แนวคิดหลักในการพัฒนา

แนวคิดและหลักการเกี่ยวกับระบบฝังตัวหรือสมองกลฝังตัว (Embedded system) นั้นเป็นที่นิยมมากขึ้นในปัจจุบัน มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายเช่น ในงานอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ระบบการวัดและควบคุม ระบบการแปลงผันพลังงาน และในระบบการขับเคลื่อนไฟฟ้า เป็นต้น เนื่องจากมีราคาถูก การใช้งานง่ายสามารถแยกทำงานได้อย่างอิสระไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ ระบบฝังตัวหรือสมองกลฝังตัวนั้นเป็นระบบประมวลผลขนาดเล็กที่ฝังไว้ในอุปกรณ์ เพื่อเพิ่มความฉลาดและความสามารถให้กับอุปกรณ์เหล่านั้นผ่านซอร์ฟแวร์ ซึ่งจะแตกต่างจากระบบประมวลผลที่ใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ทั่วไป ภายในระบบสมองกลฝังตัวจะมีไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไมโครโพรเซสเซอร์เป็นตัวประมวลผลและสั่งงาน หลักการทำงาน และส่วนประกอบพื้นฐานของระบบสมองกลฝังตัวนั้นจะเหมือนกับคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีส่วนประกอบดังแสดงเป็นบล็อกไดอะแกรมในรูปที่ 1

รูปที่ 1 บล็อกไดอะแกรมส่วนประกอบของระบบสมองกลฝังตัว

จากรูประบบสมองกลนั้นจะประกอบด้วย หน่วยประมวลผลกลาง (CPU), หน่วยประมวลผลทางคณิตศาสตร์ (ALU), ไทเมอร์และเคาน์เตอร์ (Timer/Counter), วงจรกำเนิดสัญญาณนาฬิกา (Oscillator),อินพุต (Input), เอาต์พุต (Output), หน่วยความจำโปรแกรม (ROM), หน่วยความจำข้อมูล (RAM) และบัส(Bus) ทำหน้าที่เหมือนกับคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก ระบบสมองกลผังตัวนั้นมีประโยชน์มากช่วยให้วิศวกรหรือผู้ออกแบบสามารถสร้างวงจรการทำงานได้เล็กลง และมีความซับซ้อนน้อยลงเป็นอย่างมาก อีกทั้งยังมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องไม่ว่าจะเป็นในส่วนของฮาร์ตแวร์และซอฟต์แวร์ ทำให้การใช้งานและการพัฒนาโปรแกรมทำได้ง่าย นอกจากจะมีส่วนประกอบดังรูปที่ 1.1 แล้วในปัจจุบันยังมีการเพิ่มส่วนการทำงานด้านการประมวลผลสัญญาณดิจิตอล (DSP) เพื่อใช้ในการคำนวณทางคณิตศาสตร์ การแปลงสัญญาณแอนาลอกเป็นดิจิตอล (ADC) การสร้างสัญญาณพัลส์วิดธ์มอดูเลชั่น (PWM) จากคุณสมบัติที่เพิ่มเข้ามาทั้งหมดนั้น ทำให้ระบบสมองกลฝังตัวสามารถตอบสนองการใช้งานได้อย่างกว้างขวาง

แต่เรื่องที่สำคัญที่สุดคือ การพัฒนาทางด้านดังกล่าวสำหรับประเทศไทยแล้วยังไม่กว้างขวาง เนื่องจากสาเหตุหลายประการ เช่น การพัฒนาโปรแกรมที่ยาก เนื่องจากต้องใช้ภาษาโปรแกรม อาทิ โปรแกรมภาษาซี และกระบวนการโปรแกรมที่ซับซ้อน มาจากเครื่องมือที่ใช้งานยาก ไม่มีแหล่งความรู้ อีกอย่างที่สำคัญคือ การหาซื้อชุดเพื่อใช้ในการศึกษาที่มีพร้อมสามารถใช้งานได้ทันที มี Application ให้ดูและทำตาม

ด้วยเหตุดังกล่าวทีมงานใน "หน่วยวิจัยเทคโนโลยีไฟฟ้าและระบบสมองกลฝังตัว" จึงมีแนวความคิดพัฒนาบอร์ดต่างๆ เพื่อให้ทุกคนสามารถใช้งานได้ โดยการสร้างให้ตอบสนองต่อการใช้งานที่หลากหลาย มีการเพิ่มเติมน้อยที่สุด ทุดชุดสามารถใช้งานร่วมกันได้ทันทีโดยที่มีการเชื่อมต่อด้วยสายหรือการบัดกรีที่น้อยที่สุด ทำให้การทำงานหรือการพัฒนาที่ไม่สะดุด มีทั้งพื้นฐานจนถึงการใช้งานในระดับการทำงานวิจัยระดับสูง ทุกชิ้นงานสร้างจากประสบการณ์ ที่ได้พบเจอกับการทำงานด้านนี้มากว่า 10 ปี แนวคิดคือ "ผู้พัฒนาต้องการใช้เพียงความคิดในการสร้างสรรค์ ส่วนการสร้างต้นแบบนั้นบางครั้งไม่จำเป็นต้องสร้างเอง" และยิ่งน้อยยิ่งดี 

สุดท้ายหวังสิ่งที่เราสร้างสรรค์อาจตอบสนองต่อความต้องการของทุกท่านที่ทำงานในด้านการพัฒนาโปรแกรมของระบบสมองกลฝังตัว ด้วยการใส่การประยุกต์ใช้งานไว้พอที่จะเป็นแนวทางสำหรับการพัฒนาต่อยอดได้ 

ในส่วนของโปรแกรมที่ใช้ในการพัฒนานั้นสามารถร้องขอมาได้ครับ songklod.sriprang@gmail.com แล้วท่านจะได้ทำงานไปพร้อมกับทีมงานของเรา

เซนเซอร์วัดแรงดัน (Voltage sensor)

สร้างขึ้นพร้อมใช้งานกับไมโครคอนโทรลเลอร์ หรือ Digital Signal Processing (DSP) ในลักษณะ Voltage และ Current probe ลายวงจร PCB แสดงดังรูปที่ 1

การต่อใช้งานและทดสอบการทำงาน

รูปคลื่นของสัญญาณที่ทำการวัด

เซ็นเซอร์วัดกระแส (Current sensor)

ใช้เซนเซอร์กระแสจาก LEM รหัส LA 55-P สามารถวัดกระแสได้ 50 แอมป์ ทำการสร้างวงจรให้สามารถใช้งานกับไมโครคอนโทรลเลอร์หรือ Digital Signal Processing (DSP) ได้ทันที ซึ่งภายในวงจรทำการสร้างแรงดันแหล่งจ่าย บวก-ลบ 15 โวลต์ไว้เป็นที่เรียบร้อยแล้ว

อินเวอร์เตอร์ 1 เฟส (Single phase inverter)

เป็นชุดอินเวอร์เตอร์ 1 เฟส สำหรับใช้งานกับชุด dsPIC30F2010 เวอร์ชั่น 1.0 (อยู่ระหว่างพัฒนา)

ผลิตภัณฑ์กำลังพัฒนา

Data logger

ปัจจุบันถือว่าเครื่องมือที่เรียกว่า Data logger นั้นมีส่วนสำคัญต่องานหลายแขนง เนื่องจากมีความจำเป็นที่ต้องเก็บบันทึกข้อมูล เพื่อใช้ในการวิเคราะห์ต่อไป 

LCD16x2 สำหรับใช้งานกับไมโครคอนโทรลเลอร์

LCD16x2 พร้อมใช้งานกับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ทุกตระกูล สามารถต่อใช้งานได้ทันที ด้วยตำแหน่งขาดังรูปที่ 1 กับรูปที่ 2

รูปที่ 1

รูปที่ 2

ตัวอย่างการแสดงผล 

โค๊ดโปรแกรมตัวอย่าง ดาวน์โหลด ขั้นตอนการโปรแกรม

ตัวอย่างโค๊ดโปรแกรมการใช้งาน LCD16x2 โดยการรับค่าสัญญาณอนาลอกมาแสดงผล ดาวน์โหลด

กราฟฟิกแอลซีดี (GLCD 126x64)

กราฟฟิกแอลซีดีขนาด 128x64 พร้อมใช้งาน สามารถต่อใช้งานกับไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ทุกค่าย สร้างเพื่อตอบสนองการใช้งานได้ทันที เพียงต่อไฟเลี้ยงและต่อเข้าตำแหน่งขาต่างๆ ของไมโครฯ ที่เลือกใช้งาน
ตัวอย่างการใช้งานกับไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F877A
1. การต่อ GLCD กับตำแหน่งขาของ PIC16F877A

2. โค๊ดโปรแกรม
3. การโปรแกรม
สิ่งที่ต้องมี
1. โปรแกรม CCS C compiler
2. โปรแกรม MPLAB IDE
3. ชุดโปรแกรม ET-ICDX

ขั้นตอนการโปรแกรม 

ชุดฝึกปฏิบัติการวัดไฟฟ้า

เป็นชุดฝึกปฏิบัติการที่สร้างขึ้นเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับเครื่องวัดไฟฟ้า โดยอ้างอิงเนื้อหาตามหนังสือของ เอนก นรสาร 

รูปที่ 1 หนังเครื่องวัดไฟฟ้าโดย เอนก นรสาร

ตัวดย่างวงจรในหนังสือ ดาวน์โหลด

สะดวกในการใช้งานด้วยการปรับเปลี่ยนค่าความต้านทานโดยการถอดออกจากซ็อกเก็ต และทำการเปลี่ยนค่าใหม่

รูปที่ 2 การเปลี่ยนค่าความต้าน

การใช้งาน (Coming soon)

ชุด PIC16F877A

เป็นชุดทดลองที่สร้างขึ้นเพื่อใช้ในการเรียนรู้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F877A ของ Microchip Inc. การออกแบบชุดดังกล่าวเน้นใช้งานในการงานควบคุมทางไฟฟ้า

รูปที่ 1 ส่วนต่างๆของบอร์ด

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งาน

1. การดีบักการทำงานของบอร์ดด้วย MPLAD ICD2 เพื่อแสดงผล LED จำนวน 8 หลอด

รูปที่ 2 วงจรการทดลอง

dsPIC30F2010 เวอร์ชั่น 1.0

ชุด dsPIC30F2010 เวอร์ชั่น 1.0

เป็นชุดสำหรับฝึกใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ dsPIC30F2010 ซึ่งทำการสร้างขึ้นเพื่อตอบสนองการใช้งานอย่างเต็มรูปแบบ เพื่อใช้ในงานควบคุมทางไฟฟ้า ระบบแปลงผันพลังงาน (Conversion) งานอิเล็กทรอนิกส์กำลัง (Power electronic) และระบบควบคุม เช่น PID Controller, State space, Fuzzy logic, Neuron network และ Flatness control เป็นต้น สามารถโปรแกรมการทำงานได้อย่างง่ายดายด้วย MPLAB ICD2 ผ่านโปรแกรม MPLAD IDE ของ Microchip Inc. อีกทั้งในการออกหรือพัฒนาโปรแกรมสามารถทำการดีบักดูค่าต่างๆ ที่รับเข้า (input) หรือส่งออกไป (Output) และด้วย Application ที่หลากหลาย ผู้ที่สนใจสามารถใช้ Code ในการเขียนโปรแกรมเพื่อศึกษาและเรียนการใช้งานชุดดังกล่าวได้ โดยจะเริ่มตั้งแต่พื้นฐานเป็นต้นไป

เอกสาร Data sheet ดาวน์โหลดได้จาก ที่นี่

โปรแกรมที่จำเป็น

1. MPLAB IDE

2. MPLAB C30 (license) ติดต่อสอบถาม songklod.sriprang@gmail.com 

การประยุกต์ใช้งาน

1. โปรแกรมแสดงผล LED 2 หลอด โปรแกรมและการดีบักการทำงาน และดาวน์โหลดโค๊ดโปรแกรมได้จาก ที่นี่ และวีดิโอขั้นตอนการโปรแกรม Download

2. การแปลงค่าอนาล็อกเป็นดิจิตอล 2 ช่อง โปรแกรมและการดีบักการทำงาน และดาวน์โหลดโค๊ดโปรแกรมได้จาก ที่นี่ และวีดิโอการโปรแกรม Download

3. สร้างสัญญาณ PWM แบบเอาต์พุตอิสระ

สัญญาณ PWM แบบเอาต์พุตอิสระคือ การสร้างสัญญาณที่ไม่มีความสัมพันธ์กัน ซึ๋งจะเห็นว่าขาออกของสัญญาณ PWM นั้นมีทั้งหมด 6 ขา ประกอบด้วย PWM1L, PWM1H, PWM2L, PWM2H, PWM3L และ PWM3H การที่สัญญาณอิสนะนั่นคือ PWM1L กับ PWM1H ไม่สัมพันธ์กัน เหมาะกับงานเช่น ต้องการนำขาสัญญาณ PWM1L ขับมอเตอร์ตัวที่ 1 และขาสัญญาณ PWM2L ขับมอเตอร์ตัวที่ 2 เป็นการทำงานลักษณะนี้ สำหรับการดำเนินการสามารถดาวน์โหลดเอกสารอธิบายได้ ที่นี่ และโค๊ดโปรแกรม Donwload

4. สร้างสัญญาณ PWM เอาต์พุตแบบ Complementary 

สัญญาณพัลส์วิดธ์มอดูเลชั่น หรือ PWM มีความสำคัญในงานอิเล็กทรอนิกส์กำลังหรือ Power Electronic เป็นอย่างมาก เนื่องจากวงจรในงานอิเล็กทรอนิกส์ฯ ประกอบด้วย วงจรแปลงผันพลังงานไฟฟ้ากระตรงเป็นไฟฟ้า (Converter) กระแสตรงเช่น วงจรทบแรงดัน (Boost converter), วงจรทอนแรงดัน (Buck converter) เป็นต้น วงจรแปลงผันไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (Inverter) 

5. รับค่าจากสัญญาณแอนาล็อกเพื่อปรับเปลี่ยนขนาดของสัญญาณ PWM เอาต์พุตแบบอิสระ (Independent)

6. รับค่าจากสัญญาณแอนาล็อกเพื่อปรับเปลี่ยนขนาดของสัญญาณ PWM เอาต์พุตแบบ Complementary