×
14.12.2018
218.016.a6c4

Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

Вид РИД

Изобретение

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

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 21-30 of 58 items.
23.10.2018
№218.016.9507

Устройство контроля электрического контакта электродов 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. Предложено устройство для контроля контакта электродов с контролируемым изделием при разбраковке металлических изделий, которое содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670365
Дата охранного документа: 22.10.2018
23.12.2018
№218.016.aa52

Радиометрический измеритель коэффициента отражения в широкой полосе частот

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться при определении отражательных свойств искусственных и естественных покрытий и материалов различных конструкций. Радиометрический измеритель коэффициента отражения содержит антенну, подключенную к первому входу направленного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675670
Дата охранного документа: 21.12.2018
16.01.2019
№219.016.b050

Пигмент на основе порошка baso, модифицированного наночастицами sio

Изобретение может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии, а также в химической, пищевой, легкой отраслях промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов. Пигмент для терморегулирующих покрытий класса «солнечные оптические отражатели»...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677173
Дата охранного документа: 15.01.2019
26.01.2019
№219.016.b45b

Пигмент для терморегулирующих покрытий космических аппаратов на основе порошка baso, модифицированного наночастицами zro

Изобретение может быть использовано в космической технике, в строительной индустрии, а также в химической, пищевой, легкой промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов. Пигмент для терморегулирующих покрытий класса «солнечные оптические отражатели» приготовлен из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678272
Дата охранного документа: 24.01.2019
29.03.2019
№219.016.eda3

Способ защиты акустических параболических антенн от снега и наледи, и устройство для его реализации

Изобретение относится к области изготовления и использования акустической антенной техники, а именно к задаче борьбы со снегом и обледенением параболических зеркал антенн в таких устройствах, как, например, акустические локаторы (содары) с антеннами на основе параболического зеркала. Сущность:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683131
Дата охранного документа: 26.03.2019
30.03.2019
№219.016.f91d

Вольтодобавочное зарядно-разрядное устройство аккумуляторной батареи

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании и создании энергопреобразующей аппаратуры для систем электропитания от аккумуляторной батареи, в том числе систем электропитания космических аппаратов. Техническим результатом изобретения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683272
Дата охранного документа: 27.03.2019
30.03.2019
№219.016.f97e

Дисмембратор

Изобретение относится к области измельчения, диспергирования и механической активации материалов, в том числе с наноструктурой материалов. Дисмембратор содержит корпус с загрузочным патрубком и выгрузным отверстием, в котором вертикально установлены неподвижный и подвижный рабочие органы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683531
Дата охранного документа: 28.03.2019
30.03.2019
№219.016.f9b0

Способ дезинтегрирования кускового сырья

Изобретение относится к тонкому измельчению, смешиванию, горизонтальному и вертикальному транспортированию и механической активации материалов. Осуществляют подачу кускового сырья в ограниченное пространство камеры помола, внутри которой расположены вертикально два параллельных диска, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683526
Дата охранного документа: 28.03.2019
30.03.2019
№219.016.fa06

Дисмембратор

Изобретение относится к области измельчения и может быть использовано, в частности, в горной и строительной промышленности, в энергетике. Дисмембратор содержит корпус с загрузочным разгрузочным патрубками, в котором вертикально установлены неподвижный и подвижный рабочие органы. Рабочие органы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683528
Дата охранного документа: 28.03.2019
30.03.2019
№219.016.fa1e

Дисмембратор

Изобретение относится к области измельчения, диспергирования и механической активации материалов, в том числе с наноструктурой материалов, и может быть использовано в горной и строительной промышленности, в энергетике. Дезинтегратор содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683530
Дата охранного документа: 28.03.2019
Showing 21-30 of 43 items.
26.08.2017
№217.015.eaca

Камера для совместных климатических и электромагнитных воздействий на биологический объект

Изобретение относится к биомедицинской технике и может быть использовано для исследования биологических объектов (БО), представляющих собой ткани и клетки растительного, животного происхождения и биологические среды человека и животных, размещенные во внутреннем испытательном объеме с заданными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627985
Дата охранного документа: 14.08.2017
29.12.2017
№217.015.f46b

Линия задержки, защищающая от сверхкоротких импульсов с увеличенной длительностью

Изобретение относится к средствам для защиты радиоэлектронной аппаратуры от сверхкоротких импульсов. Техническим результатом является увеличение длительности СКИ (сверхкороткий импульс), который может быть полностью разложен в витке меандровой линии задержки. Технический результат достигается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637484
Дата охранного документа: 04.12.2017
09.06.2018
№218.016.5f92

Усовершенствованная линия задержки, защищающая от сверхкоротких импульсов с увеличенной длительностью

Изобретение относится к электротехнике. Техническим результатом является увеличение длительности сверхкоротких импульсов для обеспечения защиты радиоэлектронной аппаратуры от сверхкоротких импульсов. Технический результат достигается за счет линии задержки, состоящей из одного опорного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656834
Дата охранного документа: 06.06.2018
09.08.2018
№218.016.787e

Способ трехкратного резервирования цепей в многослойных печатных платах

Изобретение относится к конструированию печатных плат, конкретно к способам их резервирования и трассировки. Технический результат состоит в обеспечении резервирования с уменьшением восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям. Для этого способ включает взаимное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663230
Дата охранного документа: 02.08.2018
29.08.2018
№218.016.8101

Резервированная четырёхканальная цифровая управляющая система

Изобретение относится к вычислительной технике. Техническим результатом является повышение отказоустойчивости, контролепригодности и автономности системы. Система содержит четыре идентичных управляющих каналов, каждый из которых содержит вычислительное устройство (ВУ), мажоритарный элемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665252
Дата охранного документа: 28.08.2018
29.04.2019
№219.017.448b

Устройство обнаружения импульсов в многопроводных линиях передачи

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам обнаружения импульсных сигналов в многопроводных линиях передачи. Устройство обнаружения импульсов в многопроводных линиях передачи содержит блок управления, предназначенный для координации работ узлов, входящих в состав...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456588
Дата охранного документа: 20.07.2012
20.06.2019
№219.017.8dc4

Усовершенствованная меандровая микрополосковая линия задержки, защищающая от электростатического разряда

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры от электростатического разряда. Линия задержки состоит из одного опорного проводника, двух параллельных ему и друг другу сигнальных проводников, соединенных между собой на одном конце,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691844
Дата охранного документа: 18.06.2019
10.07.2019
№219.017.aa0f

Способ компоновки неформованных радиоэлектронных компонентов на печатных платах для цепей с резервированием

Изобретение относится к способам резервирования, компоновки и трассировки печатных плат (ПП). Технический результат – уменьшение восприимчивости резервируемой цепи к внешним кондуктивным эмиссиям и уменьшение уровня кондуктивных эмиссий от резервируемой цепи. Достигается тем, что способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693838
Дата охранного документа: 05.07.2019
19.07.2019
№219.017.b6b1

Меандровая микрополосковая линия задержки, защищающая от электростатического разряда

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры от электростатического разряда. Техническим результатом является разложение пикового выброса ЭСР на последовательность импульсов меньшей амплитуды за счет выбора параметров и длины линии. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694741
Дата охранного документа: 16.07.2019
01.11.2019
№219.017.dcc6

Система электроснабжения космического аппарата с экстремальным регулированием мощности солнечной батареи

Система электроснабжения космического аппарата содержит солнечную батарею (СБ), датчик тока, цифровую систему управления с экстремальным регулятором мощности СБ, регулятор напряжения, выполненный в виде мостового инвертора с входным С-фильтром, трансформатор с первичной и вторичными обмотками,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002704656
Дата охранного документа: 30.10.2019
+ добавить свой РИД