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Progetto di un sistema a microcontrollore con interfaccia ethernet.

Informazioni tesi

  Autore: Fabio Pompili
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2010-11
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Seconda Facoltà di Ingegneria, sede di Cesena
  Corso: Ingegneria elettronica e delle telecomunicazioni
  Relatore: Franco Callegati
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 71

In questa tesi ho affrontato lo sviluppo in termini di progettazione, realizzazione e collaudo di una prototipo di scheda a microcontrollore con interfaccia USB e ethernet. La caratteristica principale è quella di implementare le funzioni di un sistema di
controllo con server web integrato. Il PCB che ho realizzato, chiamato @DUINO è nato e poggia le sue basi sulla piattaforma Open-Source Arduino, con lo scopo di implementare in un' unica scheda la possibilità di effettuare un piccolo sistema di controllo SCADA interfacciabile via web. Come Arduino, anche @DUINO è un progetto completamente Open Source e di possibile espansione da parte di chiunque lo voglia fare. All' interno della tesi sono spiegate tutte le parti che compongono la @DUINO, dalla sezione di alimentazione al microcotrollore Atmega128, dall' USB alla SD-card. Sulla base degli schemi elettrici presenti sul sito di Arduino, ho realizzato interamente lo sviluppo dello stampato dual layer, ricercando uno ad uno tutti i componenti che poi sarebbero andati montati sul PCB. Tutto il lavoro si è svolto seguendo i principi del low-cost, miniaturizzazione, adattabilità e versatilità. Tutte le applicazioni create per Arduino sono replicabili su @DUINO.
La realizzazione di questa tesi mi ha permesso di incrementare notevolmente la mia esperienza in elettronica, affrontando anche problemi riscontrabili nel mondo del lavoro come la reperibilità dei componenti e tutto quello che comporta la costruzione di un prototipo.

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7 INTRODUZIONE IL MONDO DEI SISTEMI EMBEDDED Uno dei settori piø sviluppati e importanti dell’ elettronica moderna è quello relativo ai sistemi di controllo integrati chiamati anche sistemi embedded. Essi si svilupparono a partire dalla metà degli anni ’80, quando il grado di integrazione raggiunto permise il montaggio di altri componenti (memorie, clock, counter…) all’ interno dello stesso chip che conteneva il microprocessore (unità di calcolo). Questo processo di evoluzione portò così alla nascita di un nuovo integrato chiamato microcontrollore o MCU (MicroController Unit) che include dentro di se molte delle componenti necessarie per la realizzazione di un sistema di controllo. ¨ quindi immaginabile che rispetto ad un’ architettura organizzata con microprocessori e periferiche , un’ architettura equivalente basata su microcontrollori consente di ridurre notevolmente la complessità dello schema circuitale in quanto molti dei servizi (memoria, I/O…) sono inclusi nelle funzionalità di base degli MCU. Sebbene si dia per scontata la presenza dei microprocessori nella nostra vita (basti pensare agli ormai diffusissimi personal computer), molti ignorano che l’impatto avuto dai microcontrollori nelle abitudini quotidiane sia ancora piø grande: infatti, la maggior parte dei dispositivi elettrici ed elettronici presenti sia in ambito civile (elettrodomestici come lavatrici, videoregistratori, orologi, ecc) che in quello industriale (sistemi meccatronici come robot o macchine a controllo numerico) sono basati su apparati “intelligenti” che permettono di compiere funzioni in certi casi anche molto complesse. Stiamo parlando delle cosiddette applicazioni embedded cioè sistemi che sono in grado di assolvere ad una o piø funzioni specifiche (special purpose) in modalità automatica (stand- alone), ovvero capaci di funzionare da sole, in maniera indipendente da altri oggetti o software anche se potrebbero comunque interagire con questi ultimi. Le caratteristiche fondamentali di un sistema embedded sono: • Efficienza: essere in grado di compiere ripetutamente un’ azione in tempo reale ad un costo contenuto. • Costo di produzione ridotto: un microcontrollore embedded è molto vantaggioso rispetto all’implementazione hardware formata da componenti discreti. • Programmabilità: la stessa piattaforma hardware deve permette di implementare differenti applicazioni.

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