Современная электроника №8/2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2023 Программируемое СДУ и виртуальный симулятор Программируемое светодинамическое устройство ( СДУ ) позволяет управлять независимо каждым из набора 16 световых элементов гирлянды по трём соединительным линиям последовательного интерфейса . Такое построение СДУ позволяет наращивать число элементов с минимальными аппаратными затратами без увеличения числа проводников , входящих в жгут , и располагать гирлянду световых элементов на большом удалении от основной платы контроллера . Специально разработанная программа виртуального симулятора («Light E ff ects Reader») позволяет эмулировать работу устройства на экране компьютера , что гарантирует от возможных ошибок , которые могут быть допущены пользователем при разработке управляющего программного кода . Александр Одинец Общие сведения Программируемое 16- канальное светодинамическое устройство , рас - смотренное в данной статье , являет - ся усовершенствованным вариантом устройства , опубликованного в [1, 2], и позволяет управлять удалённым набором световых элементов по 3 лини - ям последовательного интерфейса ( не считая « общего » провода ), длина кото - рых может достигать 100 м . В модер - низированном варианте учтены все особенности работы контроллера на несогласованные линии большой дли - ны , а применение КМОП - микросхем серии КР 1564 позволяет значительно упростить схемотехнические решения на передающей и приёмной сторонах несогласованной длинной линии . Раз - нообразие светодинамических эффек - тов не ограничено и зависит от вообра - жения пользователя . В подавляющем большинстве извест - ных конструкций светодинамических устройств реализовано управление каждым световым элементом непо - средственным его подключением с помощью отдельного сигнального про - водника к основной плате контролле - ра . Но , как правило , такие устройства позволяют управлять лишь небольшим числом элементов [3], обычно не пре - вышающим восьми . Наращивание их числа требует использования допол - нительных микросхем памяти и соот - ветствующего увеличения числа прово - дов , входящих в жгут . Это приводит к значительному усложнению как схемо - технической части , так и программно - го кода , необходимого для « прошивки » нескольких микросхем памяти . Кроме того , в таком варианте невозможно управлять набором световых элемен - тов , удалённых от основной платы кон - троллера на значительное расстояние . Решением задачи увеличения чис - ла элементов и управления набором световых элементов , расположенным на большом расстоянии от основной платы контроллера , является приме - нение последовательного интерфейса между основной платой контроллера и гирляндой , состоящей из регистров , непосредственно к выходам которых и подключаются световые элементы . В таком устройстве передача данных в выходные регистры производится в течение очень короткого промежут - ка времени с тактовой частотой около 25 кГц . Пакеты данных следуют друг за другом с частотой около 10 Гц , что приводит к смене светодинамических комбинаций . Поскольку время обнов - ления данных в регистрах очень мало : 0,04 мс × 16 = 0,64 мс , смена комбина - ций происходит визуально незаметно , что и создаёт эффект их непрерывно - го воспроизведения . Линия выполня - ется жгутом из 4 многожильных про - водников , включая « общий » провод , при длине линии до 10 метров , и жгу - том из 7 многожильных проводников при длине от 10 до 100 метров . Во вто - ром случае каждый сигнальный про - водник (« Данные », « Синхронизация », « Разрешение индикации ») выполняет - ся « витой парой », второй проводник которой заземляется с обеих сторон линии , и после этого все проводники объединяются в один жгут . Опыт повторения светодинамиче - ских устройств , например [3], показы - вает , что публикуемые « прошивки », к сожалению , далеки от совершенства и содержат грубые ошибки . А ведь чита - тель ожидает получить именно эстети - ческий визуальный эффект от работы устройства . Поэтому такой подход к разработке программного кода напрочь отбивает желание повторять програм - мируемые светодинамические устрой - ства , несмотря на простоту и доступ - ность их схемотехнических решений . С целью гарантировать от записи в РПЗУ неправильного управляюще - го кода в среде Delphi 7.0 разработана специальная программа Виртуально - го симулятора («Light Effects Reader»), позволяющая воспроизвести после - довательность светодинамических эффектов на экране компьютера и тем самым проверить целостность форми - руемого по приведённой в [1, 2] мето - дике программного кода . Как известно , многократные отра - жения сигнала , возникающие в длин - ных несогласованных линиях , а также интерференционное взаимодействие двух сигнальных линий , входящих в один жгут , при определённых услови - ях могут привести к ошибкам в переда - че данных , что в случае светодинами - ческой системы означает нарушение эстетического эффекта . Это наклады - вает ограничения на длину соедини - тельной линии и предъявляет жёст - кие требования к помехоустойчивости системы , использующей последова - тельный интерфейс . Помехоустойчи - вость такой системы зависит от многих факторов : частоты и формы импуль - сов транслируемого сигнала , времени между изменениями уровней ( скваж - ности ) импульсов , удельной ёмкости проводников линии , входящих в жгут , эквивалентного сопротивления линии , а также входного сопротивления при - ёмников сигнала и выходного сопро - тивления драйверов . Известно , что главным критерием помехоустойчивости является зна - чение порогового напряжения пере - ключения логических элементов [4]. Пороговому напряжению инвертиру - ющего логического элемента соответ -