|
|
Komunikační a řídicí karta k elektronovému mikroskopu
Robotka, Jan ; Petyovský, Petr (oponent) ; Macho, Tomáš (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce bylo navrhnout novou komunikační a řídicí kartu pro elektronový mikroskop, případně pro další zařízení firmy Delong Instruments a.s., která se zabývá jejich vývojem a výrobou. Tato karta by měla nahradit stávající komunikační kartu, jejíž výpočetní výkon již začíná být nedostačující. Současně nahradí i řídicí a měřicí kartu s A/D a D/A převodníky. Bude tedy umožňovat nejen komunikaci s nadřazeným počítačem a ostatní elektronikou, ale i řízení dalších subsystémů elektronového mikroskopu, zjišťování jeho provozních stavů a měření vnitřních fyzikálních veličiny. V úvodu práce byly nejprve stanoveny požadavky karty, na jejichž základě byla navržena základní koncepce včetně jednoduchého blokového schématu. Důležité bylo vybrat vhodný mikrokontrolér, který bude celou kartu řídit a je tedy její nejdůležitější částí. Důraz byl kladen především na dostatečný výpočetní výkon, velkou modularitu z hlediska jeho periferií, vidinu inovace a podpory do budoucna a samozřejmě cenu. Dále bylo požadováno, aby v sobě zahrnoval rozhraní Ethernet, pomocí kterého bude karta komunikovat s nadřazeným počítačem. Vybrán byl mikrokontrolér s jádrem ARM Cortex-M3, jehož vlastnostem je věnována samostatná kapitola. Další část práce se zabývá hlavním komunikačním rozhraním karty, kterým je již zmíněné rozhraní Ethernet. Po obecném popisu je toto rozhraní stručně prostudováno v souvislosti s vybraným mikrokontrolérem a dále je řešena otázka vyšších vrstev komunikace, kterou představují protokoly rodiny TCP/IP. Nedílnou součástí práce byl výběr důležitých komponent, kterými jsou zejména A/D a D/A převodníky. Jejich parametry budou mít velký vliv na konečné vlastnosti karty. V závěrečné, stěžejní fázi bylo navrženo obvodové schéma, které je v práci detailně popsáno a vysvětleno. Toto schéma je hlavním výsledkem celé práce a je hlavním podkladem pro následnou realizaci navržené karty. Navržená karta bude schopná zpracovat a řídit 16 diferenciálních analogových vstupních signálů, 16 diferenciálních analogových výstupních signálů, 8 digitálních vstupů, 8 jednoduchých digitálních výstupů a 4 digitální výstupy spínané přes optické oddělovače. Bude komunikovat s nadřazeným počítačem přes rozhraní Ethernet rychlostí až 100 Mbit/s, s ostatní elektronikou přes sériovou linku UART s využitím optických kabelů a s dalšími zařízeními přes rozhraní RS-485 a RS-232.
|
host ::
RSS.