सूचना संग्रह ब्लॉक। परिचय

"स्मार्ट हाउस", वर्चुअलाइलोक, एसटीएम पर संगीत खिलौने और घर-निर्मित चरण लेजर रेंज फ़ाइंडर्स के साथ परिष्करण से शुरू होने वाले कई प्रोजेक्ट्स में Habr ADC का उपयोग करते हैं। अनुप्रयोगों की सीमा काफी विस्तृत है, हालांकि, अक्सर यह सभी एक एडीसी से डेटा प्राप्त करने के लिए उबलता है, जिसमें एक छोटी आवृत्ति (प्रति चैनल दसियों हर्ट्ज) होती है, इस नमूने को संसाधित करता है और स्क्रीन पर किसी प्रकार का नियंत्रण परिणाम देता है, या केवल एक मूल्य होता है।



अब कल्पना करें कि एक एडीसी से डेटा लेना आवश्यक नहीं है, लेकिन, उदाहरण के लिए, सैकड़ों या कई हजार से, और यहां तक ​​कि 5-200 किलोहर्ट्ज़ की सीमा में आवृत्ति के साथ। आप रीयल-टाइम ऑपरेशन, दोषरहित डेटा रिकॉर्डिंग या उन पर विचार करने के लिए आवश्यकताएं भी जोड़ सकते हैं। सामान्य तौर पर, कल्पना के बारे में क्या है। कार, ​​इंजन या एयरक्राफ्ट बॉडी के परीक्षण के लिए एक बड़े स्टैंड की कल्पना करना आसान है।



यदि आप एक चैनल पर डेटा के संग्रह को एक अलग नियंत्रक को व्यवस्थित करने का प्रयास करते हैं, तो ऐसी प्रणाली की लागत इंजन की लागत के बराबर होगी, या थोड़ा कम होगी। यह वह जगह है जहां सूचना संग्रह इकाई (बीएसआई) बचाव के लिए आती है।



ऑपरेटिंग तापमान, दबाव, आर्द्रता, सुरक्षा, आदि के लिए BSI की विभिन्न आवश्यकताएं हैं। इनमें से कई तकनीकी आवश्यकताओं को KT-160D मानक में विनियमित किया जाता है। उपयोग की शर्तों के आधार पर, इस प्रणाली को सशर्त वर्ग को सौंपा जा सकता है:

1. बेंच (औद्योगिक) अनुप्रयोग - परिचालन की स्थिति: 0 ... +50 humidity C, आर्द्रता 85% से अधिक नहीं, कम दबाव, यांत्रिक झटके और साइनसोइडल कंपन के साथ वातावरण में काम करने के लिए आवश्यकताओं की कमी।
   
   
2. फ़ील्ड अनुप्रयोग - परिचालन की स्थिति: -40 ... +70 humidity C, आर्द्रता दो घंटे के लिए 95% से अधिक नहीं, 26.8 kPa तक कम दबाव के साथ वातावरण में काम करें, एकल के यांत्रिक सदमे प्रतिरोध और 20 ग्राम तक कई क्रियाएं, स्थिरता रैखिक त्वरण के लिए।
   
   
3. कठोर परिस्थितियों में आवेदन - परिचालन की स्थिति: -55 ... +75 humidity सी, आर्द्रता दो घंटे के लिए 95% से अधिक नहीं, 0.26 केपीए तक कम दबाव के साथ वातावरण में काम करें, एकल के यांत्रिक झटके का प्रतिरोध और 150 ग्राम तक कई क्रियाएं। रैखिक त्वरण प्रतिरोध।
   
   

यह वर्गीकरण बहुत मनमाना है, क्योंकि बीएसआई के विकास से पहले, उपकरणों का एक वर्ग निर्धारित किया जाता है। कई मापदंडों के आधार पर कक्षा को सौंपा गया है। उदाहरण के लिए, एक नागरिक या सैन्य विमान / हेलीकाप्टर में विभिन्न कंपन आवश्यकताएं होती हैं (मुझे आशा है कि पाठक अनुमान लगा सकते हैं कि क्यों)। इसलिए, पहले एप्लिकेशन के ऑब्जेक्ट का चयन करें, फिर इस ऑब्जेक्ट में डिवाइस के काम का स्थान (गैर-रहने योग्य इकाई दबाव पर निर्भर करता है), एक क्लास डिवाइस को सौंपा गया है और केवल निर्दिष्ट वर्ग के बाद ही डिवाइस को मानकों और GOST की आवश्यकताओं के आधार पर विकसित किया जा सकता है।

डिवाइस को विकसित करने के लिए एक अन्य विकल्प पहले इसे करना है, और फिर इसे एक विशिष्ट वर्ग को परिष्कृत करना है।



कठोर परिस्थितियों के लिए, बीएसआई को समूह कनेक्टरों के साथ एक ही आवास में किया जाता है। एक एकल आवास आपको डिज़ाइन को काफी कठोर बनाने की अनुमति देता है। इकाई के आकार में वृद्धि से हीटिंग प्राप्त होती है, कंपन और सदमे से सुरक्षा। समूह कनेक्टर बेहतर तंगी प्रदान करते हैं, अब नमक कोहरा भयानक नहीं है। यदि जकड़न इतनी महत्वपूर्ण नहीं है, तो आयाम मामले के अंदर सामान्य वेंटिलेशन की अनुमति देगा।







और यह बीएसआई क्षेत्र के उपयोग के लिए है। आवश्यकताओं को नरम कर रहे हैं, तदनुसार, अलग-अलग मॉड्यूल स्थापित किया जा सकता है:







बीएसआई के मुख्य कार्य हैं - डेटा संग्रह और भंडारण। बीएसआई एकत्र करने के अलावा ऑपरेटर स्टेशन पर डेटा संचारित कर सकता है, जहां वास्तविक समय में ऑपरेटर सभी चैनलों के मूल्यों की निगरानी करता है। विशेष रूप से "स्मार्ट" बीएसआई, डेटा प्राप्त करने से पहले, आपको अपने चैनल (मतदान की आवृत्ति, स्विचिंग मोड, इनपुट रेंज सेट करना, शंट्स और बहुत कुछ जोड़ना, बहुत अधिक) की अनुमति देता है, चैनल से डेटा को बचाने के लिए जैसा कि आप (नंद / फ्लैश पर), और बाद में भंडारण और प्रसंस्करण के लिए एक पीसी पर स्थानांतरण।



अलग-अलग कनेक्टर्स के साथ बीएसआई की छवि को देखते हुए, आप आंशिक रूप से समझ सकते हैं कि बीएसआई में कौन से हिस्से हैं।

आमतौर पर बीएसआई में निम्नलिखित घटक प्रतिष्ठित होते हैं:

1. नियंत्रक एक बोर्ड है जिसमें एक प्रोसेसर होता है जो पीसी और डेटा संग्रह के साथ विभिन्न संचार इंटरफेस प्रदान करता है।
2. बैकप्लेन - वास्तव में, एक सरलीकृत मदरबोर्ड जिसमें व्यक्तिगत मॉड्यूल डाले जाते हैं
3. बिजली की आपूर्ति - यहाँ सब कुछ स्पष्ट है। मैं यह नोट करना चाहूंगा कि -40 डिग्री सेल्सियस से तापमान पर कठोर परिचालन स्थितियों के लिए, वे पहले बिजली की आपूर्ति और नियंत्रक को गर्म करना शुरू करते हैं ताकि वे हीटिंग के बाद शुरू हो सकें (-30 डिग्री सेल्सियस)।
4. केस - बाहरी प्रभावों के लिए आवश्यकताओं के आधार पर निर्धारित किया जाता है।
5. मॉड्यूल अलग-अलग बोर्ड हैं जो एडीसी से डेटा रिसेप्शन और नियंत्रक को उनके ट्रांसमिशन प्रदान करते हैं।

राष्ट्रीय उपकरण स्पष्ट रूप से दिखाते हैं कि वे किस बीएसआई को विकसित कर रहे हैं:





थोड़ा और विस्तृत नियंत्रक पर विचार करें। कम से कम, यह निम्नलिखित कार्यों को लागू करता है:

• पीसी के साथ डिवाइस कनेक्शन
• मॉड्यूल स्थापित करना
• मॉड्यूल से डेटा प्राप्त करना
• डाटा प्रोसेसिंग (वैकल्पिक फ़िल्टरिंग)
• पीसी डाटा ट्रांसफर
• नंद / फ्लैश पर डेटा भंडारण (वैकल्पिक)

नियंत्रक कोर के रूप में, आप कई विकल्पों पर विचार कर सकते हैं (अक्सर अभ्यास में पाए जाते हैं):

• adsp 2191 - असेंबलर पर सॉफ्टवेयर, पीसी (ईथरनेट) के साथ संचार के लिए इंटरफेस - अतिरिक्त भौतिकी
• चक्रवात III / IV - VHDL / Verilog पर सॉफ्टवेयर, सॉफ्ट-प्रोसेसर Nios II (C / C ++ पर सॉफ़्टवेयर), पीसी (ईथरनेट) के साथ संचार के लिए इंटरफेस - अतिरिक्त भौतिकी (कनेक्शन के लिए आईपी कोर)
• OmapL137 / 138 - C / C ++ सॉफ्टवेयर, ARM9 / DSP कोर, एकीकृत ईथरनेट
• Xilinx Zynq - ARM9 / FPGA, एकीकृत USB

कर्नेल का चयन करने के लिए, आपको यह पता लगाना होगा कि कार्य क्या है और इसे हल करने के लिए सबसे अच्छा कैसे है। हम अपने एडीसी पर लौटते हैं।

मल्टी-चैनल सिस्टम में, चैनलों का एक निश्चित समूह विशेषताओं में समान हो सकता है। उदाहरण के लिए, तापमान सेंसर के लिए चैनल। यदि 1000 हर्ट्ज से कम की त्रुटि और मतदान की आवृत्ति के लिए कोई गंभीर आवश्यकताएं नहीं हैं, तो एक अलग चैनल के लिए एक अलग सीसीसी देने की आवश्यकता नहीं है। इस मामले में, स्विच किए गए एडीसी के साथ मॉड्यूल आदर्श हैं।







एक एडीसी, कई स्विच और स्विच किए गए मॉड्यूल पर एक समूह इनपुट कनेक्टर है। आमतौर पर, ऐसे मॉड्यूल में 4, 8, 16, 32 चैनल होते हैं। एडीसी पर इस तरह की बचत कुछ सीमाओं को जन्म देती है।



एक चैनल के लिए 100 हर्ट्ज के नमूने की आवृत्ति पर, मतदान की अवधि 10 एमएस है। इस समय के दौरान, आपको एडीसी के साथ एक मूल्य प्राप्त करने की आवश्यकता है। 32 चैनलों के साथ एक मॉड्यूल को उसी 10 एमएस में 32 बार एडीसी से डेटा प्राप्त करना चाहिए। एक चैनल के लिए, समय 10,000 μs से घटकर 312 μs हो जाता है।



डाटा अधिग्रहण इस प्रकार है:

1. चैनल स्विच करें
2. एडीसी से डेटा पढ़ें
3. कंट्रोलर को डेटा ट्रांसफर (वैकल्पिक)
4. अगला चैनल स्विच करें
5. आदि

प्रत्येक ऑपरेशन में समय लगता है। उदाहरण के लिए, SPI द्वारा रजिस्टर कॉन्फिगर लिखने में लगभग 10-20 μs लग सकते हैं। एडीसी घटाव 1-5 μs।

लेकिन इस प्रूफरीडिंग एल्गोरिथ्म के साथ, साइड इफेक्ट्स चैनलों के हस्तक्षेप के रूप में प्रकट होते हैं, जब भौतिक का मूल्य। एक चैनल पर मान दूसरे को प्रभावित करने लगते हैं। इससे बचने के लिए, एडीसी को विभिन्न इनपुट लाइनों से डेटा प्राप्त करने के बीच जमीन पर स्विच किया जाता है। ग्राउंडिंग के इस समय के दौरान, चार्ज का हिस्सा पिछले चैनल को छोड़ देता है।



इस प्रकार, एक cyclogram की अवधारणा प्रकट होती है - हार्ड टाइमिंग द्वारा चैनल और ग्राउंड को एडीसी पर स्विच करना।



उदाहरण के लिए, 100 हर्ट्ज की आवृत्ति पर, एडीसी को आमतौर पर चैनल में बदल दिया जाता है - 150 μs, जमीन को 100 μs।



यदि 5 μs के क्रम के मान सेट किए जाते हैं, तो दोनों चैनलों पर अलग-अलग साइनसोइड्स लागू करके एक ध्यान देने योग्य पारस्परिक प्रभाव देखा जा सकता है। कम समय एडीसी विभिन्न चैनलों से डेटा एकत्र करने के बीच खर्च करता है, जितना अधिक आपसी प्रभाव, अर्थात्। मॉड्यूल की त्रुटि बढ़ जाती है।



स्विच किए गए मॉड्यूल का सटीक विपरीत स्वतंत्र एडीसी के साथ मॉड्यूल है। ऐसे मॉड्यूल स्वतंत्र रूप से एक अलग चैनल को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं - आवृत्ति में, इनपुट मानों की श्रेणी में और कई मापदंडों में। ऐसा लगता है कि सब कुछ अद्भुत है, केवल एडीसी की बड़ी संख्या के कारण ऐसे मॉड्यूल की लागत बढ़ जाती है।







निम्नलिखित लेख निम्नलिखित सूची में से कुछ मुद्दों को संबोधित करेगा:

• एडीसी डेटा अधिग्रहण एल्गोरिदम
• नियंत्रक के लिए कंप्यूटिंग कोर का चयन
• मॉड्यूल के लिए कंप्यूटिंग कोर का चयन
• मॉड्यूल और नियंत्रक के बीच डेटा विनिमय
• उच्च गति वाले मॉड्यूल से डेटा प्राप्त करना