Микроконтроллерами называют особый вид микросхем, используемый для управления различными электронными устройствами.
Это миниатюрные компьютеры, все составляющие которых (процессор, ОЗУ, ПЗУ) располагаются на одном кристалле. От микропроцессоров их отличает наличие таймеров, контроллеров, компараторов и других периферийных устройств. В настоящее время микроконтроллеры используются при производстве:
Управление осуществляется при помощи специальных программ.
Начинать осваивать программирование микроконтроллеров для начинающих рекомендуется с изучения архитектуры и разновидностей. Промышленность выпускает следующие виды МК:
Производителям микроконтроллеров приходится постоянно балансировать между габаритами, мощностью и ценой изделий. Поэтому до сих пор в ходу 8-разрядные модели. Они обладают довольно низкой производительностью, но во многих случаях данный факт является преимуществом, т.к. позволяет экономить энергоресурсы. Цифровые сигнальные процессоры способны обрабатывать в реальном времени большие потоки данных. Однако их стоимость намного выше.
Количество используемых кодов операций может быть неодинаковым. Поэтому применяются системы команд RISC и CISC. Первая считается сокращенной и выполняется за один такт генератора. Это позволяет упростить аппаратную реализацию ЦП, повысить производительность микросхемы. CISC - сложная система, способная значительно увеличить эффективность устройства.
Изучить программирование микроконтроллеров для начинающих невозможно без понимания алгоритмов. На ЦП микросхемы команды подаются в определенном порядке. Причем их структура должна восприниматься процессором однозначно. Поэтому сначала программист составляет последовательность выполнения команд. Заставить ЦП немедленно остановить программу можно при помощи вызова прерывания. Для этого используют внешние сигналы либо встроенные периферийные устройства.
Чаще всего встречаются микроконтроллеры следующих семейств:
Одной из наиболее популярных в электронной промышленности является продукция компании Atmel, построенная на базе RISC-ядра. Первые микросхемы, разработанные в 1995 году, относятся к группе Classic. Изучать программирование микроконтроллеров AVR для начинающих желательно на более современных моделях:
Необходимо помнить, что совместимость систем команд сохраняется лишь при переносе программы с малопроизводительного МК на более мощный.
Изделия компании «Атмел» просты и понятны. Однако для использования всего функционала придется разработать программное обеспечение. Приступать к программированию микроконтроллеров AVR для начинающих рекомендуется с загрузки специализированной среды Atmel Studio. Актуальная версия предоставляется официальным сайтом производителя на бесплатной основе. Для разработки ПО в этой среде дополнительные программные компоненты не требуются.
Комплекс «Атмел Студио» включает огромное количество примеров готовых проектов. Это поможет новичку быстрее освоить базовые возможности и начать создавать собственные программы. В нем также имеются модули для компиляции и окончательной отладки кода. Параллельно с его освоением нужно изучать языки программирования. Без них разработать программное обеспечение невозможно.
По своей структуре языки программирования микроконтроллеров мало отличаются от тех, что используются для персональных компьютеров. Среди них выделяют группы низкого и высокого уровня. Современные программисты в основном используют С/С++ и Ассемблер. Между приверженцами этих языков ведутся бесконечные споры о том, какой из них лучше.
Низкоуровневый Ассемблер в последнее время сдает позиции. Он использует прямые инструкции, обращенные непосредственно к чипу. Поэтому от программиста требуется безукоризненное знание системных команд процессора. Написание ПО на Ассемблере занимает значительное время. Главным преимуществом языка является высокая скорость исполнения готовой программы.
На самом деле, можно использовать практически любые языки программирования микроконтроллеров. Но популярнее всех С/С++. Это язык высокого уровня, позволяющий работать с максимальным комфортом. Более того, в разработке архитектуры AVR принимали участие создатели Си. Поэтому микросхемы производства «Атмел» адаптированы именно к этому языку.
С/С++ - это гармоничное сочетание низкоуровневых и высокоуровневых возможностей. Поэтому в код можно внедрить вставки на Ассемблере. Готовый программный продукт легко читается и модифицируется. Скорость разработки достаточно высокая. При этом доскональное изучение архитектуры МК и системы команд ЦП не требуется. Компиляторы Си снабжаются библиотеками внушительного размера, что облегчает работу программиста.
Нужно отметить, что выбор оптимального языка программирования зависит также от аппаратного обеспечения. При малом количестве оперативной памяти использовать высокоуровневый Си нецелесообразно. В данном случае больше подойдет Ассемблер. Он обеспечивает максимальное быстродействие за счет короткого кода программы. Универсальной среды программирования не существует, но в большинстве бесплатных и коммерческих приложений можно использовать как Ассемблер, так и С/С++.
Первые микроконтроллеры PIC появились во второй половине прошлого века. Быстрые 8-разрядные микросхемы компании Microchip мгновенно завоевали популярность. Двухшинная гарвардская архитектура обеспечивает беспрецедентную скорость. Ее разрабатывали на основе набора регистров, для которого характерно разделение шин.
Выбирая язык программирования микроконтроллеров PIC, необходимо учитывать, что в основе микросхем семейства лежит уникальная конструкция RISC-процессора. Симметричная система команд позволяет произвольно выбирать метод адресации, выполнять операции в любом регистре. На данный момент компания «Микрочип» выпускает 5 разновидностей МК, которые совместимы по программному коду:
В большинстве случаев МК PIC имеют однократно программируемую память. Встречаются более дорогие модели с Flash или ультрафиолетовым стиранием. Ассортимент из 500 наименований позволяет подобрать изделие для любой задачи. Сейчас производитель концентрирует усилия на развитии 32-разрядных версий с увеличенным объемом памяти.
Языки программирования микроконтроллеров PIC - это Ассемблер и Си. Для кодирования подходят любые интегрированные среды разработки (IDE). Программировать с их помощью очень удобно. Они автоматически переводят текст программы в машинный код. Важной характеристикой IDE является возможность пошаговой симуляции работы готового ПО. Мы рекомендуем пользоваться средой разработки MPLAB. Ее созданием занималась компания Microchip.
Перед началом работы в MPLAB советуем каждый раз заводить отдельную папку. Это нужно, чтобы не запутаться в файлах проектов. Интерфейс программы интуитивно понятный, и трудностей с ним возникнуть не должно. Для отладки используются фирменные отладчики Pickit, ICD, REAL ICE, IC PROG. В них имеется возможность просмотра содержимого памяти, установки контрольных точек.
Выход из строя ключа от — явление очень редкое, если рассматривать так называемые таблетки, и весьма вероятное, если речь идет о бесконтактной системе RFID, построенной на срабатывающих с большого расстояния картах.
Если по какой-то причине дверь подъезда, ворота частного дома или замок на работе перестали деблокироваться, часто возникает вопрос: как перепрограммировать ключ от домофона? Этот процесс для рядового пользователя совсем не означает сложного вмешательства и участия в программировании личного идентификационного устройства.
Чтобы понять, почему программирование индивидуальных ключей домофона включает в себя только запись нового идентификатора и его привязки к абоненту на установленном в двери устройстве, стоит особо остановиться на механике работы и внутренней структуре привычных таблеток и карт.
Все ключи построены на схеме одноразового устройства. Если происходит сбой или физические нарушения внутренней структуры — личный идентификатор просто выбрасывается или уничтожается. Ни ремонту, ни перепрограммированию без использования специальных промышленных устройств — не предусмотрено.
Небольшие брелочки, карточки — уже знакомы множеству людей. Для срабатывания такого ключика, его не нужно прислонять к считывающей площадке. Достаточно только поднести на определенное расстояние.
По дальности срабатывания ключи ранжируются:
Не смотря на такие отличия в дальности, работа всех идентификаторов проходит по простой схеме.
Домофон, использующий ключи данного класса, имеет блок излучения электромагнитного поля слабой интенсивности в зоне контактной площадки. Внутри RFID карты или брелка расположена простая схема, она включает индуктивный колебательный контур, миниатюрную передающую антенну и чип, формирующий сигнал.
При внесении ключа в зону излучения — вырабатывается энергия, происходит активация внутренней электросхемы. Карта или брелок передают радиочастотный сигнал, домофон опознает идентификатор и разблокирует дверь, если он прописан в его памяти.
Простого способа, как перепрограммировать ключ от домофона класса RFID — просто не существует для большинства типов изделий. Идентификатор формируется напыленным в заводских условиях чипом, количество уникальных комбинаций (карт и брелков) — огромно, изменения в коде не предусматриваются.
Испортится ключ может как из-за механических перегибов, изломов (в результате происходит повреждение чипа или передающей сетки антенны), так и по причине воздействия сильного электромагнитного излучения, по силе сравнимого с микроволновой печью.
Touch-Memory - это знакомые большинству людей контактные таблетки. Внутри такого ключа также расположен микрочип.
Однако передача идентификатора происходит по электрической одноканальной схеме. В момент приложения ключа к контактной площадке, в домофоне происходи замыкание цепи считывания данных.
Уникальный код, прошитый в таблетке — передается и проверяется на соответствие одному из записанных в памяти устройства. Если опознавание прошло — дверь разблокируется.
Испортить Touch-Memory таблетку можно воздействием сильного статического напряжения, приложив таблетку к наэлектризованной одежде. Сделать это достаточно сложно, поскольку импульс должен пройти между определенными точками контактной площадки, однако такая причина поломок — самая распространенная.
Таблетка с чипом очень прочная, повредить ее механически сложно, ключ, кроме воздействия статики — можно сжечь в микроволновке. Любым другим воздействиям, включая мощнейшие ниодимовые магниты — Touch-Memory переносит без последствий.
Способ, как программировать ключи доступа для домофона данного класса, заключается в использовании специального программатора. С его помощью делают клоны таблеток, а также универсальные отмычки для серий домофонов.
Touch-Memory делятся на классы. Они зависят не от внутренней структуры и принципов работы, а от производителей, каждый из которых создает внутреннюю схему с определенными характеристиками и методикой формирования уникального кода.
Широко используются Touch-Memory следующих типов:
Аналогично существуют и классы, форматы RFID, к примеру, самый старый HID, популярный EM-Marin, а также используемый в срабатывающих с дальнего расстояния картах Mifare. Поэтому, прежде чем выяснять, как запрограммировать личный ключ от домофона от подъездной двери — сначала нужно приобрести Touch-Memory или RFID совместимого формата.
Методика, как закодировать персональный ключ от домофона от работы, дома или подъезда друзей — заключается только в записи данных соответствующего личного идентификатора в память контролирующего дверь устройства. Чтобы сделать это самостоятельно, необходимо получить доступ к сервисным функциям с клавиатуры передней панели.
Мастера, устанавливающие домофон — обязаны проводить перепрограммирование и менять заводские мастер коды и другую служебную информацию устройства.
Если это сделано, методики, как прописать свой ключ в домофон при помощи стандартных комбинаций доступа — не сработают. Однако огромное количество устройств на двери — откликаются на заводские коды и позволяют активировать сервисные функции.
Самый простой способ — узнать, как закодировать ключ от домофона от подъездной двери, в обслуживающей компании. Некоторые из них предоставляют такие данные.
Но есть набор стандартных действий для домофонов распространенных марок.
В самых современных версиях домофона Cifral используется достаточно сложные кодовые наборы. Методика, как закодировать ключ от домофона от подъездной двери, выглядит так: вызов, 41, вызов, 14102, 70543.
Затем следует дождаться появления на экране приглашения, нажать 5, ввести номер квартиры, после надписи на дисплее Touch — приложить ключ. О записи в память свидетельствует звуковой сигнал.
Записать в память домофона можно любой из приобретенных ключей, которые по ошибке называют болванками. В реальности - это работающий механизм со своим уникальным кодом. Его требуется только зарегистрировать на подъездном устройстве.
Доступны разнообразные методики применения ключей. Один и тот же может использоваться на нескольких домофонах одной марки, при условии, что произведена регистрация на каждом. Главное, чтобы Touch-Memory таблетка или RFID карта, брелок — имели совместимы формат с устройством на двери.
Появившиеся на нашем рынке в 90-х годах, предупреждали установщика: мол, можешь разрывать только цепь, управляющую включением стартера. Правда, на карбюраторных автомобилях и рвать-то было особо нечего: разве что цепь питания катушки зажигания, которую бывалый угонщик мог восстановить за секунды. И только с появлением впрысковых двигателей появилась возможность блокировать комплексную систему управления питанием и зажиганием.
Первым и, наверное, последним отечественным автомобилем с впрысковым двигателем и обычным ключом зажигания был Святогор с двигателем от Рено F3R. Там было всё как на карбюраторной машине. Замок зажигания выдавал питание на «мозги» двигателя, а те обеспечивали работу свечей зажигания и подачу топлива.
Вазовские автомобили с появлением системы впрыска топлива сразу обрели блок АПС (автомобильная противоугонная система), который общался с чипом в ключе зажигания и только после опознания своего ключа давал ЭБУ (электронному блоку управления) разрешение на пуск двигателя. Сейчас блок сильно уменьшился в размерах и располагается под кожухом рулевой колонки. Корпус замка зажигания автомобиля окружен рамкой, которая связана напрямую с блоком иммобилайзера. При включении зажигания блок подает импульсы в эту рамку и переходит в режим считывания, то есть начинает принимать отклик от чип-ключа. От импульса чип-ключ получает энергию и начинает передавать вшитый в него на рамку иммобилайзера. Рамка иммобилайзера принимает код и, если код совпадает, дает возможность запустить двигатель. После этого все идет своим чередом, и упомянутый пусковой контур больше не нужен.
Понятно, что при таком подходе обычный ключ зажигания уступает место чип-ключу. Ничего сложного в этом нет: даже люди, вообще не имеющие автомобиля, сталкиваются с чип-ключами ежедневно. Ведь по этой же технологии выполнен ключ от домофона, который теперь стоит на двери подъезда почти любого многоквартирного дома.
Ключи с чипами бывают четырех основных типов.
| Дауншифтинг… Если у вас откровенно дорогие ключи, то можно сделать себе вот такую вот болванку без всяких чипов и пойти купаться с ней. А родные ключи пусть лежат где-то в закутках автомобиля. Дауншифтинг… Если у вас откровенно дорогие ключи, то можно сделать себе вот такую вот болванку без всяких чипов и пойти купаться с ней. А родные ключи пусть лежат где-то в закутках автомобиля. |
Есть ли у таких чип-ключей будущее? Думаем, что нет: это просто промежуточный этап развития систем доступа. Давным-давно известны системы, реагирующие на отпечатки пальцев, радужную оболочку глаз и на всё, что угодно. Есть и странные, мягко говоря, решения: например - внедрить управляющий чип в организм владельца. А буквально вчера прошла масштабная премьера очередного айфона, который узнаёт владельца по лицу. Правда, на презентации случился конфуз: смартфон умудрился-таки не опознать создателя…
Во многих современных принтерах и МФУ используются картриджи со специальными чипами для отслеживания ресурса картриджа, для учета напечатанных копий. Как только картридж печатает запрограммированное количество копий, чип отправляет предупреждение в принтер о том, что картридж необходимо заменить. Чип выглядит как микросхема, которая есть на каждом картридже. На этом чипе запрограммирован ресурс службы картриджа, то есть максимум страниц, которые производитель разрешает нам напечатать на нем. Также чип записывает информацию о количестве напечатанных страниц, которая приходит с принтера. После установки нового картриджа в принтер он проходит своеобразную регистрацию, после чего начинается обратный отсчет оставшихся страниц. Рекомендуется после заправки картриджа либо заменить чип, либо его перепрограммировать, либо выключить в принтере опцию контроля уровня краски.
Как только объем напечатанных страниц достигает 90% от разрешенного производителем, принтер начинает посылать сообщения о том, что краска заканчивается. Это чаще всего неправда, потому что не все распечатанные вами страницы содержат фотографии или текст на всю страницу — чернил вполне может оставаться еще на продолжительное время. Но принтер все равно будет требовать замены картриджа, и здесь нам нужно знать, как обнулить картридж на принтере.
Дождитесь того момента, когда в одном картридже закончатся чернила и на дисплее принтера или вашего многофункционального устройства появится назойливое сообщение, которое предложит при этом продолжить либо остановить печать. В этом окне нажмите «ОК», либо щелкните по кнопке Стоп/сброс. В таком случае произойдет возобновление печати. После того, как в одном из ваших картриджей полностью закончатся чернила, на экране принтера повторно появится сообщение с предложением заменить полупустой картридж. Если у вас многофункциональное устройство/принтер с встроенным картриджем, нажмите по кнопке «Стоп/сброс» (как правило это кнопка на которой нарисован треугольник в круге) и удерживайте ее в течение 30 секунд. Так вы отключите функцию слежения за уровнем краски в картридже.
Есть другой вариант, более трудоемкий. Заходим в сервисное меню принтера, нажимаем «отмена», удерживая при этом «ОК». По истечении некоторого времени отпускаем обе кнопки. В меню нужно выбрать «Resets Menu», а затем нажать «ОК». Выбираем пункт «Partial Reset», после чего снова жмем «ОК». Это приведет к выключению вашего печатающего. Включаем принтер, выбираем регион и язык (рекомендуем выбрать Европу). Теперь нужно следовать инструкциям, предложенным принтером. Следует проверить, сколько осталось чернил. Если уровень чернил не стал полным, то имеет смысл повторить каждую операцию заново, но вместо того чтобы выбрать «Partial Reset», выберем «Semi Full Reset». Отдельные случаи требуют повтора всех шагов еще раз, но уже с применением «Partial Reset».
С течением времени совершено любая сфера жизнедеятельности человека, так или иначе, развивается и совершенствуется. Автомобильный тюнинг не стал тому исключением. На сегодняшний день существует огромное количество различных вариантов модернизации транспортного средства. В зависимости от типа улучшений они могут иметь характер как функционального значения, так и эстетического. В последнее время наиболее популярен так называемый чип-тюнинг автомобилей, позволяющий малыми затратами улучшить какой-либо узел, который работает под управлением компьютера. Давайте рассмотрим одну из вариаций подобного тюнинга - программирование ключей авто, имеющую очень большую популярность и эффективность.
Последние 20 лет абсолютно все автоконцерны начали уделять внимание безопасности эксплуатации машин, которые они производят. Отлично это прослеживается в массовом внедрении различных защитных систем во все узлы автомобиля. Наиболее актуален вопрос защиты транспортных средств от угона. Для его решения наряду с сигнализацией, блокировкой колёс и многими другими системами была внедрена чип-реализация работы ключей зажигания путём их программирования.
Работа такой защитной системы реализуется на использовании специального прибора, называемого иммобилайзером. Дело в том, что ключ большинства современных автомобилей имеет индивидуально закодированную микросхему, которая во время вставки ключа в замок зажигания посылает сигнал на идентично запрограммированный штатный иммобилайзер. Суть работы крайне проста: код верный - автомобиль можно завести и поехать, код неверный - работает злоумышленник, все системы машины блокируются, ехать нельзя.
Совокупность запрограммированного ключа и иммобилайзера составляет своеобразную противоугонную систему, работа которой всегда должна быть отлажена и стабильна. Для получения более чёткого понятия о сути работы данного узла давайте рассмотрим общие принципы его функционирования:
Общая концепция системы представляет собой функционирование на основе электромагнитных взаимодействий. Выход из строя таких устройств, к сожалению, не редкость. Исходя из этого, программирование ключей зажигания автомобиля практика достаточно частая.
Как было отмечено ранее, противоугонная система чип-реализованного ключа зажигания — достаточно сложный механизм, который может выйти из строя. Зачастую происходят сбои в программном обеспечении иммобилайзера. В таком случае прибор просто отказывается идентифицировать даже оригинальный ключ и завести автомобиль становится нереальной задачей.
Основными причинами выхода из строя иммобилайзера являются:
Нередки случаи, когда физический ключ ломается или теряется, что также делает невозможными эксплуатацию автомобиля.
Ремонт системы проходит путём осуществления программирования ключей зажигания заново или выточки новых. Работы с микросхемой, как правило, входят в обязанности официального дилера. Однако в большинстве случаев программирование в таких сервисных центрах занимает достаточно долгое время из-за большой «текучки» клиентов и нехватки специалистов. Оптимальным решением в таких ситуациях является обращение в альтернативные организации, осуществляющие чип-тюнинг автомобилей.
Стоит отметить, что программирование ключей осуществляется не всегда в связи с неисправностью системы. Иногда имеет место быть реальный тюнинг, заключающийся в улучшении защиты автомобиля от угона. Осуществив программирование на более сложный вариант ПО, вполне реально сделать противоугонную систему вашей машины настоящей «каменной стеной» для злоумышленников. Но это, естественно, дело вкусов и желаний, ведь и штатный ключ с небулайзером может спасти автомобиль от угона.
В зависимости от характера поломки общий процесс ремонта может отличаться. Неважно Приора у вас или Форд, программирование ключа иммобилайзера - это очень сложное мероприятие, требующие знания большого количества нюансов. Именно поэтому провести чип-тюнинг такого рода можно только в специальной организации, тем более что он требует наличия некоторого дорогостоящего оборудования.
Для полноты картины ниже рассмотрим процесс программирования ключа, который был поломан или потерян:
Внимание! В целях безопасности разрешается программирование и последующее наличие двух или трёх ключей (включая КК) для конкретного иммобилайзера и, соответственно, автомобиля.
Как правило, стоимость процедуры зависит от марки автомобиля. В большинстве случаев она варьируется в пределах от 1000 до 4000 рублей. Если автомобиль находится на гарантийном обслуживании, в ряде случаев возможен вариант гарантийного ремонта у официального дилера.
После того как вам сделали и выдали новый ЧК с прописанным кодом, необходимо провести процедуру его запоминания иммобилайзером, иначе эксплуатировать автомобиль не получится. Мероприятие проводится по следующему алгоритму действий:
Если по каким-то причинам процесс запоминания был прерван, для повторного его проведения дайте отдохнуть автомобилю около минуты.
После тог, как, по вашему мнению, иммобилайзер запомнил 1 или 2 ЧК, можно провести проверку. Для этого необходимо опять вставить в замок зажигания КК и внимательно последить за индикатором, который должен на 1—3 секунды загореться, а потом мигнут столько раз, сколько ключей иммобилайзер запомнил ранее. Если мигания отсутствуют - мероприятие необходимо провести заново.
Стоит понимать, что стереть запомненный ключ из памяти невозможно. Стирание из памяти кодов, запомненных ЧК проводится только при запоминании новых экземпляров.
В целом программирование ключей машины - операция достаточно сложная и требующая обращения в специальные организации. Важно учитывать всю важность исправной работы данного узла, ведь от него во многом зависит защита вашего автомобиля от угона.
