частотах... здесь про это более подробно http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=18830 (больше инфы в топиках по ссылкам в первом посте)

Имеется в виду это?

---------------------------------------------------

поработал в протеусе, как понял полной реальноси там не достичь...элементарно не могу собрать генератор на одном сопротивлении и на конденсаторе и трех инверторах, что реальные характеристики настроить нельзя никак? как можно собрать обычный ключ на транзисторе? что цепляеш базу напрямую, что через сопротивление, и в калектор тоже самое.... не учитываеться ничего, хоть ставь на ттл 150 ватный транзистор, он открывается и все работает как положено, хоть цепляй 100 ватную лампочку в транзисмтор типа кт315 тоже работает...это же совсем не реальные схемы...есть ли более подробный мануал по разработке принципиальных схем в isis? спасибо

и еще... как можно в осцилографе (в протеусе) увеличить развертку? ато ставиш временной интервал побольше и как на радаре, тока следиза затуающим следом от луча нифига не видно толком

-----------------------------------------------------

[NebsteR]

вот, я тут че-то понастраивал в осцилогрофе, и след не затухает, на левой половине экрана он виден постоянно и перемещается по правой, заполняет её и начинает с пустой правой части, я просто для пробы подключил генератор синуса 220в/50Гц к каналу А... как че получилось - точно не знаю, прилагаю скрин осцилогрофа...

[DJ_Quake]

ну ладно, это я ещё посмотрю но недаром же они сервиспаки выпускают и новые версии.... впрочем, это уже оффтоп..

[my504]

ну ладно, это я ещё посмотрю но недаром же они сервиспаки выпускают и новые версии.... впрочем, это уже оффтоп..

По протеусу нужно распахивать казус.ру Их курирует Тень, а он сейчас работает в Британии в Лабцентре...

PS Когда я говорил о бесплатном ПО, я не имел ввиду Proteus...

Изменено 17 октября, 2007 пользователем my504

[Zer]

есть и в контроллерах avr

USB можно програмно замутить или использовать юсб-мост, или даже в линейке есть контроллеры, на борту которых уже есть юсб.

Поэтому и предлагаю MSP.

Не сказал-бы что MSP430 за разумную цену, хотя камни действительно не плохие. Отрадно что про данное семейство здесь знают.

MSP430F149 был моим последним процом, после которого я перешел на NEC

У техасцев мне не понравилась разводка кристалла, кривовато на мой взгляд, в области АЦП.

Да и цена раза в 1,5 выше аналогичного 16-битного от NEC.

Да, вроде не жаловался... А типо F133 сэмплами заказывал.

Более нравится MSP430F449. Там и драйвер ЖКИ и ЦАП.

[Migray]

Там когда надо 2 кварца, была разок такая задача, тот который возле АЦП сигнал пачкает.

Кардиосигнал и так зашумлен нехило, а тут еще кварц молотит

Хотя на задачах, где кварц один, выделяешь аналоговой части свой кусок "земли" и работаешь без особых проблем.

У NEC кварцы в одной стороне, аналоговая часть совсем в другой.

Драйвер ЖКИ у NEC тоже есть, правда пока в 8- и 32-битных ядрах, 16-разрядная линейка относительно новая.

И цену америкосы задрали, японцы гуманнее

Правда это касается России.

В странах бывшего союза один официальный дилер NEC, поэтому в Украине, Белорусии и других бывших республиках работают посредники, которые свой процент накручивают

Хотя главные, на мой взляд, преимущества NEC не цена, а надежность и защищенность ядра вкупе с легкостью освоения и перехода с ядра на ядро.

Совместимость реальная, не надо думать, а как-же в новом проце эту периферию программировать.

Хотя я сам пару лет к ним присматривался, все никак не мог решиться.

А сейчас не могу понять, а что-же меня кроме моей лени останавливало?

Изменено 17 октября, 2007 пользователем Migray

[DJ_Quake]

А можно подробнее про фактор надёжности? как это проявляется?

[my504]

Флеш у неков сильно долгоживущий... Что да, то да...

[Migray]

А можно подробнее про фактор надёжности? как это проявляется?

Статья выложена в 9 посте.

Когда я ее первый раз увидел, то ухмыльнулся, типа реклама.

Тем более что там про 32-разрядные, а меня на тот момент 8-разрядные больше интересовали.

Отложил, даже недочитав, хотя с NEC уже был знаком.

Но когда знакомый попросил помочь с бортовиком от мерса, который эти проклятые немцы перевели на NEC с мотороллы, вот тогда вспомнил все про надежность защиты

Что касается надежности в условиях помех, то тут опыта очень много.

ПИКу приходилось ставить на отдельной плате, перпендикулярно силовой, а NEC в подобной разработке стоит в паре сантиметров от силовых ключей, на той-же плате и замечательно себя чувствует.

Причем разработчиков силы, которые попробовали NEC, вернуть обратно на мотороллу или ПИКу уже невозможно.

Атмел у силовиков уже давно не применяется.

Сами атмегу один раз попробовали применить, переплевались, хотя к их 51-м претензий не было.

Кстати у NEC есть своя лаборатория электромагнитной совместимости, далеко не каждый производитель чипов таким может похвастаться, вот результаты испытаний конкретного проца можно запросить, правда не любителю а крупному клиенту. Они все есть, только не в свободном доступе.

[DJ_Quake]

Спасибо за ответ! защита от помех тоже немаловажный фактор в моей ситуации, поскольку работающие рядом силовые блоки промышленных лазеров с тиратронами типа ТГИ-3000 создают немалый уровень ЕМП помех.

есть вот такой вопрос: если сравнить по тактовой частоте самый быстрый НЕК и самый быстрый АРМ, что получится? ну и какая будет примерная стоимость таких микроконтроллеров?

[Migray]

Сравнивать по частоте некорректно.

Для этого есть специальные организации, тесты, единицы производительности, Dhrystone MIPS например.

Даже NEC в зависимисти от ядра показывает разную производительность, в зависимости от структуры и конвейера. Ядро V850E на частоте 64 МГц показывает 90 MIPS, т.е. 1,5 MIPS на МГц,

а V850E2 на частоте 200 МГц - 400 MIPS, уже 2 MIPS на МГц

А по ценам - берешь сводную таблицу в теме Микроконтроллеры NEC, выбираешь нужный тебе по задаче и звонишь или пишешь в Элтех. Можно у них на сайте посмотреть.

Хотя тебе наверно БИС-Электроник цены давать будет, или я что-то куплю в Питере и на выставку в Киев привезу, но сам понимаешь это разово.

Я всех цен знать не могу, только те, что сам использую.

Например для управления трехфазником МК с 6-канальным ШИМ uPD70F3714 (кратенько, полный даташит) образец такого чуда стоит 7,53 Евро.

Более скоростные процессора я не использовал, над векторным управлением пока не задумывался, поэтому цен не знаю.

P.S. Видеообработка или цифровое телевидение - не моя тема, хотя NEC там тоже есть, но конкретных типов не скажу, в память врезалось EMMA2 и еще что-то более навороченное для MPEG-4 было.

Но я не уверен, что кто-то такой процессор в количестве одна штука повезет.

Изменено 18 октября, 2007 пользователем Migray

[DJ_Quake]

Спасибо за ответ!

У меня будет такой вопрос - во сколько денег обойдётся "учебный" комплект (чтобы посмотреть команды, заставить мигать светодиод ) для самых первых опытов с микроконтроллерами (сам микроконтроллер и обвязка к нему - там кварцы, и.т.п. (без учёта БП) и программатор "на 5 проводков к ЛПТ") в случае ARM, NEC, AVR?

[Duhas]

авр.. мегу 8-ю... все радости ободутсся в 100 рублей... включая и проводки и светодиоды и тд.. в качестве бп компьютерны.. можно прям от машины с которой шить ...

[Migray]

Простейший программатор для самых маленьких МК NEC на рисунке.

Смотри сколько это будет стоить в ближайшем к тебе магазине

Простейший проц uPD78F9200 - в БИСЭле 29 рубликов, в России дешевле.

Проц с UART на борту uPD78F9221 - у вас 36 рубликов, в России меньше 30

Кварц им не обязателен, от встроенного 8 МГц работать будут.

Конденсатор на 4,7 мкФ и светодиод думаю найдешь.