Anbindung analoger Komponenten an Mikrocontroller
GPIO-Ports - Multitalente der I/O-Kommunikation
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Aktive Sensor-Backup- Anwendung
Eine aktive Steuerung lässt sich auch dazu verwenden, Fehlerbehebungs- Modi („limp home“ oder „Nach-Hause- Humpeln“-Modi) zu realisieren, die im Falle einer Fehlfunktion zum Tragen kommen. Wenn möglich, sollte eine Sensor-Fehlfunktion nicht zum Ausfall des ganzen Systems führen, obwohl sie eine unvermeidbare Performance- Reduzierung verursachen kann.
Wenn zum Beispiel ein defekter Automotive- Sauerstoffsensor ein unlogisches Verhältnis der Kraftstoff/Luft- Mischung anzeigt, sollte das Motor-Überwachungsmodul nicht mit der vollständigen Abdrosselung des Kraftstoffs darauf reagieren: Eine sinnvollere Maßnahme besteht darin, anzunehmen, dass der Sensor defekt ist, um anschließend das Sensorsignal auf einen Mittelwert einzustellen, die entsprechende Warnleuchte des Armaturenbretts einzuschalten und die dazugehörigen Informationen für die Automechaniker im Fehlerdiagnose-System einzutragen.
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Bild 8 zeigt das Interface zu einem Widerstandssensor, der das aktive Element eines Teilernetzwerks ist, zu dem R1 gehört. Bei einem kurzgeschlossenen Sensor wäre der Knoten A mit Masse verbunden. Der Widerstand R2 stellt jedoch sicher, dass die Spannung des Knotens A weiterhin über dem Nullwert liegt. Der Kondensator C1 filtert die Restwelligkeit am Knoten B, während letzterer von einem PWM-Signal gesteuert wird, welches der On- Chip-Zähler/Timer erzeugt.
Ein mit einem Netzwerk-Interface ausgestatteter Embedded-Controller kann auf Daten anderer Systeme zugreifen, zum Beispiel auf die eines GPS-Navigationssystems, sodass er abschätzen kann, ob die vom Sensor gelieferten Daten korrekt sind. Falls beispielsweise ein Temperatursensor die Innentemperatur eines Wagens mit 0 °C angibt, dann könnte dieser Wert stimmen, wenn sich das Automobil um 8 Uhr morgens eines Dezembertages in Hamburg befindet; sehr unglaubwürdig wäre jedoch derselbe Temperaturwert um 14 Uhr an einem Julitag in Dallas.
Universelle Kommunikationsfähigkeit
Analogdesigner können eine Reihe von Features implementieren und einige Fehlertypen korrigieren, indem sie in ihre Entwürfe einen digitalen Embedded-Controller integrieren, der sich leicht an sämtliche wichtigen Knoten anschließen lässt. Leistungsstarke Embedded- Controller mit integriertem Flash-Speicher unterstützen heute das In-System-Programming über ein serielles Interface. Bausteine ohne Flash- Speicher können die In-System-Programmierung durchführen, wenn sie externe Speicher verwenden, welche die Bedingungen der Common-Flash- Interface-Architektur und die des einschlägigen Befehlssatzes erfüllen.
Zu den Features, die für in Mixed- Signal-Systemen eingesetzte Embedded-Controller nützlich sind, zählen: das Tolerieren von Eingangssignalen, deren Spannungen zwischen Low- und High-Pegel ohne exzessiven Strom liegen, programmierbare Pull-ups und Pull-downs sowie zahlreiche Peripheriefunktionen, die sich für Analoganwendungen eignen, wie ein mehrkanaliger A/D-Wandler, Zähler/Timer zur Erzeugung von PWM-Signalen und zur Frequenzsynthese, On-Chip- Codec, Interfaces zu externen Codecs und eine DSP-Architektur, die ihre eigenen Programm- und Datenspeicher verwendet, sowie eine Hochleistungs- RISC-CPU.
Der Autor:
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Abdul Aleaf |
- GPIO-Ports - Multitalente der I/O-Kommunikation
- Passive und aktive Überwachungsanwendung
- Aktive Sensor-Backup- Anwendung
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