Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Современные микроконтроллеры с поддержкой функций сетей передачи данных
-
Оформление работы
-
Список литературы по ГОСТу
-
Соответствие методическим рекомендациям
-
И еще 16 требований ГОСТа,которые мы проверили
Введи почту и скачай архив со всеми файлами
Ссылку для скачивания пришлем
на указанный адрес электронной почты
Содержание:
Введение 4
1. Современные микроконтроллеры 6
1.1. Обзор основных производителей микроконтроллеров 6
1.2 Основные семейства микроконтроллеров 10
1.4 Интерфейсные возможности современных микроконтроллеров 13
1.5 Микроконтроллеры различных производителей 14
1.5.1 Микроконтроллеры компании Microchip Technology 14
1.5.2 Микроконтроллеры компании Atmel 15
1.5.3 Микроконтроллеры компании ST Microelectronics 19
1.5.4 Микроконтроллеры компании Intel #
1.5.5 Микроконтроллеры отечественных производителей #
1.6 Области применения микроконтроллеров #
1.7 Программирование микроконтроллеров #
1.8 Выводы по разделу #
2. Интерфейсы передачи данных современных микроконтроллеров #
2.1. Классификация современных интерфейсов передачи данных #
2.2 Интерфейсы передачи данных современных микроконтроллеров #
2.2.1 Интерфейсы передачи данных микроконтроллеров компании Microchip Technology #
2.2.2 Интерфейсы передачи данных микроконтроллеров компании Atmel #
2.2.3 Интерфейсы передачи данных микроконтроллеров компании ST Microelectronics #
2.3 Выводы по разделу #
3 Реализация и испытание устройства передачи данных с использованием микроконтроллера #
3.1 Схема устройства передачи данных с использованием микроконтроллера #
3.2 Программное обеспечение устройства передачи данных с использованием микроконтроллера #
3.3 Компоновка устройства передачи данных с использованием микроконтроллера #
3.4 Выводы по разделу #
Заключение #
Список используемых источников #
Введение:
На сегодняшний день область применения микроконтроллеров безгранична. Их используют в любых электронных устройствах для осуществления контроля. Кроме того, они находятся во всех бытовых приборах.
Именно широким распространением и присутствием во всех сферах человеческой деятельности обосновывается актуальность исследуемой тематики.
Тема данной выпускной квалификационной работы  – «Современные микроконтроллеры с поддержкой функций сетей передачи данных».
Цель работы – исследовать особенности развития и современного состояния микроконтроллеров с поддержкой функций сетей передачи данных, а так же произвести разработку устройства преобразования и ввода аналоговых данных в компьютер на основе микроконтроллера.
Разрабатываемое устройство предполагается применять в системах измерения электрических величин.
Большое влияние на общий уровень развития автоматических средств измерений и контроля оказывают достижения современной микроэлектроники и вычислительной техники. Ориентация преимущественно на цифровые методы позволяет их реализовывать на микроконтроллерах.
Исходя из цели работы, в процессе ее выполнения необходимо решить следующие задачи:
– произвести обзор основных производителей микроконтроллеров;
– исследовать основные семейства микроконтроллеров;
– исследовать архитектуру современных микроконтроллеров;
– произвести анализ интерфейсных возможностей современных микроконтроллеров;
– исследовать области применения микроконтроллеров;
– рассмотреть особенности программирования микроконтроллеров;
– исследовать классификацию современных интерфейсов передачи данных;
– исследовать интерфейсы передачи данных современных микроконтроллеров;
– разработать практическую реализацию и испытания устройства передачи данных с использованием микроконтроллера – устройства преобразования и ввода аналоговых данных в компьютер.
Объект исследования настоящей выпускной квалификационной работы –  устройство преобразования и ввода аналоговых данных в компьютер на основе микроконтроллера с поддержкой функций сетей передачи данных.
Предмет исследования – поиск оптимальных технологических и технических решений в процессе разработки устройства преобразования и ввода аналоговых данных в компьютер на основе микроконтроллера с поддержкой функций сетей передачи данных.
При написании выпускной квалификационной работы будут применены такие методы научного исследования, как изучение научной литературы по теме исследования, нормативно-правовой базы, аналитический и сравнительный методы. Среди теоретических методов, используемых при разработке, отмечу анализ, применяемый в процессе выбора используемого оборудования и метод классификации. Практические методы, используемые в работе – наблюдение, сравнение, которые использовались, в частности, при оценке эффективности разработанных решений.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы предполагается получить значительный объем теоретических и практических навыков по исследуемой тематике, которые будет необходимы в процессе дальнейшей трудовой деятельности по специальности.
Заключение:
По завершению выполнения выпускной квалификационной работы получены следующие результаты:
– произведен обзор основных производителей микроконтроллеров;
– исследованы основные семейства микроконтроллеров;
– исследована архитектура современных микроконтроллеров;
– произведен анализ интерфейсных возможностей современных микроконтроллеров;
– исследованы области применения микроконтроллеров;
– рассмотрены особенности программирования микроконтроллеров;
– исследована классификация интерфейсов передачи данных;
– исследованы интерфейсы передачи данных современных микроконтроллеров.
В практической части разработана реализация устройства передачи данных с использованием микроконтроллера – устройства преобразования и ввода аналоговых данных в компьютер. Устройство разработано с применением современной элементной базы, с учетом оптимальной стоимости компонентов. 
Выбранный для использования микроконтроллер является оптимальным с точки зрения цена/производительность и в полной мере удовлетворяет требованиям изделия. Стоит отметить, что существующие аналоги разработанного изделия в значительной степени превышают его по цене при аналогичных технических характеристиках.
Для изготовления печатной платы выбран комбинированный метод. Печатный рисунок получен по средством метода фотопечати. Материал основания печатной платы - стеклотекстолит СФ-2-50-2. Уровень технологичности изделия показывает, что разработанная конструкция является технологичной.
При разработке печатной платы изделия были подобраны оптимальные с точки зрения цены и характеристик комплектующие компоненты, которые удовлетворяют требованиям по габаритам для размещения на плате устройства и тепловым режимам работы.
Снижение стоимости платы так же обеспечивается за счет использования компонентов оптимального по стоимости и параметрам основания из стеклотекстолита СФ-2-50-2.
По завершению выполнения работы необходимо отметить, что все поставленные задачи решены, цель работы в полной мере достигнута.
Фрагмент текста работы:
1. Современные микроконтроллеры
1.1. Обзор основных производителей микроконтроллеров
На сегодняшний день имеется большое количество фирм-производителей микроконтроллеров. Произведем их аналитический обзор.
Microchip Technology - один из мировых лидеров в области производства электронных компонентов. Головной офис компании находится в Чандлере, США, общее число сотрудников Microchip превышает 14 тысяч.
Помимо микроконтроллеров Microchip предлагает широкий спектр других цифровых и аналоговых решений: энергонезависимую память, микросхемы программируемой логики, компоненты для тактирования, интерфейсные решения, расширители портов ввода-вывода, драйверы дисплеев и светодиодов, компоненты для беспроводной связи, микросхемы с блоками криптографии, сенсорные решения, а также операционные усилители, компараторы, АЦП и ЦАП, датчики температуры и дыма, ультразвуковые решения, драйверы двигателей, высоковольтные интерфейсы и решения для управления питанием. 
В 2016 году компания Microchip приобрела фирму Atmel, это позволило Microchip добавить в свою программу поставки микроконтроллеры с процессорными ядрами AVR и ARM.
Сайт производителя: www.microchip.com
Корпорация Nuvoton Technology (NTC) основана и зарегистрирована в Тайване. Она создавалась для привнесения инновационных решений в сферу аналоговых/смешанных сигналов на рынке полупроводников. Начав работу в качестве дочерней компании Winbond Electronics, Nuvoton Technology в 2008 году открыла свой офис и с этого момента присутствует на рынке микроэлектроники с собственным брендом. Между тем Nuvoton сохранила все связи с Winbond и унаследовала главное конкурентное преимущество - низкую стоимость памяти. На фондовой бирже Тайваня (TSE) компания присутствует с осени 2010 года.
Продукция Nuvoton выпускается на фабриках Winbond и TSMC, что гарантирует определенную независимость от внешних факторов на рынке. Компании не коснулись санкционные ограничения США и Европы на поставки своей продукции в Россию. Штаб-квартира, дизайн-центр и обе фабрики Nuvoton расположены в непосредственной близости друг от друга в научно-промышленном кластере г. Синьчу (Тайвань). Продукция Nuvoton удовлетворяет требованиям .Европейской директивы об ограничении опасных веществ. (RoHS).
В составе Nuvoton три подразделения: микроконтроллеры и микросхемы для аудио, решения для облачных и вычислительных систем (включая персональные компьютеры), а также собственное производство пластин. В 2020 году Nuvoton планирует приобрести полупроводниковый бизнес Panasonic (контроллеры питания и датчики для автоэлектроники, смартфонов и систем безопасности).
Для своих клиентов и партнеров Nuvoton предлагает современную продукцию с отличным соотношением цены и качества. Это достигается благодаря гибкому использованию технологий, расширенным возможностям дизайна и интеграции аналоговых и цифровых решений. Компания ценит долговременные отношения с партнерами и потребителями. Для улучшения региональной поддержки клиентов и повышения уровня сервиса Nuvoton основала дочерние компании в США, Китае, Израиле и Индии.
Американская фирма Silicon Labs (SiLabs), головной офис которой находится в Остине, штат Техас, была основана в 1998 году и в настоящее время является одним из мировых лидеров в разработке технологических и архитектурных решений микроэлектроники для совместной обработки аналоговых и цифровых сигналов.
Ведущая политика фирмы - стремление предоставить своим клиентам максимальные функциональные возможности в каждой микросхеме за счет высокой степени интеграции узлов и элементов на кристалле при одновременной минимизации размеров микросхемы. Silicon Labs выпускает широкий спектр продукции специального и общего назначения, которые используются в бытовой технике, индустриальной и автомобильной промышленности, в телекоммуникационных системах и офисном оборудовании. Помимо 8- и 32-разрядных микроконтроллеров Silicon Labs выпускает решения для управления питания и гальванической развязки, микросхемы для радиовещания и беспроводных телекоммуникаций, генераторы и ГУНы, микросхемы для проводных коммуникаций и микросхемы встраиваемых проводных модемов ISOmodem.
Сайт производителя: www.silabs.com
Компания WIZnet (Южная Корея) занимается производством и поставкой уникальных аппаратных решений класса Embedded Internet и Embedded Ethernet. Микросхемы WIZnet применяются для организации удаленного доступа, в системах IP-телефонии и IP-телевидения, в системах охраны, безопасности и контроля доступа, а также других приложений, использующих для коммуникации проводные каналы связи и сети Ethernet с развитым стеком протоколов TCP/IP.
Основной продукцией компании Wiznet являются интегральные микросхемы сетевых контроллеров: аппаратные Ethernet-мосты и специализированные микроконтроллеры. В последних на одном кристалле объединяются аппаратный блок Ethernet-моста со встроенными уровнями MAC и PHY и процессорное ядро ARM или MSC-51 .
Сайт производителя: www.wiznet.co.kr
Компания FTDI специализируется на производстве микросхем сопряжения микропроцессорных устройств с USB. Решения FTDI позволяют организовать обмен данными по USB простейшим образом благодаря аппаратной реализации протокола и наличию бесплатных драйверов для ОС Windows, MAC OS, Linux, Android.
На кристаллах FTDI реализуются мосты между USB и такими микропроцессорными интерфейсами, как UART, FIFO, JTAG, SPI, PS/2, I2C, IrDA. В режиме »Bit Bang» они могут использоваться для конфигурирования микросхем программируемой логики через USB или для ввода/вывода по USB цифровых логических сигналов без использования дополнительного микроконтроллера.
Сайт производителя: www.ftdichip.com
Компания IAR Systems® более 20 лет занимается разработкой интегрированных средств программирования. Сегодня IAR Systems® является одним из признанных мировых лидеров по поставке C/C++ компиляторов для встраиваемых микропроцессорных устройств и систем на базе 8051, ARM, AVR, MSP430, HC11/HC12, PIC, Z80 и многих других 8-, 16-, 32-разрядных процессоров.
Сайт производителя: www.iar.com
Что же касается отечественных производителей, то в течение последних пятидесяти лет наша страна по разным причинам отстала в области микроэлектроники от зарубежных производителей на большое количество лет: российские микроконтроллеры перестали отвечать требованиям новых технологий. В последнее время разрыв этот несколько сократился, но отставание еще велико. 
К лидерам отечественного производства относится предприятие ОАО «НИИМЭ и Микрон».  
Сейчас завод изготавливает интегральные схемы шести-восьми слоев металла ФАБ-200) по проектным нормам до 65 нм и микросхемы технологий »планар» и »биполяр» (ФАБ-150), где один-два слоя металла, а проектные нормы составляют от 1,6 мкм. 
Там же, в Зеленограде, было организовано в 1993 году еще одно производство данной отрасли. АО »ПКК Миландр» - это гораздо более молодое предприятие, чем завод »Микрон». 
Несмотря на положительную динамику в отечественной микроэлектронике, отечественные разработчики предпочитают в основном не российские микроконтроллеры, а приборы из семейства х51, которые производят разные фирмы. Например, изделия фирмы Microchip, если говорить о давно зарекомендовавших себя на рынке. Есть и новые, но тоже достаточно популярные: микроконтроллеры AVR от Atmel. Эта группа на сегодня является лидером. Все остальные устройства, присутствующие на рынке, заметно отстают. Однако постепенно количество потребителей и российских микроконтроллеров возрастает.
