×
14.12.2018
218.016.a6c4

УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для синхронизации работы двух и более микроконтроллеров. Техническим результатом является обеспечение синхронной работы группы микроконтроллеров. Устройство синхронизации микроконтроллеров (МК), содержит: управляющее устройство, работающее от внутреннего тактового генератора с кварцевым резонатором, по меньшей мере одно управляемое устройство, логический элемент «И», источник тактовых импульсов, выполненный в виде внутреннего или внешнего тактового генератора с кварцевым резонатором, который задает частоту синхроимпульсов для группы микроконтроллеров, которые, в свою очередь, исходя из собственной рабочей частоты, вычисляют количество синхроимпульсов, принимаемых за секунду, после чего вычисляется количество синхроимпульсов, которое необходимо принять за необходимый период синхронной работы микроконтроллеров. 4 ил
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для синхронизации работы двух и более микроконтроллеров.

Современные радиоэлектронные средства (РЭС) состоят из большого количества электронных компонентов, одними из которых являются микроконтроллеры (МК). Широкое распространение МК получили за счет миниатюризации и сочетания на одном кристалле функций процессорного и периферийных устройств. Использование, по меньшей мере, двух МК расширяет функциональность и повышает вычислительную способность РЭС, но при этом возникает задача синхронизации работы группы МК.

Из патента US 6697956 B1, H04L 12/42, 31.01.2000 известно устройство синхронизации множества МК распределенной тормозной системы автомобиля. Каждый из МК имеет внутренний тактовый генератор с возможностью его выборочного регулирования в зависимости от разности фаз между тактовыми импульсами и импульсами сигнала данных, чем осуществляется коррекция внутренней тактовой частоты МК по фазе. К недостаткам данного способа можно отнести узконаправленное применение в автомобильной промышленности. Учитываются промышленные требования и специфичные характеристики, а также последовательный порядок включения МК. При этом генераторы тактовых импульсов всех синхронизируемых МК должны работать на одной частоте, иначе синхронизации МК не будет. Описанным способом не предусмотрены изменение порядка связи МК, а также модификация и расширяемость устройств синхронизации.

Из патента US 20120005517 A1, G06F 1/08. 21.08.2009 известно устройство для синхронизации управляющего (ведущего) и, по меньшей мере, одного управляемого (ведомого) устройств. Каждое из устройств содержит собственный генератор и МК. Управляемое устройство находится в режиме обмена данных с управляющим устройством через универсальную последовательную шину. Способ включает передачу сигналов команд с указанием частоты синхронизации от управляющего к управляемому устройству. Управляемое устройство, получив сигналы команд и указания по частоте синхронизации, вычисляет частоту своего локального генератора и перестраивает его. К недостаткам данного способа синхронизации можно отнести отсутствие совместной работы устройств над решением одной задачи, где требуется высокая точность синхронизации (~2 мкс) работы группы МК. Способ подходит для синхронизации системного времени между устройствами, без синхронизации работы самих устройств.

Из патента US 7973579 В2, H03L 7/06, 26.03.2010 известно устройство с методом фазовой синхронизации с помощью МК, которое включает в себя вычислительное ядро, являющееся сигнальным детектором, генератор управляемый напряжением, фазовый компаратор и интегрирующую цепь. Вычислительное ядро, управляя рабочей частотой тактовых импульсов МК, использует выходной сигнал, который сгенерирован МК для фазовой синхронизации с входной информацией о тактовом импульсе, которая получена из входного потока данных, таким образом, что снижается фазовое отклонение. МК выполняет программу в соответствии с этим рабочим тактовым импульсом и генерирует выходной сигнал тактового импульса с частотой, предварительно определенной относительно входного управляющего тактового импульса, после чего использует сгенерированный выходной сигнал тактового импульса как рабочую частоту. Таким образом, программа позволяет фазоконтроллеру, согласно изобретению, обрабатывать с помощью МК внешние периодические сигналы, данные или события, где программные процессы МК подстраиваются по фазе к внешним командам или определенным событиям, реализованным программно в МК. К недостаткам данного способа синхронизации можно отнести сложность реализации и то, что все тактовые генераторы импульсов синхронизируемых устройств должны работать на одной частоте, иначе синхронизации устройства не будет. Также отсутствует настройка времени синхронной работы.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство US 6675320 B1, G06F 11/30, G06F 11/00, G06F 11/267, G06F 11/16, 7.08.1999 для синхронизации, состоящее из по меньшей мере, одного управляющего устройства, которым может являться процессор, МК или компьютер, содержащее источник тактовых импульсов выполненный в виде внутреннего тактового генератора с кварцевым резонатором, и, по меньшей мере, одного управляемого устройства, которым может являться процессор, МК или компьютер. Синхронизация осуществляется посредством передаваемых сигналов в виде двух импульсов, первый из которых передается от управляющего к управляемому устройству, второй - от управляемого к управляющему устройству. После запуска или сброса системы, управляемое устройство проверяет последовательность сигналов и передает сигнал контроля управляющему устройству. Синхронизация работы управляющего и управляемого устройств и проверка ее корректности происходят посредством, по меньшей мере, одного сигнала подтверждения от управляемого устройства.

Недостатком устройства-прототипа является необходимость в управляющем устройстве, выполненном в виде процессора, МК или компьютера, который включает тактовый генератор. При этом работа управляемых устройств возможна только на одной заданной частоте, причем используются две линии передачи: первая - для сброса работы управляемого устройства, а вторая - для получения сигнала подтверждения от управляемого устройства. В случае пропадания сигнала от какого-либо управляемого устройства или их рассинхронизации, посылается сигнал сброса на все управляемые устройства. Также отсутствуют способы проверки и контроля времени синхронной работы управляемого устройства.

Заявляется устройство синхронизации микроконтроллеров, содержащее, по меньшей мере, одно управляющее устройство, содержащее источник тактовых импульсов, выполненный в виде внутреннего тактового генератора с кварцевым резонатором, и, по меньшей мере, одно управляемое устройство, отличающееся тем, что управляющее устройство выполнено в виде логического элемента «И», а источник тактовых импульсов выполнен в виде внутреннего и/или внешнего тактового генератора с кварцевым резонатором, который задает частоту тактовых импульсов для группы управляемых устройств, выполненных в виде МК, которыми вычисляется количество тактовых импульсов, принимаемых за секунду, исходя из собственной рабочей частоты и частоты внешнего тактового генератора, которое необходимо принять за необходимый период синхронной работы управляемых устройств в виде группы МК, тем самым определяя период синхронной работы управляемых устройств в виде группы МК, что позволяет группе МК синхронно управлять, по меньшей мере, одним объектом управления, выполненным в виде процессора, МК, компьютера и/или схемы коммутации.

Достоинством заявляемого устройства синхронизации, в отличие от устройства-прототипа, является возможность синхронизации управляемых устройств, выполненных в виде группы МК, не требуя управляющего устройства в виде процессора, МК или компьютера с возможностью синхронной работы МК на разных тактовых частотах, вырабатываемых каждым внутренним или внешним тактовым генератором МК. Также имеется возможность масштабируемости, контроля времени синхронной работы группы МК и повышенной точности работы за счет синхронизации сигналов от МК, с различным интервалом дискретизации, используя логический элемент «И».

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое устройство, является выполнение каждым МК в заданном промежутке времени программного кода синхронно в группе из, по меньшей мере, двух МК, независимо от частоты работы каждого МК, что позволяет задать определенный период синхронной работы группе МК и управлять, по меньшей мере, одним объектом управления, выполненным в виде процессора, МК, компьютера и/или схемы коммутации, например Н-мостами.

Технический результат достигается за счет подсчета количества принятых каждым МК тактовых импульсов от внешнего тактового генератора и принятого объектом управления сигнала подтверждения от логического элемента «И».

Работа устройства синхронизации группы МК поясняется структурной схемой, алгоритмом синхронизации и временными диаграммами, которые не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем притязаний данного устройства, а являются иллюстрирующими материалами:

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства синхронизации МК.

На фиг. 2 приведен алгоритм синхронизации работы группы микроконтроллеров.

На фиг. 3 приведена временная диаграмма тактовых импульсов внешнего тактового генератора SВТГ и четырех управляемых устройств в виде группы МК (SМК1-4).

На фиг. 4 приведена временная диаграмма работы четырех управляемых устройств в виде группы МК (SМК1-4), с общей длительностью сигнала логического элемента «И» SСИН.

Заявляемое устройство синхронизации МК включает внешний тактовый генератор (ВТГ), группу микроконтроллеров (MК1, МК2 … МКN), работающих на частотах от внутреннего или внешнего генератора, с внутренним или внешним кварцевым резонатором (Z1, Z2 и ZN,), логический элемент «И» и объекты управления (ОУ1, ОУ2 … ОУN).

Принцип работы заявляемого устройства заключается в следующем:

На выходе ВТГ (фиг. 1) устанавливается заданная частота тактовых импульсов ƒВТГ, которые поступают на вход каждого МК из группы, имеющий цифровой порт с поддержкой внешнего прерывания. Каждый МКN работает на заданной частоте ƒМКn, от внутреннего и/или внешнего тактового генератора с внутренним или внешним кварцевым резонатором (ZN). Частота ƒВТГ должна быть задана из условия ƒВТГ ≤ ƒМКn, поскольку каждый МК выполняет подсчет принятых тактовых импульсов от ВТГ. Вход МК, к которому подключен ВТГ, должен поддерживать прерывания от сигнала внешнего источника. При срабатывании внешнего прерывания, в МК вызывается функция инкрементирования счетчика (фиг. 2). Таким образом, происходит подсчет принятых тактовых импульсов от ВТГ каждым МК в группе. Как только счетчик тактовых импульсов достигнет определенного значения, МК отправит в логический элемент «И» сигнал готовности МК к синхронной работе. Затем выполняются команды: обнуление счетчика тактовых импульсов и запуск счетчика длительности синхронной работы для группы МК. Счетчики тактовых импульсов и длительности синхронной работы (фиг. 2) могут быть реализованы в виде аппаратного таймера в МК. При достижении счетчиком заданного значения длительности синхронной работы выполняется последовательность действий: остановка синхронной работы, путем подачи на логический элемент «И» сигнала логического нуля, что будет служить признаком окончания синхронной работы для группы МК; сброс счетчика синхронной работы; переход к подсчету тактовых импульсов от ВТГ. Максимальные значения счетчиков 1 и 2 (фиг. 2) зависят от его тактовой частоты и частоты тактовых импульсов ВТГ (фиг. 3), а также длительности периода синхронной работы группы МК (фиг. 4). Частоты работы каждого МК в группе, как и технические характеристики, могут отличаться.

Алгоритм синхронизации работы группы МК:

Шаг 1. Инициализация периферии МК.

Шаг 2. Обнуление таймера-счетчика и прием (подсчет) тактовых импульсов от ВТГ.

Шаг 3. Пока таймер-счетчик тактовых импульсов не равен рассчитанному значению, продолжается прием тактовых импульсов от ВТГ и инкрементирование таймера-счетчика.

Шаг 4. Ожидание готовности всех синхронизируемых МК.

Шаг 5. Инициализация счетчиков длительности синхронной работы и подсчет тактовых импульсов от ВТГ в период синхронной работы группы МК.

Шаг 6. Пока счетчик длительности синхронной работы МК не равен заданному периоду синхронной работы, выполняется синхронная работа МК и подсчет тактовых импульсов от ВТГ.

Шаг 7. Когда счетчик длительности синхронной работы МК достигнет заданного значения, происходит окончание синхронной работы.

Шаг 8. Переход на шаг 2.

Устройство синхронизации микроконтроллеров (МК), содержащее по меньшей мере одно управляющее устройство, содержащее источник тактовых импульсов, выполненный в виде внутреннего тактового генератора с кварцевым резонатором, и по меньшей мере одно управляемое устройство, отличающееся тем, что управляющее устройство выполнено в виде логического элемента «И», а источник тактовых импульсов выполнен в виде внутреннего и/или внешнего тактового генератора с кварцевым резонатором, который задает частоту тактовых импульсов для группы управляемых устройств, выполненных в виде МК, которыми вычисляется количество тактовых импульсов, принимаемых за секунду, исходя из собственной рабочей частоты и частоты внешнего тактового генератора, которое необходимо принять за необходимый период синхронной работы управляемых устройств в виде группы МК, тем самым определяя период синхронной работы управляемых устройств в виде группы МК, что позволяет группе МК синхронно управлять по меньшей мере одним объектом управления, выполненным в виде процессора, МК, компьютера и/или схемы коммутации.
УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 58 items.
13.02.2018
№218.016.24c0

Способ увеличения порогового напряжения отпирания gan транзистора

Изобретение относится к технологии силовой электроники, а именно к технологии получения дискретных силовых транзисторов на основе нитрида галлия (GaN), работающих в режиме обогащения. В способе увеличения порогового напряжения отпирания GaN транзистора, включающем создание на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642495
Дата охранного документа: 25.01.2018
10.05.2018
№218.016.41e8

Способ подавления отметок от целей, расположенных за пределами зоны однозначной оценки дальности обзорной рлс, и реализующее его устройство

Изобретение относится к области активной радиолокации и предназначено для использования в обзорных радиолокационных станциях (РЛС). Достигаемый технический результат - подавление отметок от целей, расположенных за пределами зоны однозначной оценки дальности обзорной РЛС, а также отметок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649310
Дата охранного документа: 02.04.2018
10.05.2018
№218.016.4513

Способ генерации и вывода электронного пучка в область высокого давления газа, до атмосферного

Изобретение относится к области создания сфокусированных электронных пучков и вывода их в область повышенного давления, до атмосферного. Плазменный катод создается низковольтным отражательным разрядом с полым катодом, электрическим полем ускоряют вышедшие из плазменного катода электроны....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650101
Дата охранного документа: 09.04.2018
10.05.2018
№218.016.455a

Высоковольтная система электропитания космического аппарата

Использование: в области электротехники при проектировании и создании систем электропитания автоматических космических аппаратов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности системы электропитания космического аппарата (КА). Система электропитания КА содержит солнечную и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650100
Дата охранного документа: 09.04.2018
10.05.2018
№218.016.4e82

Система электропитания космического аппарата

Изобретение относится к области преобразовательной техники, в частности к бортовым системам электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), и может быть использовано при проектировании и создании систем электропитания автоматических космических аппаратов на основе солнечных и аккумуляторных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650875
Дата охранного документа: 18.04.2018
10.05.2018
№218.016.4f2a

Способ контроля наличия контакта нагреваемого электрода с контролируемым изделием при разбраковке металлических изделий

Изобретение относится к области неразрушающей диагностики металлов и сплавов, а также изделий, выполненных из них при разбраковке металлических изделий. Способ заключается в том, что между нагреваемым электродом и контролируемым изделием измеряют термоЭДС, усиливают ее и отображают, сравнивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652657
Дата охранного документа: 28.04.2018
09.06.2018
№218.016.5e8a

Термостабилизирующее радиационностойкое покрытие batizro

Изобретение относится к получению терморегулирующих покрытий и может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии, а также в химической, пищевой, легкой промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов. Терморегулирующее покрытие класса «солнечные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656660
Дата охранного документа: 06.06.2018
11.06.2018
№218.016.609f

Способ контроля отверждения эмалевой изоляции проводов

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля степени отверждения полимерного диэлектрического покрытия обмоточных проводов заключается в воздействии на диэлектрическое покрытие электрическим полем и в измерении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657087
Дата охранного документа: 08.06.2018
11.06.2018
№218.016.6182

Способ контроля параметров сыпучих материалов в резервуарах

Изобретение может быть использовано для регистрации уровня сыпучих сред в резервуарах. В способе измерения параметров сыпучих материалов в резервуарах с помощью оптического устройства, закрепленного над поверхностью измеряемого материала, герметически отделенной от него оптически прозрачным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657104
Дата охранного документа: 08.06.2018
20.06.2018
№218.016.644c

Способ контроля параметров сыпучих материалов в резервуарах

Изобретение может быть использовано для регистрации уровня сыпучих сред в резервуарах. В способе измерения параметров сыпучих материалов в резервуарах путем получения изображения с помощью телекамеры, закрепленной над поверхностью измеряемого материала и герметически отделенной от него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658079
Дата охранного документа: 19.06.2018
Showing 1-10 of 43 items.
10.07.2015
№216.013.6140

Линия задержки, неискажающая импульс

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи импульсного сигнала в линиях задержки печатных плат без искажений его формы. Достигаемый технический результат - обеспечение прохождения импульсного сигнала без искажений его формы. Линия задержки, не искажающая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556438
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.08.2015
№216.013.6a11

Климатическая экранированная камера

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытания объектов на электромагнитную совместимость с одновременными электромагнитным и климатическим воздействиями на объект испытания. Технический результат - повышение эффективности экранирования испытательного контейнера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558706
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.11.2015
№216.013.8f67

Меандровая линия с дополнительной задержкой

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в меандровых линиях печатных плат. Достигаемый технический результат - обеспечение дополнительной задержки импульса с минимальными искажениями его формы. Меандровая линия с дополнительной задержкой состоит из одного опорного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568327
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.06.2016
№217.015.03b3

Устройство контроля уровня кондуктивных эмиссий

Использование: для контроля уровня кондуктивных эмиссий в линиях передачи. Сущность изобретения заключается в том, что устройство контроля уровня кондуктивных эмиссий в линии передачи содержит блок управления, предназначенный для координации работ узлов, входящих в состав устройства, приемный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587535
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.05.2016
№216.015.3fd7

Микрополосковая линия со стабильной задержкой

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в средствах цифровой вычислительной и сверхвысокочастотной техники. Технический результат - уменьшение значения волнового сопротивления при неизменной погонной задержке микрополосковой линии. Микрополосковая линия содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584502
Дата охранного документа: 20.05.2016
12.01.2017
№217.015.59ae

Устройство защиты от импульсных сигналов с заданным уровнем их ослабления

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для защиты от импульсных сигналов с заданным уровнем их ослабления. Технический результат состоит в обеспечении защиты от коротких импульсов с опасно высоким напряжением с заданным уровнем их ослабления в линиях передачи. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588014
Дата охранного документа: 27.06.2016
12.01.2017
№217.015.620f

Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием амплитуд разложенных импульсов

Устройство защиты от импульсных сигналов с выравниванием амплитуд разложенных импульсов относится к электротехнике и используется для защиты аппаратуры от импульсов. Техническим результатом является выравнивание амплитуд разложенных импульсов для обеспечения более совершенной защиты от коротких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588603
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.7495

Линия задержки, защищающая от сверхкоротких импульсов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры от сверхкоротких импульсов. Линия задержки состоит из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце, имеющая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597940
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.7b44

Меандровая линия задержки из двух витков, защищающая от сверхкоротких импульсов

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры от сверхкоротких импульсов. Достигаемый технический результат - ослабление амплитуды сверхкоротких импульсов(СКИ). Линия задержки включает виток, состоящий из одного опорного проводника, двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600098
Дата охранного документа: 20.10.2016
13.01.2017
№217.015.9069

Способ трассировки печатных проводников с дополнительным диэлектриком для цепей с резервированием

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно - к способам их трассировки. Технический результат состоит в уменьшении восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи. Для этого способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603851
Дата охранного документа: 10.12.2016
+ добавить свой РИД