ВВЕДЕНИЕ 6
1 Аналитическая часть 9
1.1 Применение встроенных контроллеров в технических системах 9
1.2 Анализ средств разработки программно-аппаратного комплекса 11
1.3 Сравнение существующих аналогов микроконтроллеров 16
2 Моделирование программно-аппаратного комплекса 21
2.1 Проектирование генетического алгоритма шифрования данных
эволюционным методом 21
2.2 Выбор среды разработки 27
2.3 Проектирование и сборка аппаратного обеспечения устройства
кодирования и декодирования данных 31
2.4 Проектирования программного обеспечения 38
2.4.1 Построение блок-схемы 38
2.4.2 Анализ программного кода 42
3. Проектная часть 50
3.1 Тестирование программно-аппаратного комплекса 50
3.2 Целесообразность разработки с экономической точки зрения 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ А 60
В настоящее время в системах управления и обработки данных все чаще применяются микроконтроллеры, решающие широкий спектр задач. Однокристальные микроконтроллеры являются наиболее массовым видом устройств современной микропроцессорной техники, годовой объем выпуска которых, составляет более 2,5 млрд. штук. Интегрируя на одном кристалле высокопроизводительный процессор, память и набор периферийных схем, однокристальные микроконтроллеры позволяют с минимальными затратами реализовать высокоэффективные системы и устройства управления различными объектами (процессами). В отличие от обычных микропроцессоров, для работы которых необходимы внешние интерфейсные схемы, в корпусе однокристальных микроконтроллеров наряду с основными функциональными узлами размещены такие вспомогательные узлы, как тактовый генератор, таймер, контроллер прерываний, цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи, порты ввода-вывода.
Согласно отчету исследовательской компании Gartner за 2015 год, объемы продаж 8-ми и 32-битных устройств в долларовом выражении были примерно равны и составляли около $6 млрд. С учетом разницы средних цен, эти цифры говорят о том, что в 2015 году на один встраиваемый 32-битный микроконтроллер приходилось три 8-битных.
Вдобавок к этому 8-ми битные микроконтроллеры продолжают совершенствоваться до сих пор. Например, линейки 8-битных микроконтроллеров PIC и AVR имеют независимую от ядра периферию, работающую без участия центрального процессора и способную обмениваться данными друг с другом. Это помогает повысить эффективность и быстродействие системы при одновременном снижении энергопотребления...
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был разработан программно-аппаратный комплекс кодирования цифровых данных с помощью генетического алгоритма для микроконтроллера Atmega 328.
В процессе разработки и проектирования решены следующие задачи:
• проведен анализ подходящих микроконтроллеров и методики кодирования данных с помощью генетического алгоритма;
• разработана структурная схема программно-аппаратного комплекса;
• разработано программное обеспечение низкого уровня для
микроконтроллера, входящего в состав комплекса;
• исследована эффективность работы реализованного метода
кодирования данных в разработанном программно-аппаратном комплексе.
В результате была достигнута основная цель работы: исключение из процесса шифрования данных на внешнем носителе необходимости применения ПК.
В будущем, возможны улучшения разработанной системы в следующих направлениях:
• реализация возможности шифрования каталогов файлов;
• размещение ключа шифрования на отдельном носителе.
