Компьютерные технологии, применяемые при разработке блока управления

Реализация управляющего модуля может быть различной, в зависимости от области применения, сложности выполняемой функции и ряда других причин. Построить его можно, используя микропроцессор, микроконтроллер, жесткую логику или программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС). И именно ПЛИС в последнее время отдают предпочтение разработчики, благодаря ряду преимуществ. Что касается микроконтроллеров, то при организации функции управления, т.е. при программировании его на выполнение заданного алгоритма управления используют, как правило, стандартные широко известные языки программирования (обычно СИ).

Разработка блока управления зачастую требует применения специализированного программного обеспечения, поскольку в настоящее время, как правило, в комплекте с управляющим модулем производители поставляют и программное обеспечение (ПО) к нему. Производители ПЛИС дают возможность конструкторам настраивать управляющий модуль непосредственно на месте разработки, используя адаптированное ПО. Как правило, выпускается универсальное устройство с довольно большими возможностями, а разработчик с помощью прилагаемого ПО настраивает необходимый алгоритм управления из имеющимися в его распоряжении встроенных функций. Такая процедура дает возможность гибкой настройки и перенастройки управляющего модуля в зависимости от области применения, что заметно ускоряет и облегчает задачу разработчика.

К таким производителям, в частности, относятся наиболее крупные Xilinx и Altera.

Фирма Altera предлагает САПР MAX+PLUS II и Quartus II. Каждый САПР поддерживает все этапы проектирования: Ввод проекта, Компиляция, Верификация и Программирование. Каждый САПР имеет Tutorial (Самоучитель), который устанавливается при инсталляции пакета. Tutorial состоит из занятий, в ходе которых проходится весь цикл проектирования от ввода проекта до программирования микросхем. При инсталляции также устанавливаются файлы, описывающие проект так, что в ходе изучения Tutorial можно пропускать отдельные занятия и использовать готовые файлы. Например, можно пропустить "Ввод проекта" и перейти к "Компиляции" проекта, используя готовые файлы. [2]

САПР MAX+PLUS II является более простым в освоении по сравнению с Quartus II. Он поддерживает семейства MAX, FLEX и ACEX, которые содержат микросхемы с 5В питанием и количеством функциональных преобразователей от 32 до 4992 и имеет меньшее количество настроек. Этот САПР фирма Altera не развивает и рекомендует переходить на Quartus II.

САПР Quartus II является основным. Фирма Altera активно его развивает. Он поддерживает все новые семейства микросхем и обладает особенностями, которых нет в MAX+PLUS II. Запрограммировать модуль можно с помощью языка описания аппаратуры ALTERA HDL.

Для проектирования устройств с применением ПЛИС фирма Xilinx выпустила специализированное программное обеспечение XILINX ISE. Базовая версия (с ограниченным количеством поддерживаемых МС с объемом вентилей до 300 тысяч и некоторыми другими ограничения) бесплатно доступна для широкого использования. Для реализации более сложных задач фирма предлагает лицензионное ПО.

САПР XILINX ISE WebPACK представляет собой комплекс программных средств, позволяющих разработчику эффективно и с минимальными по времени затратами по сравнению с классическим подходом к проектированию с использованием жесткой логики, спроектировать устройство.

Достоинством является то, что:

Проект можно описывать несколькими способами. Один из способов описания проекта, схемотехнический.

При его использовании ввод схемы осуществляется с помощью графического редактора ECS. САПР XILINX ISE имеет встроенный графический редактор описания схем с помощью диаграмм состояний- StateCAD. [3]

САПР XILINX ISE разрабатывался с ориентацией на работу с языками высокого уровня. Ввод HDL описания осуществляется в главном окне оболочки Project Navigator.

Если разработчик не использовал в своей работе языки высокого уровня, то для более быстрого освоения в САПР имеется набор шаблонов Language Template. В нем даны примеры описания конструкций основных функциональных элементов.

Основным преимуществом САПР XILINX по сравнению с Altera является наличие встроенных трассировочных матриц, что значительно увеличивает ресурсы.