Современная электроника №6/2022

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 29 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2022 тактовые кнопки и переключатель питания. Проектирование интерфейсной печатной платы При анализе состава устройства вза- имодействия с регистратором было решено спроектировать интерфейс- ную печатную плату, выполняющую следующие задачи: ● обеспечение электрического соеди- нения модулей и платы центрально- го микроконтроллера; ● крепёж модулей и элементов челове- ко-машинного интерфейса. При проектировании взаимного расположения модулей и элементов устройства определяющими факто- рами стали их габаритные размеры и возможности по подключению. При создании эскиза расположения ком- понентов устройства в первую оче- редь использовалась документация на компоненты от производителя- поставщика. Были определены общие габаритные размеры проектируемой печатной платы. Печатная плата была спроектирова- на с использованием отечественной САПР Delta Design компании Eremex. Была создана библиотека используе- мых в устройстве компонентов, раз- работаны принципиальная схема и непосредственно интерфейсная печат- ная плата. В процессе формирования библиотеки компонентов использо- валась документация (даташиты) на компоненты и ГОСТ 2.743-91 единой системы конструкторской докумен- тации «Обозначения условные гра- фические в схемах». При разработ- ке электрической схемы применялся ГОСТ 2.702-2011 единой системы кон- структорской документации «Прави- ла выполнения электрических схем». При проектировании печатной платы были учтены ограничения технологи- ческих возможностей будущего изго- товителя печатной платы – компании «Резонит» с производственной лини- ей в г. Москве. Спроектированная печатная плата была экспортирована в формате произ- водственных Gerber-файлов и направ- лена на изготовление. Разработка комплекса программ В состав разработанного ком- плекса программ, как было сказано выше, входят встроенная программа и прикладная. Встроенная програм- ма представляет собой интерпрети- руемый код на языке MicroPython и предназначена для загрузки в пор- тативное устройство для обеспече- ния решения им всех поставленных задач. Архитектура программы пред- ставляет собой набор программных модулей, разделённых по назначе- нию: ● считывание и обработка сигнала GPS; ● обмен данными по каналу Ethernet; ● автоматический анализ диагностиче- ских журналов регистратора; ● обработка действий оператора и ото- бражение информации; ● передача команд отображения на ди- сплей; ● чтение и запись на карту памяти MicroSD; ● считывание уровня заряда аккумуля- тора и потребляемого тока; ● главный цикл работы портативного устройства. При включении устройства запу- скается главный цикл работы, кото- рый абстрагирован от деталей реа- лизации конкретного физического модуля или функционала и опе- рирует высокоуровневыми мето- дами, предоставляемыми прочи- ми программными модулями. На дисплей выводится меню возмож- ных действий с устройством, пере- ключение и выбор пунктов меню осуществляется тактовыми кноп- ками. По окончании выполнения выбранной функции на дисплей выводится сообщение о результате, сопровождаемое соответствующим светодиодом. На протяжении всего сеанса работы устройства работа- ют светодиод уровня заряда и стату- са аккумулятора (> 15% заряда, ≤ 15% заряда, заряжается), а также свето- диод, сигнализирующий об акту- альности времени, отсчитываемого в устройстве. Прикладная программа представ- лена в виде меню взаимодействия с подключённым по USB устройством, открывающимся через системный трей ОС Windows. Прикладная про- грамма позволяет выполнить про- граммное подключение и отклю- чение портативного устройства, загрузку диагностических журна- лов с накопителя устройства в выде- ленную директорию на ПК, а также открыть окно настройки параме- тров взаимодействия с устрой- ством. Программа написана на объектно-ориентированном язы- ке C# с использованием интерфей- са программирования приложений Windows Forms. Реализация проекта По окончании разработки устрой- ства и закупки всех необходимых вычислительных модулей был создан макетный образец, который использо- вался в процессе разработки и отладки комплекса программ. По завершении программирова- ния и изготовления интерфейсной печатной платы был собран и проте- стирован демонстрационный обра- зец устройства. После завершения этапа проектирования и изготовле- ния корпуса портативное устройство может быть применено на предприя- тии АО «НИИВК им. М.А. Карцева» для тестирования и настройки многофунк- циональных аварийных вычислите- лей-регистраторов, повысив эффек- тивность работы отдела встраиваемых электронных систем. Литература 1. Документы по САПР Delta Design: [Электронный ресурс] // URL: https:// www.eremex.ru/knowleage-base/ delta-design/docs/ (дата обращения: 21.03.2022). 2. Лапин А.А. Интерфейсы. Выбор и реали- зация. М.: Техносфера, 2005. 168 c. 3. Макконнелл С. Совершенный код. Мастер-класс / пер. с англ. СПб.: БХВ, 2018. 896 c. 4. Одуан К. Измерение времени. Основы GPS / К. Одуан, Б. Гино. М.: Техносфера, 2002. 400 c. 5. Резонит – Технологические возмож- ности производства: [Электронный ресурс] // URL: https://www.rezonit.ru/ directory/tekhnologicheskie-osobennosti- proizvodstva/ (дата обращения: 04.04.2022). 6. Требования к проектированию печат- ных плат: [Электронный ресурс] // URL: https://gostost.ru/pechatnie-platy/ (дата обращения: 05.04.2022). 7. MicroPython: [Электронный ресурс] // URL: https://micropython.org/ (дата обра- щения: 26.04.2022). 8. Raspberry Pi Documentation: [Элек- тронный ресурс] // URL: https://www. raspberrypi.com/documentation/ microcontrollers/rp2040.html (дата обра- щения: 15.02.2022). 9. Waveshare Wiki: [Электронный ресурс] // URL: https://www.waveshare.com/ wiki/Main_Page (дата обращения: 24.02.2022).