Os dispositivos de entrada em sistemas incorporados requerem uma interface cuidadosa para garantir aquisição de dados confiável e eficiente. O método específico depende muito do tipo de dispositivo de entrada e dos recursos do microcontrolador ou processador do sistema incorporado. Aqui está um colapso de abordagens comuns:
1. Dispositivos de entrada digital: *
interruptores simples (botões, interruptores de mergulho): Estes são os mais simples. Um único pino GPIO (entrada/saída de uso geral) no microcontrolador está conectado ao comutador. Quando o comutador é fechado, o pino lê um nível lógico baixo (normalmente 0V) e, quando aberto, lê alto (normalmente VCC, a tensão de alimentação do microcontrolador). Os resistores de pull-up ou pull-down são cruciais para garantir um estado definido quando o interruptor estiver aberto ou fechado, respectivamente. Técnicas de debouscing (software ou hardware) são essenciais para evitar leituras espúrias devido ao interruptor.
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codificadores (rotativo, incremental, absoluto): Estes fornecem informações posicionais. Os codificadores incrementais usam dois ou mais sinais para determinar a direção e o número de etapas. Os codificadores absolutos fornecem uma representação digital direta da posição. Os microcontroladores normalmente leem esses sinais usando pinos GPIO e periféricos dedicados ao contador/temporizador para medição precisa de contagem e velocidade. A decodificação em quadratura é comum para codificadores incrementais.
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Sensores digitais: Muitos sensores (por exemplo, sensores de temperatura digital, sensores de pressão digital) emitem um sinal digital (por exemplo, I2C, SPI ou UART) que é facilmente lido pelo microcontrolador usando seus periféricos de comunicação correspondentes.
2. Dispositivos de entrada analógicos: *
sensores analógicos (temperatura, pressão, luz, etc.): Eles produzem uma tensão analógica proporcional à quantidade medida. É necessário um ADC (conversor analógico para digital) para converter essa tensão analógica em um valor digital que o microcontrolador pode entender. A resolução do ADC (número de bits) determina a precisão da conversão. A consideração cuidadosa deve ser dada ao intervalo de entrada do ADC e ao intervalo de saída do sensor para evitar exceder os limites do ADC.
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potenciômetros: Esses resistores variáveis fornecem uma tensão analógica proporcional à sua posição. Eles são interfigurados usando um ADC semelhante aos sensores analógicos.
3. Interfaces de comunicação: Muitos dispositivos de entrada se conectam usando protocolos de comunicação padrão:
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i2c (circuito inter-integrado): Um ônibus serial de dois fios comumente usado para sensores e outros periféricos. O microcontrolador precisa de um periférico I2C para se comunicar com os dispositivos I2C.
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spi (interface periférica em série): Um barramento em série de quatro fios (ou mais) oferece velocidade mais alta que I2C. Semelhante ao I2C, o microcontrolador requer um periférico SPI.
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uart (receptor/transmissor assíncrono universal): Uma interface de comunicação serial comum, geralmente usada para comunicação com dispositivos externos, como módulos GPS ou teclados.
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USB (Universal Serial Bus): Mais complexo para implementar em sistemas incorporados, mas fornece alta largura de banda e uma interface padronizada. Requer controladores USB dedicados e geralmente envolve mais sobrecarga de software.
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CAN (rede de área do controlador): Usado em aplicações automotivas e industriais, exigindo controladores de lata dedicados para comunicação robusta.
Considerações de interface: *
mudança de nível: Se os níveis de tensão do dispositivo de entrada e do microcontrolador forem diferentes (por exemplo, dispositivo de 3.3V e microcontrolador de 5V), os câmbais de nível serão necessários para evitar danificar os componentes.
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Condicionamento de sinal: Os sinais analógicos geralmente requerem condicionamento (por exemplo, filtragem, amplificação) antes de serem alimentados ao ADC para melhorar a precisão e reduzir o ruído.
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Fonte de alimentação: Verifique se o dispositivo de entrada recebe a tensão e a corrente corretas.
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Drivers de software: Drivers de software apropriados são necessários para ler e processar os dados dos dispositivos de entrada.
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restrições em tempo real: Para aplicações críticas, consideração cuidadosa do manuseio e tempo de interrupção é crucial para garantir a aquisição oportuna de dados.
A escolha do método de interface certo depende dos requisitos específicos do sistema incorporado e dos dispositivos de entrada que estão sendo usados. Fatores como custo, consumo de energia, velocidade e complexidade desempenham um papel no processo de tomada de decisão.
