Category: Embedded System

in Embedded System

วิธีหาข้อมูลจาก Marking ของ Chip หรือ IC

Chip IC ตัวนี้มี Marking แบบนี้มันคือ Chip อะไรของยี่ห้ออะไรเป็น IC ที่เอาไว้ทำอะไรกันนะ เราจะมีวิธีหายังไง บทความนี้มีคำตอบ

สมมติเราได้รูปหรือมองเห็น IC ที่มี Marking รหัสมา แต่พอเอาไปหาใน Google หายังไงก็ไม่เจอ แนะนำว่าให้ใช้ website นี้ www.findchips.com
ตัวอย่าง เช่นในรูปเราเห็นว่าเป็น IC ที่เขียนไว้ว่า 4G25 อีกบรรทัดหนึ่ง 80463

เราลองเอาไปค้นหาในเว็บดู http://www.findchips.com/search/4G25 ก็จะมีข้อมูลขึ้นมาว่าเป็น EEPROM ขนาด 256K bits ของ ROHM Semiconductor BR24G256 รวมไปถึงข้อมูลราคาของแต่ละเว็บที่เอาไว้ซื้อ samples ด้วย

แล้วเราก็ไป Download datasheet ของ BR24G256 จากเว็บของ ROHM มาดูก็จะเห็นว่าเขาจะมีการ Marking Part number เป็น 4G25 ส่วนอีกบรรทัดหนึ่งด้านล่างก็จะเป็นเลข Lot number ของการผลิต

เพียงแค่นี้เราก็จะสามารถหาข้อมูลจากเลขหรือตัวอักษรที่ Marking บน IC ได้แล้ว

in Embedded System

มาทำความเข้าใจและรู้จักกับ ตัวเก็บประจุ Capacitor

สำหรับใครที่สงสัยและอยากจะทำความเข้าใจเกี่ยวกับ Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ ว่าโครงสร้างและหลักการการทำงานของตัวเก็บประจุ เป็นอย่างไร สามารถศึกษาได้จากบทความนี้ได้เลย
Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ทำมาจาก 2 แผ่นตัวนำ(parallel conductive plates) คั้นกลางด้วย Dielectric ซึ่งเป็นวัสดุที่เป็นฉนวน ประกอบเข้าด้วยกัน เหมือนแซนวิช ดังรูป

สำหรับ ฉนวน Dielectric สามารถทำมาจากวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าทั้งหลายเช่น พลาสติก  ยาง เซรามิค แก้ว
ฉนวนแต่ละชนิดซึงเราสามารถวัดค่าความเป็นฉนวนได้ไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับวัสดุนั้นๆ

โดย
C ขนาดของตัวเก็บประจุ หน่วยคือ Farad
A พื้นที่หน้าตัดของแผ่นตัวนำ
d ระยะห่างระหว่างแผ่นตัวนำ

εr  dielectric’s relative permittivity เป็นค่าคงที่ของฉนวน ขึ้นอยู่กับชนิดของฉนวนนั้นๆเช่น

เราจะเห็นได้ว่า ยิ่ง εr หรือ A มีค่ามากก็จะทำให้สามารถเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุทำให้มีค่าความจุมากขึ้น ในทางตรงกันข้ามหาก มีระยะห่าง d ระยะห่างระหว่างแผ่นตัวนำมากก็จะทำให้ตัวเก็บประจุมีค่าน้อย

หลักการทำงานของ Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ
ก็คือ เมื่อนำตัวเก็บประจุไปต่อเข้ากับวงจรหรือแหล่งจ่ายไฟครบวงจร  เราจะสังเกตได้ว่ากระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านตัวเก็บประจุได้ (มองเป็น Open Circuit) ก็เพราะว่าในตัวเก็บประจุมี ฉนวนกั้นอยู่
ในขณะเดียวกันก็เกิดประจุไฟฟ้าที่ไหลข้ามฉนวนไม่ได้ก็ติดอยู่ที่แผนตัวนำ ทำให้ด้านนั้นมีประจุไฟฟ้าลบ(Electron)เยอะ  ส่วนแผนตัวนำด้านตรงข้ามก็กลายเป็นประจุไฟฟ้าด้านบวกเพราะ Electron ไหลไปอีกด้านหนึ่งจำนวนมาก
การที่มีประจุติดอยู่ที่แผนตัวนำของ ตัวเก็บประจุ ได้ก็เพราะว่า แต่ละด้านมีประจุไฟฟ้าที่เป็นขั้วตรงกันข้ามกันทำให้เกิดสนามไฟฟ้า electric field ดึงดูดซึ่งกันและกัน (+ และ – ดึงดูดกัน) ซึ่งทำให้ตัวเก็บประจุสามารถเก็บพลังงานศักย์ หรือ แรงดัน (Voltage) ไว้ได้

เป็นยังไงกันบ้าง คราวนี้ก็เข้าใจ หลักการทำงานและรู้ถึงโครงสร้างของ Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ กันแล้วใช่ไหม สำหรับการใช้งาน Capacitor หรือ ตัวเก็บประจุ ก็ขอให้ติดตามสามารถอ่านได้ในบทความถัดไปได้เลย

in Embedded System

ตัวเก็บประจุ Capacitor ชนิดต่างๆ

ตัวเก็บประจุ (Capacitor) นั้นมีหลากหลายชนิดขึ้นอยู่กับการนำไปใช้งาน ซึ่งการพิจารณาตัวเก็บประจุเพื่อนำไปใช้งานนั้นสามารถพิจารณาจากคุณสมบัติของตัวเก็บประจุได้ดังนี้

ขนาดของตัวเก็บประจุและค่าตัวเก็บประจุ  ต้องเลือกชนิดชองตัวเก็บประจุให้เหมาะ เพราะไม่อย่างนั้นอาจจะทำให้กลายเป็นอุปกรณ์ขนาดใหญ่เมื่อประกอบลงบอร์ด PCB ได้

แรงดันที่ตัวเก็บประจุทนได้  ควรจะเพือแรงดันจากการออกแบบไว้ด้วย (Safety margin)

กระแส leakage กระแส leakage ทำให้ตัวเก็บประจุสะสมพลังงานได้ช้าและยังมีการรั่วไหลออกไปด้วย

ESR (Equivalent series resistance)  ESR หากมีค่ามากจะทำให้เกิดความร้อนสุญเสียพลังงาน (โดยทั่วไปอยู่ที่ 0.01 ohm)

ความคลาดเคลื่อน tolerance  ค่าของตัวเก็บประจุที่ผลิตออกมายอมต้องมีความคลาดเคลื่อนบ้าง มีตั้งแต่ +-1 % ไปจนถึง 20%

ราคา อย่าลืมตัวนี้ละสำคัญมากๆ

เราสามารถแบ่งประเภทของตัวเก็บประจุชนิดต่างๆได้เป็น 2 ประเภทใหญ่คือ
1. Fixed Capacitors ตัวเก็บประจุแบบปรับค่าไม่ได้

1.1 Mica capacitors ประกอบด้วยวัสดุฉนวนที่เรียกว่า mica หรือ Backlite  มีค่า Dielectric constant เท่ากับ 5  Mica capacitors ส่วนใหญ่จะมีหลากหลายค่าความจุตั้งแต่ 1pF ไปจนถึง 0.1uF และทนแรงดัน ตั้งแต่ 100 Vdc ถึง 2500 Vdc

1.2 Ceramic Capacitors ใช้ เซรามิคเป็นวัดสดุที่ใช้เป็นฉนวน ซึ่งเซรามิคมีค่าความเป็นฉนวนที่สูงอยู่ที่ ค่า Dielectric constant เท่ากับ 1200 ส่งผลให้มีค่าความเก็บประจุที่สูงและมีขนาดเล็ก Ceramic capacitors ส่วนใหญ่จะมีหลากหลายค่าความจุตั้งแต่ 1pF ไปจนถึง 2.2 uF และทนแรงดัน ได้ถึง6000 Vdc Ceramic Capacitors มีลักษณะใกล้เคียงอุดมคิติมากเพราะ Low ESR และ leakage current ราคาไม่แพง แต่มีขนาดเล็กทำให้ค่าความจุมีขนาดน้อย Ceramic Capacitors เหมากับงานที่ High frequency coupling และ decoupling application

นอกจากนี้ยังมีแบบ SMD type ที่เราเรียกว่า Multilayer Ceramic Capacitors หรือ MLCC ซึ่งเหมาะกับอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์ขนาดเล็กและอุปกรณ์อิเล็คทรอนิกส์สมัยใหม่ เช่น มือถือ ทีวี รถยนต์ ต่างๆ

1.3 Electrolytic Capacitors เป็นตัวเก็บประจุที่มีขั้ว (ใส่ผิดขั้ว ระเบิด หลังจากระเบิดแล้วจะทำให้ short circuit) มีหลากหลายค่าความจุตั้งแต่ 0.1uF ไปจนถึง 2.7 F และทนแรงดัน ได้ถึงถึง 630 Vdc จะเห็นได้ว่า Electrolytic Capacitors   ให้ค่าความจุที่มากกว่าแบบ Ceramic หรือ Mica แต่ว่าทนแรงดันได้น้อยกว่า

Electrolytic Capacitors แบ่งได้เป็น  2 ชนิด

Aluminum Electrolytic dielectric ทำมาจาก Aluminum oxide ราคาไม่แพง

Tentalum Electrolytic dielectric ทำมาจาก Tentalum pentoxide มีคุณสมบัติ low leakage และมีขนาดของค่าตัวเก็บประจุสูง  reactance ต่ำ ที่ความถี่สูง  มีขนาดเล็กและมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน  แต่ว่าราคาแพงกว่า Aluminum Electrolytic  ใช้กันในอุปกรณ์ทางการแพทย์และงานที่ต้องการความเสถียรของระบบสูง

2. Variable capacitors ตัวเก็บประจุปรับค่าได้
Variable capacitors ส่วนใหญ่ มีค่าน้อบกว่า 300pF หรืออาจะมีค่ามากกว่านี้ขึ้นอยู่กับ application

in Embedded System, Programming

วิธีใช้ PuTTY เป็น Serial port terminal

บทความนี้จะมาสอนวิธีการใช้โปรแกรม PuTTY เป็น Serial port terminal.

อันดับแรกให้เราไปที่ Session แล้วก็เลือก Connection type เป็น Serial และระบุหมายเลข Comport ที่เราใช้งานรวมไปถึงความเร็วด้วย

หลังจากนั้นให้เราไปที่ Terminal แล้วก็เลือก Local echo เป็น Force on และ Local line editing เลือกเป็น Force on ดังรูป

คลิก Serial หัวข้อย่อยของ Connection categoryแล้วให้เราระบุรายละเอียดของ comport ที่เราจะใช้เช่น Speed, data bits stop bit, Parity และ Flow control

และลำดับสุดท้ายให้เราคลิกที่ Open ได้เลย เพียงเท่านี้เราก็จะสามารถใช้ Putty เป็น Serial port terminal ได้แล้ว

in Embedded System

ทำความรู้จักกับ Echo mode ใน Modem

Echo mode ใน Modem นั้นเป็น Mode ที่ Modem จะมีการตอบ AT command ที่เราส่งไปพร้อมกับ response ของ AT command นั้น ซึ่ง Echo mode นั้นส่วนใหญ่จะเป็นค่าเริ่มต้นที่ตั้งค่ามาจากโรงงาน

ตัวอย่างของ Echo mode เช่นหากเราส่ง “AT” จะเห็นว่าตอบกลับมาเป็นคำสั่งที่เราส่งไปตามด้วยผลของ AT Command นั้นๆ

สำหรับการปิด Echo mode นั้นเราสามารถปิดได้โดยการใช้ Command “ATE0” เพื่อทำการปิด Echo mode แล้วที่สำคัญจะต้องส่งCommand “AT&W0” เพื่อเป็นการบันทึกการตั้งค่าของเราไว้ด้วย ถ้าไม่อย่างนั้นเวลาเราเปิด Modem ขึ้นมาใหม่ Echo mode ก็จะยังเปิดอยู่เหมือนเดิม

เมื่อปิด Echo mode แล้วก็จะมีลักษณะดังรูปนี้ คือไม่มีการ Echo

สำหรับวิธีการเปิด Echo Mode ก็ทำในลักษณะเดียวกันแต่ใช้ Command “ATE1” แล้วก็ตามด้วย “AT&W0”

in Embedded System

Current Transformer คืออะไร

Current Transformer นั้นเป็นอุปกรณ์วัดค่ากระแสไฟฟ้าโดยการลดทอนปริมาณกระแสจากด้าน Primary ลงโดยเป็นการลดที่เป็นแบบแปรผันตรง เพื่อนำกระแสด้าน Secondary เข้าวงจร Electronic เพื่อใช้คำนวณค่ากระแสที่วัดได้

หลักการการทำงานของ Current Transformer เมื่อมีกระแสไหลผ่าน CT ก็จะเกิดการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าทางด้าน Secondary โดยกระแสที่เกิดขึ้นจะมีปริมาณลดลงเท่ากับ Ratio ของ CT, Ratio = n2 (รอบพันคอยด์ของ Secondary) ÷ n1 (รอบพันคอยด์ของ Primary) ซึ่งมาจากสูตรด้านล่างนี้

ตัวอย่างเช่น หาก Ratio ของ CT เท่ากับ 2500 เท่า เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านทางด้าน Primary 100 A ทาง Secondary ก็จะมีกระแสไหลเท่ากับ 100 ÷ 2500 = 0.04 A

สำหรับตัวอย่างการนำเอา Current transformer ไปใช้งานจริง เช่น มิเตอร์ไฟฟ้า แคมมิเตอร์วัดไฟฟ้า เหล่านี้เป็นต้น

 

in Embedded System

Firmware กับ Software แตกต่างกันอย่างไร

หลายๆคนคงจะสงสัยและอยากรู้ความหมายของคำว่า Firmware ว่าหมายถึงอะไรและมันแตกต่างยังไงกับ Software แบบปกติ

firmware-is-software

จริงๆแล้ว Firmware ก็คือ Software ซึ่งเป็น Software ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (Hardware) เพื่อทำหน้าที่เฉพาะอย่าง ตัวอย่าง Firmware เช่น ใน
hard disk, BIOS ในคอมพิวเตอร์, มือถือ, กล้องถ่ายรูป, เครื่องเล่น mp3, Ecu ในรถยนต์, หรือแม้กระทั้งใน หุ่นยนต์ Curiosity ที่สำรวจดาวอังคารของ nasa

curiosity_self-portrait_at_big_sky_drilling_site

นอกจากนี้ภายใน Firmware อาจจะประกอบไปด้วย Software แบบอื่นเช่นอาจจะมี OS เช่น ในมือถือจะมี Android, IOS หรือ Windows ส่วนในหุ่นยนต์ Curiosity ที่สำรวจดาวอังคารของ nasa ก็มี OS ที่เรียกว่า VxWorks เป็นต้น

โดย Firmware นั้นจะถูกเก็บอยู่ใน Non-volatile memory (Non-volatile memory คือ memory ที่สามารถเก็บข้อมูลได้แม้ไม่มีไฟเลี้ยง เช่น ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash, FRAM) ซึ่งจะหากเราต้องทำการนำ Firmware ลงไปเก็บไว้จะต้องทำการ Flash Firmware นั้นเอง

arduinodue_front

สรุปก็คือ Firmware นั้นไม่ได้มีความแตกต่างจาก Software แต่กลับกัน Firmware ก็คือชื่อเรียก Software ประเภทหนึ่งที่ทำงานร่วมกับ Hardware นั้นเอง

in Embedded System

มาทำความเข้าใจกับ การสื่อสาร Communication กันเถอะ

การสื่อสาร (Communication) นั้นสำคัญต่อการทำงานใน ระบบ Embedded System และยังสำคัญมากในการนำไปใช้ประยุกต์ในการทำ application แบบ Internet Of things (IOT) แล้วการสื่อสารนั้นมีแบบไหนบ้างนะ

ระบบของการสื่อสาร

คือการสื่อสารกัน ระหว่างจุดต่อจุด สามารถแบ่งได้เป็น 3 แบบ

Simplex การสือสารทางเดียว เช่น ฟังวิทยุ อ่านหนังสือ ดูทีวี

Half duplex การสือสาร สองทาง แต่สือสารได้ทีละทางในขณะเดียวกัน เช่น วิทยุสือสาร

Full duplex การสือสาร สองทาง และสือสารได้ทีทั้งสองทางพร้อมกันในขณะเดียวกัน เช่น โทรศัพท์

สัณญาณของการสื่อสาร

นอกจากนี้ยังสามารถแบ่งสัณญาณของการสื่อสารได้อีก เป็น Digital และ Analog communication

Analog Communication ก็คือการสื่อสารที่ใช้สัณญาณ Analog (สัณญาณต่อเนื่อง) ซึ่งก็คือการสื่อสารแบบธรรมชาติต่างๆ เช่น การพูด เสียงนอกร้อง สัณญาณควัน ต่างๆ

Digital Communication ก็คือการสื่อสารแบบดิจิตอล (สัณญาณไม่ต่อเนื่อว) เป็นสัณญาณที่มนุษย์สร้างขึ้นมา 0 และ 1 ตัวอย่างเช่น สัณญาณโทรศัพท์ สัณญาณอินเตอร์เน็ต

 

วิธีการสือสารแบบดิจิตอล แบ่งได้อีก 2 วิธีคือ

Serial Communication การสือสารแบบอนุกรม คือว่าส่งข้อมูลทีละบิต

Parallel Communication การสือสารแบบขนาน คือว่าส่งข้อมูลทีละหลายๆบิตในเวลาเดียวกัน

การสือสาร Serial vs Parallel แบบไหนดีกว่ากัน?

Parallel เปรียบเสมือน ถนน 10 เลน ในเมือง รถวิ่งเร็วรองรับรถได้เยอะ ต้องใช้งบในกาสร้างเยอะ

Serial เปรียบเสมือน ถนน เลนเดียวในชนบท ใช้งบในการสร้างน้อย

ในทางปฏิบัติ ส่วนใหญ่ใช้แบบ Serial ซึ่งใช้ I/O ไม่เกิน 2 pin เป็นการใช้งานที่ดีเนื่องจาก MCU ส่วนใหญ่มี I/O จำกัด อีกทั้งยังเขียนโปรแกรมในการรับส่งได้ง่ายกว่า เพราะบิตข้อมูลจะเข้ามาครั้งละ 1 บิต ทำให้รับส่งได้ใน

ส่วนแบบ Parallel นอกกจากจะใช้I/O มากกว่าแบบ Serial แล้วยัง ออกแบบได้ยากกว่าด้วย เนื่องจากหากเราเพิ่มความเร็วในการรับส่งข้อมูลให้สูงขึ้นจะทำให้เกิดสัณญาณรบกวนได้ (Cross talk)

แต่อย่างไรก็ตามได้มีการออกแบบที่ใช้ข้อดีของทั้ง 2 แบบมาใช้ กับ PCI-Express โดย ใช้การสื่อสารแบบ Serial จำนวนมากกว่า 1 ช่องทาง เช่น PCI 16x ก็คือ สื่อสารแบบ Serial จำนวน 16 ช่องทาง

จากที่เราศึกษามาจะเห็นได้ว่าการสื่อสารนั้นมีหลากหลายรูปแบบ ซึ่งการนำมาประยุกต์ใช้งานควรจะนำมาใช้ให้ถูกต้อง ขึ้นอยู่กับความจำเป็นในการใช้งาน ของ Application นั้นๆอย่างไรก็ตาม เราก็ต้องพิจารณาเลือกใช้ให้เหมาะสมนะครับ

in Embedded System

การเปรียบเทียบความเร็วของการประมวณผล (ความเร็วของ MCU MPU)

หากเราอยากจะเปรียบเทียบว่า MCU ทั้ง 2 เบอร์นี้ตัวไหนมีความเร็วในการประมวณผลที่มากกว่ากัน เราจะรู้ได้ยังไงนะ

คำตอบก็คือ ใช้การเปรียบเทียบ ที่เรียกว่า DMISP (Dhrystone Million instructions per second หรือ Dhrystone MIPS) เป็นการวัดความเร็วที่เทียบกับเครื่องมินิคอมพิวเตอร์ DEC VAX 11/780 ที่ผลิตในปี 1970 โดยความเร็ว 1 DMIPS เท่ากับความเร็วของ เครื่องมินิคอมพิวเตอร์ DEC VAX 11/780 ซึ่งสามารถนำมาใช้เปรียบเทียบความเร็วของการประมวณผลที่มีสถาปัตยากรรมที่แตกต่างกัน (32บิต vs 16บิต หรือ ARM vs PIC หรือ อื่นๆ) นิยมวัดเป็น DMIPS/MHz

แล้วเราใช้แค่ MIPS มาเปรียบเทียบแทน DMIPS ได้ไหม?

MIPS หรือ Million instructions per second แปลง่ายๆคือ ประมวลผลได้กี่ คำสั่งใน 1 วินาที เช่น สามารถรันคำสั่ง NOP ได้ 100ล้านครั้งภายใน 1 วินาที แสดงว่ามีความเร็ว 100 MIPS การนำเอา MIPS มาเปรียบเทียบระหว่าง หน่วยประมวลผลที่มีสถาปัตยกรรมเดียวกันนั้นสามารถเปรียบเทียบได้ แต่ถ้าหากหน่วยประมวลผลที่มีสถาปัตยกรรมคนละแบบไม่สามารถนำมาเปรียบเทียบกันได้ เพราะการคำนวณที่เหมือนกันอาจใช้คำสั่งที่ไม่เท่ากันได้เนื่องจากสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกัน

ดังนั้นเราจึงจะต้องใช้ DMIPS มาใช้วัดการประมวณผลที่ไม่ได้วัดเพียงแค่คำสั่งแต่วัดเวลาทั้งหมดเพื่อนำมาเปรียบเทียบกัน ซึ่ง DMIPS ไม่สามารถคำนวณจากได้ MIPS โดยตรง แต่ต้องใช้การวัด ที่เรียกว่า Dhrystone benchmark testing

แต่ใช่ว่าจะมีแต่ DMIPS เพียงอย่างเดียว ในปัจจุบันยังมี CoreMark ที่ทาง EEMBC (Embedded Microprocessor Benchmark Consortium) ซึงเป็นองค์กรณ์ที่ไม่แสวงหากำไร ซึ่งพยายามจะพลักดัน CoreMark เข้ามาแทนที่ DMIPS

สำหรับใครที่สนใจ Source code Dhrystone MIPS ศึกษาได้ที่นี้ http://www.ecrostech.com/Other/Resources/Dhry4Mcus.zip