2.2 Блок микроконтроллера

Главным элементом системы является микроконтроллер. Сформируем следующие требования к нему:

- должен быть малогабаритным;

- обеспечивать достаточную высокую производительность при шифровании-дешифровании сообщений пользователя;

- иметь режимы пониженного энергопотребления;

- наличие встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для анализа состояния аккумулятора;

- интерфейс для обмена с компьютером;

- интерфейс для перепрограммирования;

- обеспечить режим отладки.

Для приема-передачи данных или команд от компьютера будет использоваться интерфейс USB - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике.

Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводной кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода - для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.

Также необходимо обеспечить программирование устройства без применения внешнего программатора, который будет выполнять следующие функции:

- смена прошивки;

- смена ключа шифрования, хранящегося в энергонезависимой памяти;

- обеспечивать обмен командами и информацией для отладки устройства с помощью компьютера.

Программирование USB-интерфейса является сложным техническим решением для разработчика программы для микроконтроллера. Поэтому рациональнее применить преобразователь «USB-USART» (USART - универсальный синхронно-асинхронный приемо-передатчик) и эмулировать работу USB с помощью компьютера.

Наличие кварца позволит обеспечить синхронизацию данных с компьютером, а конденсаторы установят более точную подстройку частоты.

Для перепрограммирования микроконтроллера будет использоваться внутрисхемное программирование (ISP) - технология программирования электронных компонентов, позволяющая программировать компонент, уже установленный в устройство.

Главным преимуществом технологии является возможность объединения процесса программирования и тестирования, исключив отдельную фазу программирования компонентов перед окончательной сборкой. Технология также позволяет обойтись без закупки заранее запрограммированных компонентов, выполняя программирование прямо в процессе производства. Это позволяет вносить изменения в программируемую часть.

Для аппаратного вхождения в режим отладки замыкается механический ключ «Debug», соединяющий линии микроконтроллера «TxD» и «RxD». В результате получим функциональный блок, который представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Функциональный блок микроконтроллера