บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. ·...

18
. 9 Microcontroller เทคโนโลยีสมองกลฝงตัว(Embedded Technology) เปนระบบที่มีความจําเปนในชีวิตประจําวัน ของเราในยุคนี้มากมายโดยที่เราไมรูตัว ยิ่งยุคโลกไรพรมแดนในปจจุบันผูเดินทางไปมาหากันโดยไมตอง ใชวีซา จะหาอะไรมาเปนกําแพงกั้นใหคนหางไกลนั้นยิ่งยากมากกวาที่จะทําใหคนไดใกลชิดกัน การสื่อสาร ระบบโครงขายของคอมพิวเตอรและระบบโทรศัพทยิ่งทําใหคนที่อยูหางกันสุดขอบโลก เหมือนอยูใกลแค ปลายจมูกเสมือนดมกลิ่นกันได ดวยโครงขายระบบ 3G และ 4G ที่มองเห็นกันทั้งที่อยูไกลกันออกไป อีกทั้งยังมีโปรแกรมคอมพิวเตอรมากมายที่สรางโลกเสมือนจริง จนสรางความฉงนวานั่นคือโลกแหง ความเปนจริงหรือเปลา หรือมันเพียงแคความตองการของผูบริโภคตามกระแสนิยมชั่วขณะหนึ่งเทานั้น การเรียนรูเรื่องเทคโนโลยีมิไดหมายความวาจะตองใชเทคโนโลยีนั้นทุกเรื่อง เชน พกโทรศัพทราคา แพงเพื่อถายรูปอาหาร แคอยากอวดคนอื่นวามื้อนี้ตนไดกินอะไรบนโซเชี่ยลเน็ตเวิรค (Social Network) ซึ่งนั่นจัดอยูในจําพวกบริโภคเทคโนโลยีนิยมหรือเปลาที่บริโภคทุกเรื่องตามกระแสนิยม ตกเปนเหยื่อกลไก ตลาด มิไดคิดถึงเรื่องความเหมาะสมกับตัวเอง การบริโภคเทคโนโลยีของผูมีสติปญญาคือการศึกษาเชิงลึก เพื่อวันขางหนาจะไดสรางเทคโนโลยี ใหมออกมาใชเอง เพื่อญาติพี่นอง เพื่อจังหวัดของตัวเอง เพื่อใหคนทั้งประเทศไดใชงาน หรือแมแตคนทั้ง บทนํา สมองกลฝงตัวกับชีวิตมนุษย (Introduction to Embedded)

Transcript of บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. ·...

Page 1: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

. 9Microcontroller

เทคโนโลยีสมองกลฝงตัว (Embedded Technology) เปนระบบที่มีความจําเปนในชีวิตประจําวันของเราในยุคนี้มากมายโดยที่เราไมรูตัว ยิ่งยุคโลกไรพรมแดนในปจจุบันผูเดินทางไปมาหากันโดยไมตองใชวีซา จะหาอะไรมาเปนกําแพงกั้นใหคนหางไกลนั้นยิ่งยากมากกวาที่จะทําใหคนไดใกลชิดกัน การส่ือสารระบบโครงขายของคอมพิวเตอรและระบบโทรศัพทยิ่งทําใหคนที่อยูหางกันสุดขอบโลก เหมือนอยูใกลแคปลายจมูกเสมือนดมกล่ินกันได ดวยโครงขายระบบ 3G และ 4G ที่มองเห็นกันทั้งที่อยูไกลกันออกไปอีกทั้งยังมีโปรแกรมคอมพิวเตอรมากมายที่สรางโลกเสมือนจริง จนสรางความฉงนวานั่นคือโลกแหงความเปนจริงหรือเปลา หรือมันเพียงแคความตองการของผูบริโภคตามกระแสนิยมชั่วขณะหนึ่งเทานั้น

การเรียนรูเรื่องเทคโนโลยีมิไดหมายความวาจะตองใชเทคโนโลยีนั้นทุกเรื่อง เชน พกโทรศัพทราคาแพงเพื่อถายรูปอาหาร แคอยากอวดคนอ่ืนวามื้อนี้ตนไดกินอะไรบนโซเชี่ยลเน็ตเวิรค (Social Network)ซึ่งนั่นจัดอยูในจําพวกบริโภคเทคโนโลยีนิยมหรือเปลาที่บริโภคทุกเรื่องตามกระแสนิยม ตกเปนเหยื่อกลไกตลาด มิไดคิดถึงเรื่องความเหมาะสมกับตัวเอง

การบริโภคเทคโนโลยีของผูมีสติปญญาคือการศึกษาเชิงลึก เพื่อวันขางหนาจะไดสรางเทคโนโลยีใหมออกมาใชเอง เพื่อญาติพี่นอง เพื่อจังหวัดของตัวเอง เพื่อใหคนทั้งประเทศไดใชงาน หรือแมแตคนทั้ง

บทนําสมองกลฝงตัวกับชีวิตมนุษย (Introduction to Embedded)

Page 2: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

10 . Microcontroller

โลกอาจจะตองใชแนวคิดทางดานเทคโนโลยีที่เราคิดข้ึนมาเองก็เปนได ซึ่งอาจจะยาก แตก็ไมใชเรื่องไกลสุดเอ้ือมสําหรับมนุษยผูขวนขวาย แตไมใชเรื่องงายที่ใคร ๆ ก็ทําได อยูที่มีองคความรูและความอยากรูอยากเห็นอยากทดลองเรื่องนั้น ๆ

ในบทนี้จะยกตัวอยางเทคโนโลยีใกลตัวที่เกี่ยวของกับไมโครคอนโทรลเลอร และระบบสมองกลฝงตัว ที่มีผลตอบแทนคอนขางสูงคุมคากับการเรียนรูในปจจุบันถาสามารถสรางข้ึนมาและทดลองจนเปนที่ยอมรับได โดยสามารถนําไปตอยอดไดอีกหลายเรื่อง

1. ระบบควบคุมมอเตอร2. เครื่องมือทางการแพทย3. ระบบควบคุมรถยนต4. การเกษตร5. การส่ือสาร6. อ่ืน ๆ อีกมากมาย

ระบบการควบคุมมอเตอรปจจุบันการขับเคล่ือนเครื่องกลโดยใชมอเตอรนับเปนเรื่องที่สําคัญยิ่ง และมอเตอร 3 เฟส ก็เปนตัว

ขับเคล่ือนที่ใชงานมากที่สุดในงานอุตสาหกรรม มีทั้งที่ใชแรงดันไฟ 110 โวลต 220 โวลต หรือ 380 โวลตตามขนาดและลักษณะการใชงาน อุปกรณที่นํามาทําเปนอุปกรณควบคุมมอเตอรเรียกวา อินเวอรเตอร(Inverter) มีรูปรางบางแบบตามรูปที่ 1.1

• รูปที่ 1.1 อินเวอรเตอร เครื่องมือที่ใชควบคุมมอเตอร

Page 3: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

. 11Microcontroller

• รูปที่ 1.2 สัญญาณไซนที่ถูกสรางจากสัญญาณ PWM

• รูปที่ 1.3 โครงสรางเบ้ืองตนของวงจรอินเวอรเตอรแบบ 3 เฟส

Motor

Contr

ol lo

gic

InverterConverter DC BUS

L1L2L3

Output Voltage

การทํางานของอินเวอรเตอรพวกนี้จะมีหลักการทํางานที่คลาย ๆ กัน โดยการสรางพัลซ PWMใหไดสัญญาณไซนเวฟข้ึนมาดังรูปที่ 1.2

การสรางสัญญาณไซนเวฟดวยสัญญาณ PWM จากรูปที่ 1.2 เพื่อควบคุมความถี่ของสัญญาณไซนเวฟในภาคเอาตพุตทําไดคอนขางงาย โดยปกติการควบคุมความเร็วของมอเตอร 3 เฟส จะใชหลักการควบคุมความถี่ ซึ่งสวนใหญเริ่มที่ 0 ไปจนถึง 128 เฮิรตซ เพราะเมื่อความถี่เปล่ียนพลังงานยอมเปล่ียนตามและเปนผลทําใหความเร็วเปล่ียนไปดวย และสรางเปนชุดซิกบริดจไดรฟ (Six Bridge Drive) หรือการขับที่มี 6 เฟสข้ึนมา เพราะสัญญาณ 3 เฟสนั้นจะตองมีทั้งเฟสบวกและลบ จึงจําเปนที่จะตองเปนซิกบริดจไดรฟ ซึ่งแสดงหลักการทํางานเบื้องตนดังรูปที่ 1.3

Page 4: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

12 . Microcontroller

Converter DC Bus Inverter

Controllogic

Threephasemotor

DC Full wave Filtered DC Simulated AC

Three phaseAC

+DC bus

-DC bus

Power Inverter

Current Feedback Signals

Mechaical Feedback Signals (speed and position)

Tree-phase motor

Encoder/tachometer

Microcontroller

• รูปที่ 1.4 โครงสรางในการควบคุมอินเวอรเตอร 3 เฟสระบบปด

• รูปที่ 1.5 โครงสรางในการควบคุมอินเวอรเตอร 3 เฟสที่ใชรวมกับระบบการนับรอบ

Page 5: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

. 13Microcontroller

• รูปที่ 1.6 ตัวอยางอุปกรณควบคุมมอเตอร 3 เฟส

โครงสรางในชุดกําลังจากรูปที่ 1.3 จะเปนชุดควบคุม ซึ่งเปนการควบคุมในระบบปดเพื่อทดสอบสภาวะที่ตัวเองทํางานอยู ทั้งยังสามารถคํานวณอนาคตไดวาจะไปสรางสปดแบบไหน ระยะเวลาในการเปล่ียนแปลงเปนอยางไร เทคนิคพวกนี้ก็จะใชเทคนิคชั้นสูงมาใชงาน อยางเชนพวก PID Control หรือFuzzy Logic Control หรือ Sliding Mode Control เปนเทคโนโลยีชั้นสูงที่สามารถนํามาประยุกตใชงานในการสรางอินเวอรเตอรได ซึ่งแสดงการควบคุมในระบบปดเปนกรณีศึกษาในรูปที่ 1.4

โครงสรางตามรูปที่ 1.4 สามารถสรางเปนอุปกรณควบคุมราคาสูงได ซึ่งสามารถใชรวมกับระบบนับรอบไดดังรูปที่ 1.5 ซึ่งเปนตัวอยางของการใชงานจริงในงานอุตสาหกรรมและสามารถสรางเปนผลิตภัณฑเชิงพาณิชย ดังตัวอยางสินคาในรูปที่ 1.6 และรูปที่ 1.7

เคร่ืองมือทางการแพทยปจจุบันมีเทคโนโลยีระบบสมองกลฝงตัวเขามาเกี่ยวของกับการแพทยคอนขางมาก การรักษา

พยาบาลเมื่อเกิดอุบัติเหตุหรือผาตัดใหม จะมีสายระโยงระยางไปที่ตัวผูปวยเต็มไปหมดเพื่อตรวจเช็กและวัดเกือบทุกจุดสําคัญก็วาได เชน วัดอัตราการเตนของหัวใจ คล่ืนสมอง การตอบสนองความรูสึก ฯลฯนอกจากนี้ยังมีการนําเทคโนโลยีของระบบเครือขายมาประยุกตใชกับเทคโนโลยีทางการแพทย ทําใหผูปวยไมตองเสียเวลามาพบแพทย ไมตองรอคิว อีกทั้งไมตองรับเชื้อจากผูปวยคนอ่ืน ๆ หรือบางครั้งคนไขอาจจําเปนตองมีแพทยหลายคน เพื่อวินิจฉัยโรคเฉพาะดาน แตดวยขอจํากัดของเวลา และแพทยมีจํานวนไมเพียงพอ หรืออยูตางสถานที่กัน อยางเชน ระบบรักษาของศูนยการแพทยคายูกา เมดิคอล เซ็นเตอร(Cayuga Medical Center) ที่มีการทํางานผานระบบเครือขายทั้งหมด อุปกรณทุกตัวที่สําคัญ อยางเชนเครื่องสแกนสมอง เครื่องเอกซเรยหัวใจ และอุปกรณตาง ๆ ไดถูกเชื่อมตอเขากับระบบเครือขาย ทําใหงายตอการวิเคราะหหรือวินิจฉัยโรค

Page 6: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

14 . Microcontroller

• รูปที่ 1.7 ชุดควบคุมหลักที่ใชไมโครคอนโทรลเลอรในการสรางอินเวอรเตอร

• รูปที่ 1.8 โครงขายการเชื่อมโยงของเครื่องมือแพทยในปจจุบัน

Page 7: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

. 15Microcontroller

จากรูปที่ 1.8 เปนโครงขายของเครื่องมือที่มีการเชื่อมเขากับเครื่องมือทางการแพทย เพื่องายตอวินิจฉัยหรือรักษาของคณะแพทย ซึ่งผูปวยอาจจะไมตองเจอกับแพทยโดยตรง สวนใหญหองที่ใชรักษาผูปวยก็จะมีลักษณะดังรูปที่ 1.9 ซึ่งเปนรูปในมุมกวาง และรูปที่ 1.10 เจาะจงใหเห็นในสวนของเครื่องมือที่ใชกับการชวยชีวิตผูปวย

• รูปที่ 1.9 หองรักษาผูปวย โดยเฉพาะกรณีฉุกเฉินจะตองใชเครื่องมือพิเศษพวกนี้

• รูปที่ 1.10 เครื่องมือในการชวยเหลือชีวิตผูปวย ซึ่งมีเฉพาะในโรงพยาบาลใหญๆ

Page 8: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

16 . Microcontroller

• รูปที่ 1.11 โครงสรางการทํางานของเครื่องอัลตราซาวด

• รูปที่ 1.12 ลักษณะของหัวรับสงสัญญาณเสียงหรืออัลตราซาวด

Page 9: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

. 17Microcontroller

แมแตกระทั่งเครื่องมือสําหรับตรวจครรภผูหญิง บางคนอาจมีโอกาสไดใชนั่น คือเครื่องอัลตราซาวด (Ultrasound System) ซึ่งเมื่อกอนถือวาเปนเครื่องมือที่มีความกาวลํ้าทันสมัย เนื่องจากสามารถลวงรูเพศของทารกในครรภ และวิเคราะหวาทารกนั้นมีความสมบูรณหรือไม โดยแสดงหลักการทํางานของเครื่องมือชนิดนี้ไดดังรูปที่ 1.11 ซึ่งมีหัวรับสงสัญญาณเสียง เปนการสงเสียงสะทอนออกไป 3 แบบคือตรง ๆ มุมกวาง และกวางมาก ดังรูปที่ 1.12 สวนรูปที่ 1.13 เปนผลของการใชเครื่องสแกนดวยอัลตราซาวด เครื่องอัลตราซาวดถือเปนเครื่องมือพื้นฐานที่คนกําลังจะมีลูกจะตองไดใช

• รูปที่ 1.13 ภาพที่ไดจากเครื่องสแกนแบบอัลตราซาวด

• รูปที่ 1.14 ลักษณะการวัดการเตนของหัวใจดวยชีพจรปลายนิ้วซึ่งเปนจุดที่วัดไดงายที่สุด

Page 10: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

18 . Microcontroller

• รูปที่ 1.15 แผนผังการทํางานของเครื่องวัดการเตนของหัวใจและออกซิเจนในเม็ดเลือด

• รูปที่ 1.16 ลักษณะการติดต้ังอุปกรณกระตุนการทํางานของหัวใจ

เครื่องมืออีกประเภท หนึ่งเปนเครื่องมือที่ใชสําหรับคนที่เปนโรคหัวใจ คนปวยประเภทนี้จําเปนจะตองไดรับการชวยเหลืออยางกระทันหันและทันทวงที จึงมีการวัดตรวจสอบอยูตลอดเวลา ตองตอเครื่องมือวัดที่นิ้วหรือติ่งหู หรือบางกรณีอาจจะเปนโพรบที่ติดกับหนาอกตลอดเวลา ซึ่งการตอเครื่องมือวัดที่ปลายนิ้วเพื่อตรวจสอบการเตนของชีพจรเปนไปตามตัวอยางในรูปที่ 1.14 อุปกรณพวกนี้ก็สามารถแจงเตือนดวยเสียง เมื่อเกิดการเตนของหัวใจไมเปนไปตามจังหวะที่ตองการหรือแจงเตือนแบบไรสายไปยังผูที่เกี่ยวของได และที่สําคัญสามารถทําเปนดาตาล็อกเกอรเก็บขอมูลการเตนของหัวใจ และปริมาณออกซิเจนในเม็ดเลือดเขาดาตาเบส เพื่อการวิเคราะหหาทางแกไขได โดยแสดงแผนผังการทํางานของเครื่องชนิดนี้ดังรูปที่ 1.15

Page 11: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

. 19Microcontroller

บางคนที่อาการของโรคหัวใจกําเริบหนักมาก ๆ จําเปนจะตองใชหัวใจเทียมเพื่อยื้ออายุใหยาวนานข้ึนไปอีกตองใชเครื่องชวยกระตุน การติดตั้งอุปกรณกระตุนหัวใจแสดงไวดังรูปที่ 1.16 ซึ่งแพทยอาจจําเปนที่จะตองผาตัดนําเครื่องมือใสในรางกายมนุษย โดยการติดตั้งเครื่องกําเนิดสัญญาณการเตนของหัวใจในรางกายมนุษยแสดงดังรูปที่ 1.17 เครื่องมือชนิดนี้มีหลักการทํางานดังรูปที่ 1.18

• รูปที่ 1.17 แสดงแนวคิดการติดต้ังเครื่องชวยกระตุนการทํางานของหัวใจ

• รูปที่ 1.18 โครงสรางการทํางานของเครื่องกระตุนหัวใจในรูปแผนผังซึ่งใชหลักการของ PWM ที่จะไดศึกษาในบทที่ 9

Page 12: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

20 . Microcontroller

สมองกลฝงตัวกับระบบควบคุมรถยนตรถยนตนับเปนปจจัยหลักในการเดินทาง แมวาเทคโนโลยีการติดตอส่ือสารแบบไรสายและ

ระบบเครือขายอินเทอรเน็ตจะพัฒนามากข้ึนแลวก็ตาม แตไมสามารถตอบสนองเรื่องการขนสงได ดังนั้นการพัฒนารูปแบบในการขับเคล่ือนของรถยนตจึงเปนส่ิงที่จําเปน เพื่อตอบสนองความเร็วและความสะดวกสบายในการขับข่ี เทคโนโลยีใหม ๆ จึงถูกคิดคนตอบสนอง เชน ใหวิ่งดวยความเร็วสูง แตส้ินเปลืองน้ํามันนอยลง สวนทางกับการขับข่ีในอดีต เพราะไดนําหลักการของระบบสมองกลฝงตัว หรือไมโครคอนโทรลเลอร FPGA เปนตัวควบคุม

จากที่กลาวมาจึงเปนที่มาของรถยนตประหยัดพลังงานลูกผสมที่เรียกวา รถยนตแบบไฮบริด(Hybrid) ซึ่งเปนการใชพลังงานในการขับเคล่ือน 2 แหลง คือพลังงานจากเครื่องยนตและพลังงานจากมอเตอร ซึ่งการขับมอเตอรก็จะใชมอเตอรแบบ 3 เฟสที่ควบคุมดวยลอจิกกคอนโทรล

จากรูปที่ 1.19 เปนรูปที่มีการนําชุดขับเคล่ือนโดยใชมอเตอรและเครื่องยนตในรถไฮบริดใหสามารถทํางานเขาดวยกันอยางสมบูรณ เมื่อความเร็วต่ําก็จะใชมอเตอรเปนตัวขับเคล่ือน และเมื่อความเร็วสูงก็จะใชเครื่องยนต เมื่อเครื่องยนตทํางานก็จะชารจแบตเตอรี่ไปดวย ดังนั้นระบบการชารจแบตเตอรี่ก็จะมีความสําคัญ ระบบควบคุมโดยสมองกลฝงตัวจึงเขามามีบทบาท ดังโครงสรางการทํางานในรูปที่ 1.20

จากรูปที่ 1.20 เปนโครงสรางการทํางานระบบการชารจแบตเตอรี่ที่ควบคุมดวยระบบสมองกลฝงตัว ส่ังงานหรือส่ือสารภายในโดยหลักการของแคนบัส (CAN Bus : Control Area Network Bus) ซึ่งระบบนี้เขามามีบทบาทในการควบคุมรถยนตทั้งคัน ดังนั้นชางซอมรุนเกา ๆ ที่ไมไดศึกษาการ ส่ือสารประเภทนี้ไวอาจจะซอมรถยนตรุนใหมไมไดเลย โดยหลักการทํางานของการควบคุมแบบ CAN Bus ในรูปแบบโครงสรางการส่ือสารขอมูลเครือขายแสดงไวในรูปที่ 1.21 แสดงสัญญาณการส่ือสารไวในรูปที่ 1.22

• รูปที่ 1.19 โครงสรางในการติดต้ังชุดขับเคลื่อนโดยใชมอเตอรและเครื่องยนตในรถไฮบริด

Page 13: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

. 21Microcontroller

• รูปที่ 1.20 โครงสรางการทํางานระบบการชารจแบตเตอรี่ที่ควบคุมดวยระบบสมองกลฝงตัว

ระบบ CAN Bus ที่กลาวมาเปนการส่ือสารแบบขนานกัน 2 เสน จึงงายตอการตรวจสอบระบบการทํางาน ดังนั้น ระบบแบบนี้จึงสามารถสรางระบบการแจงเตือนหรือบอกตําแหนงของอุปกรณที่เกิดการทํางานผิดพลาดเพื่อใหงายตอการซอม บางกรณีผูใชรถอาจแกปญหาเบื้องตนไดดวยตนเอง หากมีการศึกษาคูมืออยางละเอียด นอกจากนี้การส่ือสารแบบ CAN Bus ยังมีความประหยัดทั้งเวลาและเครื่องมือในการตรวจซอม

Page 14: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

22 . Microcontroller

• รูปที่ 1.21 โครงสรางการทํางานที่ใชการสื่อสารแบบ CAN Bus

• รูปที่ 1.22 ลักษณะของสัญญาณในการสื่อสารแบบ CAN Bus

Page 15: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

. 23Microcontroller

จากที่กลาวมาเปนเพียงบางสวนของรถยนตที่มีการนําระบบสมองกลฝงตัวมาใชงาน เพราะในรถยนต 1 คัน มีอุปกรณอิเล็กทรอนิกสและการควบคุมไมต่ํากวา 100 ตัว บรรจุอยู ทั้งที่ในเวลานี้เปนเพียงการเริ่มตน บุคคลากรดานยานยนตจําเปนจะตองมีองคความรูดานอุปกรณอิเล็กทรอนิกส โปรแกรม และองคประกอบที่ใชสําหรับควบคุมสมองกล จึงจะสามารถปฏิบัติงานได

โปรแกรมที่ใชในงานระบบสมองกลฝงตัวการศึกษาพัฒนาการของระบบสมองกลฝงตัวนั้น ตองทําความเขาใจเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม

อยางนอย 3 แบบคือ1. การเขียนโปรแกรมโพลล่ิง (Polling Programming)2. การเขียนโปรแกรมอินเตอรรัปต (Interrupt Programming)3. การเขียนโปรแกรมผานระบบปฏิบัติการ (OS Programming)การเขียนโปรแกรมทั้ง 3 รูปแบบในแบบที่ 1 และแบบที่ 2 จะกลาวในภายหลัง ในสวนแรกขอ

กลาวเฉพาะโปรแกรมระบบปฏิบัติการหรือแบบที่ 3 ที่ใชในการพัฒนาสมองกลฝงตัววามีอะไรบาง

• รูปที่ 1.23 การเสียบสายเครื่องตรวจซอมและวิเคราะหอาการเสียเขากับรถ

• รูปที่ 1.24 อานคาที่ไดจากการวิเคราะหของเครื่องมือในการวิเคราะหอาการเสีย

Page 16: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

24 . Microcontroller

• รูปที่ 1.25 ผลิตภัณฑที่ใชระบบปฏิบัติการ iOS

• รูปที่ 1.26 ผลิตภัณฑที่ใชระบบปฏิบัติการ Windows CE

เนื่องจากการพัฒนาผานระบบปฏิบัติการนั้น สวนเปนการพัฒนาตอยอดจากของเกาที่มีอยู แตถาไมมีเคาโครงของเกามากอนเลย ระบบปฏิบัติการจะตองพัฒนาข้ึนมาใหมทั้งหมด ซึ่งอาจจะใชเวลาการพัฒนานานมากและไมทันตอความตองการของผูบริโภค เพราะเปนการคิดใหมหมดตั้งแตศูนย

การพัฒนาขีดความสามารถของอุปกรณตัวเดิมหรือการอ๊ัพเกรดโปรแกรม เพิ่มฟงกชั่นในการทํางาน ทําไดงายกวา ซึ่งจะแบงกลุมของระบบปฏิบัติการไดออกมาเปน 3 ลักษณะคือ

Page 17: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

. 25Microcontroller

• รูปที่ 1.28 ผลิตภัณฑที่ใชระบบปฏิบัติการ Embedded Linux

• รูปที่ 1.27 ผลิตภัณฑที่ใชระบบปฏิบัติการ Windows Mobile

1. ระบบปฏิบัติการที่เปนการคา อยางคายไมโครซอฟตไดพัฒนาระบบปฏิบัติการสําหรับระบบสมองกลฝงตัวข้ึนมา เรียกวา Windows CE หรือ Windows Mobile คาย Apple McIntosh ไดพัฒนาระบบปฏิบัติการ iOS ระบบปฏิบัติการพวกนี้ใชหนวยความจําในการประมวลผลคอนขางนอย ดวยตัวเครื่องที่สรางมาคอนขางเล็กแตตองการประสิทธิภาพสูง ซึ่งผลิตภัณฑที่เปนผลพวงของระบบปฏิบัติการนี้ดังไดเห็นตัวอยางจากรูปที่ 1.25 - 1.27

Page 18: บทนําsumet.yolasite.com/resources/บทที่1.pdf · 2012. 11. 28. · Microcontroller. 11 • รูปที่ 1.2 สัญญาณไซน ที่ถูกสร

26 . Microcontroller

• รูปที่ 1.29 ผลิตภัณฑที่ใชระบบปฏิบัติการ Android

2. ระบบปฏิบัติการที่เปนคายของลินุกซ (Linux) ซึ่งคายนี้มีการพัฒนาซึ่งรวดเร็วมากไดแตกดอกออกผลมามากมายหลายชนิด ตัวที่เดนที่สุดในปจจุบันก็คือ Android ซึ่งเปน OS ที่กําลังไดรับความนิยมเพิ่มข้ึนเรื่อย ๆ เนื่องจาก Android ถูกพัฒนาใหมีประสิทธิภาพใกลเคียงกับ iOS เพื่อที่จะแขงกับผลิตภัณฑของคาย Apple เพียงแต Android เหมาะกับผูที่ใชเพื่อพัฒนาระบบสมองกลฝงตัวมากกวาเพราะสามารถนําไปพัฒนาตอยอดการใชงานอ่ืน ๆ ไดอีกมากมาย ซึ่งตางจาก iOS และ Windows Mo-bile ที่ไมสามารถจะพัฒนาในสวนของระบบปฏิบัติการไดอีก ผลิตภัณฑของระบบปฏิบัติการแบบนี้แสดงตัวอยางไวในรูปที่ 1.28 และรูปที่ 1.29

3. ระบบปฏิบัติการที่ใชไมโครคอนโทรลเลอรและไมโครโปรเซสเซอร ปฏิบัติการกลุมนี้มีขนาดเล็กและกินพื้นที่ของหนวยความจํานอยกวา 2 แบบที่กลาวมา แตมีรูปแบบในการทํางานที่คลายกัน ยกเวนเรื่องการควบคุมคือจะควบคุมเฉพาะเรื่อง เฉพาะอยาง หรือที่เรียกวา RTOS (Real Time Operation Sys-tem) ผลิตภัณฑที่เกิดจากระบบปฏิบัติการชนิดนี้นิยมใชในรถยนต หรือเครื่องมือวัดราคาแพง ซึ่งระบบปฏิบัติการแบบนี้ก็จะมีอยูหลายเวอรชั่นและหลายคาย ในแตละคายจะมีการรองรับอุปกรณที่ไมเหมือนกัน

ที่กลาวมาทั้งหมด เปนแนวทางและที่มาที่ไป เพื่อการเริ่มตนศึกษาเทคโนโลยีสมองกลฝงตัวซึ่งหัวใจของระบบนี้ อยูที่ไมโครคอนโทรลเลอรหรือไมโครโปรเซสเซอร หรือระบบที่ตองการความแมนยําสูง ๆ เปนตัวประมวลผล