Микропроцессорные системы курсовая работа – Курсовая работа по дисциплине Микропроцессорные системы Технология многоядерности центрального процессора

Содержание

Микропроцессорные системы - реферат, курсовая работа, диплом, 2017

Заказать реферат (курсовую, диплом или отчёт) без рисков, напрямую у автора.

Похожие работы:

Микропроцессор i8086/i8088

27.02.2009/курсовая работа

Два основных направления развития производства микросхем. Разработка архитектуры и полупроводниковые технологии. Структура микропроцессора i8086, операционное устройство. Назначение максимальных и минимальных режимов. Разработка программного обеспечения.

Микропроцессор: назначение, состав, основные характеристики

27.12.2008/контрольная работа

Основные характеристики микропроцессора. Устройства внутренней памяти, их назначение. Windows’98: выделение группы файлов и операции с ними. СУБД Access: построение информационно-логической модели данных, информационные объекты связи между ними.

Микропроцессорная система управления на базе интерфейсов персонального компьютера

30.07.2010/курсовая работа

Изучение функциональной схемы работы устройства сопряжения компьютера через стандартный периферийный порт. Характеристика преимуществ работы микросхем К555АП6, К155ИР13, К155ИД3. Построение селектора адреса базового порта для системного интерфейса ISA.

Микропроцессорное устройство управления электронными весами

4.07.2008/курсовая работа

Микропроцессоры позволяют строить универсальные устройства управления электронными весами. Разработка функциональной схемы, схемы алгоритма прикладной программы. Разработка принципиальной схемы, управляющей программы. Листинг управляющей программы.

Микропроцессорный комплект серии КР580

18.02.2010/реферат

Микропроцессорный комплект cерии КР580 — набор микросхем. Основные элементы КР580ВМ80А — 8-разрядный микропроцессора, полный аналог микропроцессора Intel i8080. Применение микропроцессоров в игровых автоматах. Версии выпуска микросхем, и их применение.

Микропроцессоры

9.02.2009/учебное пособие

Функционально законченное программное управляемое устройство обработки информации, в виде одной или нескольких больших или сверхбольших интегральных схем. Функции микропроцессора Pentium, основные параметры. Технология гиперконвейерной обработки.

Микропроцессоры семейства Intel

18.07.2008/реферат

Процессоры Р6 фирмы Intel выбраны в качестве элементной базы для первого в мире компьютера производительностью свыше триллиона операций в секунду.Уникальная машина предназначена главным образом для расчетов по ядерной тематике Министерства энергетики.

Микропроцессоры: суть и назначение

5.09.2010/контрольная работа

Характеристика сущности микропроцессора - программного устройства обработки данных, выполняемого средствами микроэлектронных технологий в корпусе одной или же нескольких больших интегральных схем. Изучение общей структуры микропроцессоров и их видов.

Микропроцессорная система обработки журнальных данных

14.11.2010/контрольная работа

Структура автомата для сбора данных. Программы, реализующие заданный пользователем алгоритм автоматизации процедуры обработки журнальных данных. Описание микропроцессорной системы, ее упрощенная модель, система команд, блок-схема алгоритма обработки.

Микропроцессорный комплект серии К580

5.12.2010/реферат

Организация центрального процессора. Подключение интерфейсных программируемых БИС. Методы адресации и примеры команд. Программирование таймера и контроллера прерываний. Программная модель микропроцессорной системы. Программирование на языке ассемблера.

Микропроцессоры

8.11.2010/курсовая работа

Основа современной компьютерной техники - микропроцессоры. Увеличение их быстродействия позволяет ставить перед техникой такие задачи, как моделирование сложных процессов, обработка больших объемов информации, обеспечение автономной работы устройств.

Микропроцессорная система обработки журнальных данных

14.11.2010/контрольная работа

Структура автомата для сбора данных. Программы, реализующие заданный пользователем алгоритм автоматизации процедуры обработки журнальных данных. Описание микропроцессорной системы, ее упрощенная модель, система команд, блок-схема алгоритма обработки.

Микропроцессорные системы

23.11.2010/отчет по практике

Функции ввода с клавиатуры и вывода на экран, алгоритм вывода чисел. Генерация звуковых сигналов в ПЭВМ. Принципы работы видеосистемы: адресация и режимы работы адаптера CGA, режим работы дисплея. Таблица векторов прерываний в работе клавиатуры.

Микропроцессорный комплект серии К580

5.12.2010/реферат

Организация центрального процессора. Подключение интерфейсных программируемых БИС. Методы адресации и примеры команд. Программирование таймера и контроллера прерываний. Программная модель микропроцессорной системы. Программирование на языке ассемблера.

referatwork.ru

Микропроцессорные системы - курсовой - Курсовая работа

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

Кафедра вычислительной техники и программирования

Курсовая работа по дисциплине

«Микропроцессорные системы»

Выполнил: ст.гр. КИТ – 10а

Калинин А.И.

Проверил:  Зыков И.С.

Харьков 2014

Аннотация

В данной работе разрабатывается преобразователь ASCII кода, использующий прерывание по таймеру и  COM-порту . Работа выполнена на прототипе.

Оглавление

Аннотация2

Техническое задание4

Блок схема5

Заключение5

Приложение8

Техническое задание

Реализовать преобразователь ASCII кода, удовлетворяющий следующим требованиям:

ввод одного символа с клавиатуры;при нажатии на клавишу на малой клавиатуре выбираем тип преобразования ASCII кода;результат выводится на экран  после нажатия клавиши на малой клавиатуре в виде результата преобразования и типа преобразования;

Блок схема

Начало

Конец

Прерывание Com порта

Принять символ, записать в R0

Запрет прерываний по Com порту

Разрешить прерывание по таймеру

Конец

Инициализация

Устройств,

Активация прерываний

Бездействие

Начало

Конец

Конвертируем Байт в oct

Формат

Конвертируем Байт в dec

Формат

Конвертируем Байт в hex

Формат

Нажата

Oct ?

Нажата dec ?

Нажата hex?

Выход

Опрос

клавиатуры

Прерывание по таймеру

Начало

Выводим результат в порт с комментарием

Заключение

Был реализован преобразователь ASСII кода, который осуществляет ввод с параллельного и последовательного порта, используя механизм прерываний. Вывод информации

осуществляется через последовательный порт на терминал.

Приложение

################################################################################

#                                                                              #

#    Micro Series 8051 Assembler V1.80/MD2              01/Jan/03  00:06:49    #

#                                                                              #

#       Source   =   bbb.s03                                                   #

#       List     =   bbb.lst                                                   #

#       Object   =   bbb.r03                                                   #

#       Options  =                                                             #

#                                                                              #

#                                               (c) Copyright IAR Systems 1985 #

################################################################################

   1  0087           PCON     equ     87h

   2  0000            ORG 0          ; вектор подачи питания

   3  0000 020033     jmp main

   4

   5

   6

   7  0003 020046     jmp st1

   8  000B            ORG 000Bh

   9  000B 020030     jmp timer

  10

  11  0023            ORG 23h        ; вектор УАПП

  12  0023 02003B     jmp uart

  13

  14  0030            ORG 30h

  15

  16

  17  0030            timer:

  18  0030 020046     jmp st1

  19  0033           main:

  20  0033 120157     CALL init

  21  0036 12013C     CALL init_com   ;инициализация COM порта

  22  0039 80FE       jmp $          ; бездействие

  23

  24  003B            uart:          ; прерывания от УАПП

  25  003B C298       clr RI      ; сброс флагов УАПП

  26  003D 309906     jnb TI,st1     ; если прерывание TX то не нужно опрашивать клавиатуру

  27  0040 C299       clr TI

  28  0042 75A882     mov IE,#10000010B

  29  0045 32         reti

  30  0046           st1:

  31  0046 7590F0     mov P1, #11110000B ;опрос клавиатуры

  32  0049 120164     CALL t_40ms   ; задержка в 40 мс

  33  004C 30940B     JNB P1.4,hex   ; вывод в hex

  34  004F 30953E     JNB P1.5,de_c   ; вывод в dec

  35  0052 309602     JNB P1.6,oc_t   ; вывод в oct

  36  0055 80EF       jmp st1   ; не нажаты эти кнопки

  37                 ;---------------------------------------------------------

  38  0057 0200DA    oc_t: jmp oc_t1   ; удлинитель перехода

  39                 ;---------------------------------------------------------------

  40  005A           hex:

  41  005A A899       mov R0,SBUF   ; перегружаем принятый код

  42  005C E8         MOV A,R0

  43  005D 12016F     CALL TXCOM   ; выводим принятый символ

  44  0060 743D       MOV A,#3Dh

  45  0062 12016F     call TXCOM   ; выводим тире

  46

  47  0065 E8         MOV A,R0    ; разбиение байта

  48  0066 03         RR A

  49  0067 03         RR A

  50  0068 03         RR A

  51  0069 03         RR A    ; на два регистра

  52  006A 540F       ANL A,#0Fh

  53

  54  006C 12012A     call HEX_ASC   ; преобразование значения в символ

  55  006F 12016F     call TXCOM   ; вывод символа

  56  0072 E8         MOV A,R0

  57  0073 540F       ANL A,#0Fh

  58  0075 12012A     call HEX_ASC

  59  0078 12016F     call TXCOM

  60

  61  007B 7468       MOV A,#68h

  62  007D 12016F     call TXCOM   ; вывод h

  63  0080 7465       MOV A,#65h

  64  0082 12016F     call TXCOM   ; вывод e

  65  0085 7478       MOV A,#78h

  66  0087 12016F     call TXCOM   ; вывод x

  67  008A 7420       MOV A,#20h

  68  008C 12016F     call TXCOM   ; вывод пробела

  69  008F 32         reti           ; вместо прыжка выход из прерывания

  70                 ;---------------------------------------------------------------

  71  0090           de_c:

  72  0090 A899       mov R0,SBUF   ; перегружаем принятый код

  73  0092 E8         MOV A,R0

  74  0093 12016F     CALL TXCOM   ; вывод принятого символа

  75  0096 743D       MOV A,#3Dh

  76  0098 12016F     call TXCOM   ; вывод тире

  77  009B E8         MOV A,R0    ;

  78  009C 75F064     MOV B,#100

  79  009F 84         DIV AB    ; делим на 100

  80  00A0 F510       MOV 10h,A   ;

  81  00A2 E5F0       MOV A,B

  82  00A4 75F00A     MOV B,#10   ; делим на 10

  83  00A7 84         DIV AB

  84  00A8 F511       MOV 11h,A   ;

  85  00AA 85F012     MOV 12h,B

  86  00AD E510       MOV A,10h   ; загружаем сотни

  87  00AF 12012A     call HEX_ASC   ; преобразование значения в символ

  88  00B2 12016F     call TXCOM   ; вывод сотен

  89  00B5 E511       MOV A,11h   ; загружаем десятки

  90  00B7 12012A     call HEX_ASC   ; преобразование значения в символ

  91  00BA 12016F     call TXCOM   ; вывод десятков

  92  00BD E512       MOV A,12h   ; загружаем единицы

  93  00BF 12012A     call HEX_ASC   ; преобразование значения в символ

  94  00C2 12016F     call TXCOM   ; вывод единиц

  95  00C5 7464       MOV A,#64h

  96  00C7 12016F     call TXCOM   ; вывод d

  97  00CA 7465       MOV A,#65h

  98  00CC 12016F     call TXCOM   ; вывод e

  99  00CF 7463       MOV A,#63h

 100  00D1 12016F     call TXCOM   ; вывод c

 101  00D4 7420       MOV A,#20h

 102  00D6 12016F     call TXCOM   ; вывод пробела

 103  00D9 32         reti

 104                 ;---------------------------------------------------------------

 105  00DA           oc_t1:

 106  00DA A899       mov R0,SBUF   ; перегружаем принятый код

 107  00DC E8         MOV A,R0

 108  00DD 12016F     CALL TXCOM   ; вывод символа

 109  00E0 743D       MOV A,#3Dh

 110  00E2 12016F     call TXCOM   ; вывод тире

 111  00E5 E8         MOV A,R0    ; выделяем единицы

 112  00E6 5407       ANL A,#07h

 113  00E8 F512       MOV 12h,A   ;

 114  00EA E8         MOV A,R0

 115  00EB 03         RR A

 116  00EC 03         RR A

 117  00ED 03         RR A

 118  00EE 5407       ANL A,#07h   ; выделяем десятки

 119  00F0 F511       MOV 11h,A

 120  00F2 E8         MOV A,R0

 121  00F3 03         RR A

 122  00F4 03         RR A

 123  00F5 03         RR A

 124  00F6 03         RR A

 125  00F7 03         RR A

 126  00F8 03         RR A

 127  00F9 5403       ANL A,#03h   ; выделяем сотни

 128  00FB F510       MOV 10h,A

 129  00FD E510       MOV A,10h   ; загружаем сотни

 130  00FF 12012A     call HEX_ASC   ; преобразование значения в символ

 131  0102 12016F     call TXCOM   ; вывод

 132  0105 E511       MOV A,11h   ; загружаем десятки

 133  0107 12012A     call HEX_ASC   ; преобразование значения в символ

 134  010A 12016F     call TXCOM   ; вывод

 135  010D E512       MOV A,12h   ; загружаем единицы

 136  010F 12012A     call HEX_ASC   ; преобразование значения в символ

 137  0112 12016F     call TXCOM   ; вывод

 138  0115 746F       MOV A,#6Fh

 139  0117 12016F     call TXCOM   ; вывод

 140  011A 7463       MOV A,#63h

 141  011C 12016F     call TXCOM   ; вывод

 142  011F 7474       MOV A,#74h

 143  0121 12016F     call TXCOM   ; вывод

 144  0124 7420       MOV A,#20h

 145  0126 12016F     call TXCOM   ; вывод

 146  0129 32         reti

 147                 ;---------------------------------------------------------------

 148  012A           HEX_ASC:

 149  012A 04         INC A   ; преобразование

 150  012B 83         MOVC A,@A+PC  ; значения в код символа

 151  012C 22         RET   ; выборка из таблицы

 152  012D 30         DB 30h  ; 0

 153  012E 31         DB 31h  ; 1

 154  012F 32         DB 32h  ; 2

 155  0130 33         DB 33h  ; 3

 156  0131 34         DB 34h  ; 4

 157  0132 35         DB 35h  ; 5

 158  0133 36         DB 36h  ; 6

 159  0134 37         DB 37h  ; 7

 160  0135 38         DB 38h  ; 8

 161  0136 39         DB 39h  ; 9

 162  0137 41         DB 41h  ; A

 163  0138 41         DB 41h  ; B

 164  0139 43         DB 43h  ; C

 165  013A 44         DB 44h  ; D

 166  013B 45         DB 45h  ; E DB 46h  ; F

 167                 ;==========================================

 168  013C           init_com:

 169  013C C29F       clr SM0

 170  013E C29D       clr SM2

 171  0140 D29E       setb SM1   ; ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК В РЕЖИМЕ 1

 172  0142 D29C       setb REN

 173  0144 438780     orl PCON, #128

 174

 175  0147 758DF5      mov Th2, #245   ; СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ 4800

 176  014A 438920     orl TMOD, #00100000B

 177  014D 53892F     anl TMOD, #00101111B

 178  0150 438840     orl TCON, #01000000B

 179  0153 75A890      mov IE,#10010000B

 180  0156 22         ret

 181                 ;===========================================

 182  0157           init:

 183  0157 751000     mov 10h,#0   ; СБРОС РЕГИСТРОВ

 184  015A 751100     mov 11h,#0

 185  015D 751200     mov 12h,#0

 186  0160 75A895     mov IE,#10010101B ; разрешаем прерывания EA, ES, EX0, EX1

 187  0163 22         ret

 188                 ;===========================================

 189  0164 22        t_40ms:  ret   ; ЗАДЕРЖКА В 40 МКС

 190  0165 79FF       mov R1,#255  ;2

 191  0167 7A33      aa2: mov R2,#51    ;2

 192  0169 00        ba1: nop           ;1

 193  016A DAFD       djnz R2,ba1   ;2

 194  016C D9F9       djnz R1,aa2   ;2

 195  016E 22         ret

 196                 ;===========================================

 197  016F           TXCOM:    ; ПЕРЕДАЧА ИЗ 'A' В com

 198  016F F599       mov SBUF,A  ; БАЙТ ИЗ АКК В БУФЕР ПЕРЕДАТЧИКА

 199  0171 3099FD     tx1: jnb TI,tx1 ; ждем окончания передачи

 200  0174 C299       clr TI

 201  0176 22         ret

 202                 ;=========================================================

 203  0177            end

   Errors:  None           #######

   Bytes:   339            # bbb #

   CRC:     6EE8           #######

heapdocs.com

«микропроцессорные системы» - Курсовая

Министерство образования Российской Федерации

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

«УТВЕРЖДАЮ»

Первый проректор - проректор по учебной работе

__________________Е.Г. Юдин

«11» 07 2000 г.

«Микропроцессорные системы»

Программа к учебному плану специальности 220100

«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Объёмы учебной работы (в часах) и виды итогового контроля знаний:

Всего

7 сем.

(17 нед.)

Выделено на дисциплину

153

153

Аудиторная работа

85

85

Лекции

51

51

Семинары

17

17

Лабораторные занятия

17

17

Внеаудиторная работа

68

68

Курсовая работа

51

51

Самостоятельная проработка курса

17

17

Контроль знаний

Рубежный контроль

(10)

Зачеты

зачет

Экзамены

экзамен

В скобках указаны номера недели выдачи и приёма задания или рубежного контроля и контрольных работ.

Факультет «Информатика и системы управления»

Кафедра «Компьютерные системы и сети»

МОСКВА 2000

1.Цели и задачи дисциплины.

Дисциплина обеспечивает проектно-конструкторскую подготовку по проектированию микропроцессорных систем (МПС) и микроконтроллеров (МК).

1.1. Задачи дисциплины:

  • принципы организации МПС, системные интерфейсы, стандартные интерфейсы внешних устройств, каналы последовательной связи;

  • проектирование МПС для управления объектом, микроконтроллерные системы на основе однокристальных ЭВМ, многопроцессорные системы, промышленные платформы МПС;

  • системы команд МП (аккумуляторного типа, "регистр-регистрового" типа). Технология программирования и отладки микроконтроллеров и МПС.

1.2. Профессиональные навыки, умения и знания, приобретенные в результате изучения дисциплины. Студент должен знать:

  • правильно осуществлять выбор аппаратных средств, уметь проектировать микроконтроллеры для систем управления;

Дисциплина базируется на ранее и параллельно читаемых дисциплинах "Схемотехника ЭВМ", "Системное программирование", "Основы построения ЭВМ", "Периферийные устройства".

2. Содержание лекционного курса (51 час)

2.1. Введение (3 часа).

Микропроцессоры (МП) в информационно-управляющих системах, системах контроля и управления. Задачи и особенности архитектуры систем управления. Системы сбора информации. Управляющие системы универсального и специализированного назначения. Обобщенная структура программируемых логических и программируемых регулирующих микроконтроллеров.

Классификация МП. МП-комплекты, их состав, основные технические характеристики, области применения. Семейства микроконтроллеров, области применения.

2.2. Однокристальные микропроцессоры и ОЭВМ (10 час).

8-разрядные МП: архитектура, интерфейс внешних связей. Первичный управляющий автомат МП: режимы работы, разновидности циклов, слово состояния процессора. Средства обработки запросов прерываний.

8-разрядные ОЭВМ. Состав и основные характеристики ОЭВМ семейств iMCS48, iMCS51, Motorola и их аналогов. Архитектура и интерфейс ОЭВМ. Битовый процессор. Регистровый файл. Логическая организация памяти программ, данных, битового сегмента. Схемотехника и назначение двунаправленных и квазидвунаправленных портов. Средства поддержки режима реального времени. Канал последовательного ввода-вывода. Типовые циклы ОЭВМ.

2.3. Обработка данных в МПС (7 час).

Программистские модели МП. Характеристика системы команд МП, форматы команд и данных, способы адресации данных. Слово состояния программы. Операции двоичной и десятичной арифметики. Обработка многобайтных операндов. Логические и сдвиговые операции. Работа с подпрограммами. Работа со стеком. Обработка прерываний.

Реализация типовых вычислительных процедур на МП типа i8080, i8085, i8051, Z80 и совместимых с ними МП (сложение, умножение, деление, сортировка и др.).

Реализация типовых функций управления (формирование управляющих сигналов, временных задержек, измерения временных интервалов, таймера реального времени, регистрации событий и др.).

Системы команд ОЭВМ. Программирование процедур обработки данных. Работа с портами ввода-вывода. Управление режимами реального времени. Взаимодействие микроЭВМ по последовательному каналу связи.

2.4. Организация МПС и микроконтроллерных систем (7 часов).

Понятие "ядра" МПС. МПС с трехшинной и двухшинной организацией. Типовые циклы системной магистрали. Адресное пространство МПС. Механизм управления доступом к памяти программ и данных, к внешним устройствам при совмещенном и изолированном вводе-выводе.

Системные контроллеры: основные функции и способы реализации. Типовые циклы чтения-записи памяти, ввода-вывода данных. Характеристика стандартных интерфейсов 8-разрядных МПС (И41, МПИ и др.).

Подсистема памяти. Общая характеристика применяемых ЗУ. Контроллеры динамических ЗУПВ.

Подсистема ввода-вывода. Виды взаимодействия МП по параллельным и последовательным каналам связи с внешними устройствами. Схемотехника портов ввода-вывода (буферные регистры и приемопередатчики, многорежимный буферный регистр). Синхронный и асинхронный ввод-вывод: схемы портов и программирование процедур ввода-вывода. Интерфейсы параллельной связи. Программируемый адаптер параллельного интерфейса; основные режимы работы, программирование адаптера, схема включения в МПС.

Интерфейсы последовательной связи: RS-232 и др., токовая петля. Универсальный программируемый адаптер последовательного интерфейса.

Система прерываний. Способы обработки прерываний в МПС: программный и аппаратный поллинг, векторные прерывания при децентрализованной системе прерываний и с применением контроллера прерываний. Схемы включения одного и нескольких контроллеров в МПС. Временные диаграммы обработки прерываний.

Программируемый интервальный таймер: функции, основные режимы работы и схема включения таймера. Программирование таймера. Примеры применения.

Контроллер прямого доступа к памяти; структура и программирование контроллера, схема включения в МПС, построение программы обмена данными.

Организация микроконтроллера на основе ОЭВМ, распределение адресного пространства памяти и устройств ввода-вывода. Построение МК-систем с расширенной памятью программ и данных. Организация сетей с распределенной обработкой.

Технические средства сопряжения с объектом управления (аналоговые мультиплексоры, АЦП и ЦАП).

Взаимодействие управляющей МПС с оператором: ввод данных с клавиатуры и отображение информации на дисплей. Обмен информацией с ЭВМ верхнего уровня.

2.5. Проектирование аппаратурных средств МПС на базе 16-разрядных МП (18 часов).

Базовая структура и интерфейс МП i8086, i8088, i80286. Особенности архитектуры МП последующих поколений.

Интерфейсы МПС: состав, временные диаграммы циклов обмена данными, арбитраж шины. Характеристика стандартных интерфейсов ISA, PCI и др. Особенности построения подсистем памяти и ввода-вывода. Режим прямого доступа к памяти и контроллеры ПДП. Обработка прерываний в 16-разрядных МПС. Минимальная и максимальная конфигурация МПС. Особенности построения МПС на основе i80x86. Средства сопряжения с ПЭВМ.

16-разрядные ОЭВМ. Классы. Функциональное назначение. Архитектура. Форматы данных. Виды адресации. Характеристика интерфейсов и системы команд. Периферийные модули современных микроконтроллеров (модули высокоскоростного ввода-вывода, процессоры событий, ШИМ-генераторы, серверы периферийных транзакций и др.).

Платформы промышленных микроконтроллеров.

Мультимикропроцессорные системы (ММПС). Основные конфигурации: сопроцессорная, сильно связанная, слабо связанная. Примеры и способы построения ММПС различной конфигурации. Методы разделения адресного пространства на системное и локальное.

Организация арбитража в ММПС. Подключение арбитра шины в МП-модуле. Взаимное подключение арбитров в ММПС. Области использования ММПС.

Транспьютеры и транспьютерные системы (ТС). Основные архитектурные отличия ТС. Пример современного транспьютерного комплекта и ТС на его основе.

2.6. Проектирование и средства отладки МПС (6 часов).

Влияние МП и ОЭВМ на процесс проектирования МПС. Программное и аппаратное проектирование как двуединый процесс разработки МПС. Основные этапы проектирования МПС.

Средства автономной отладки аппаратуры МПС. Логические и сигнатурные анализаторы, внутренние эмуляторы, отладочные комплексы.

Проектирование программного обеспечения МПС (микроконтроллеров). Средства подготовки программ (ассемблер, редактор связей, загрузчик).

Основы технологии разработки программного обеспечения для ОЭВМ с использованием ассемблера, сегменты (регистровый, оверлейновый регистровый, кодовый, данных, констант), псевдокоманды, средства модульного программирования, библиотечные функции.

Резидентные и кросс-программные комплексы для отладки целевых программ.

Визуальное программирование. Система разработки программного обеспечения сбора данных и управления для промышленного применения.

Программаторы. Программное обеспечение для тестирования и самодиагностики аппаратурных средств МПС.

Комплексная отладка МПС. Оценочные и отладочные комплексы. Комплексы развития. Внутрисхемные эмуляторы.

Заключение. Перспективы развития микропроцессорных систем. Открытые системы. Международные стандарты. Сертификация компонентов МПС в России и странах СНГ. Встроенные системы. Системы реального времени. Сети микроконтроллеров. Расширение сферы применения.

3.Темы семинарских занятий (17 часов).

1.Построение схем выборки устройств МПС (2 часа).

2.Проектирование устройств для измерения временных интервалов (2 часа).

3.Проектирование управляющих автоматов на однокристальном МП и микроконтроллере (2 часа).

4.Изучение микросхем МПК и способов их применения (2 часа).

5. Система команд и программирование на ассемблере типовых задач. На базе учебно- отладочного комплекса с ПЭВМ (3 часа).

6. Изучение кросс-программных средств. Отладка программ для микропроцессоров с помощью кросс-программных средств (2 часа).

7.Программирование и отладка программ обработки данных для ОЭВМ (2 часа).

8.Программирование режимов работы с таймерами (1 час).

9.Программирование режимов последовательного ввода-вывода (1 час).

4. Лабораторный практикум (17 часов).

На учебно-отладочных стендах УПМК-80, УПМК-86:

1. Интервальный таймер (3 часа).

2. Исследование адаптера параллельного интерфейса (3 часа).

3. Исследование адаптера последовательного интерфейса (3 часа).

4. Контроллер клавиатуры и дисплея (3 часа).

5. Изучение архитектуры 16-разрядной МПС (5 часа).

5.Примерные темы курсовых работ(51 час).

1. Пульт дистанционного управления на базе ОЭВМ.

2. Логический контроллер для формирования управляющих сигналов.

3. Система сбора и регистрации сигналов.

4. Система терморегулирования камеры.

5. Система охранной сигнализации.

6. Система контроля работы конвейера.

7. Стенд контроля качества изделия (платы ТЭЗа, ИС и др.)

8. Контроллер взаимодействия с панелью оператора.

9. Контроллер графопостроителя планшетного типа.

10. Оценочный модуль для тестирования программ ОЭВМ.

11. Внутрисхемный эмулятор.

12. Логический анализатор.

13. Распределенная сеть для сбора данных на основе ОЭВМ.

6. Самостоятельная проработка курса (17 час.).

Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

1. Особенности архитектуры высокопроизводительных МП с CISC- и RISC-архитектурой (6 час.).

2. Транспьютеры и транспьютерные системы( 6 час.).

3. CAN-интерфейс (5 час.).

7.Методические указания по изучению дисциплины.

При проведении лабораторных работ и семинаров используются учебно-отладочные комплексы УПМК-80, УПМК-86, микроконтроллеры МК51 в составе ПЭВМ. Используемое программное обеспечение - AVSIM8085, AVSIM8051.

Курсовые работы выполняются по типовым заданиям и нацелены на закрепление теоретических основ построения МПС в конкретных применениях. Студенты помимо выполнения схемотехнических решений должны научиться решать задачи, требующие программирования типовых процедур обработки данных и управления реальными устройствами (составлять с соблюдением требований ГОСТ схемы алгоритмов, спецификацию к программам, выполнять отладку написанных программ).

Индивидуальная работа по предлагаемым темам выполняется путем работы с документами, получаемыми из Internet, либо при наличии доступных литературных источников.

8. Литература.

8.1. Основная литература.

1. Н.Н.Щелкунов, А.П.Дианов. Микропроцессорные средства и системы. М.: "Радио и связь", 1989 г.

2. В.В.Сташин, А.В.Урусов, О.Ф.Мологонцева Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М., "Энергоатомиздат", 1990г.

3. Современные микроконтроллеры. Под ред. И.В.Коршуна. М.,"Аким", 1998 г.

4. В.К.Злобин, В.Л.Григорьев. Программирование арифметических операций в микропроцессорах. М.:"Высшая школа", 1991 г.

5. В.Ф.Козаченко. Микроконтроллеры. М., "Эком", 1997 г.

6. Б.М.Каган,.В.Сташин Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики". М.:"Энергоатомиздат", 1987 г.

7. Бродин В.Б., Шагурин М.И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. Справочник. М., "Эком", 1999 г.

8. Микропроцессоры. Под.ред. Л.Н.Преснухина. В 3-х кн. М.: "Высшая школа", 1986г.

9. Ю-Чжен Лю, Г.Гибсон. Микропроцессоры семейства 8086/8088. М., Радио и связь, 1987 г.

10. С.Б.Домнин, Е.А.Иванов, Л.Л.Муренко. Средства комплексной отладки микропроцессорных устройств. М., Энергоатомиздат, 1988 г.

8.2. Дополнительная литература.

1. Однокристальные ЭВМ. Справочник. М., " Бином", 1994 г.

2. И.И.Шагурин Микропроцессоры и микроконтроллеры фирмы Motorola. М., "Радио и связь", 1998 г.

3. В.В. Гребнев. Однокристальные микроЭВМ семейства АТ89 фирмы Atmel. ЭФО. Санкт-Петербург. 1998. 76 стр.

4. Ю.В.Новиков, О.А.Калашников, С.Э.Гуляев. Разработка устройств сопряжения. М.,"Эком", 1997 г.

5. М.Рафикузаман. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем. В 2-х кн. М.:"Мир", 1988 г.

6. Дж.Коффрон, В.Лонг. Расширение микропроцессорных систем. Пер. с англ. М.: "Машиностроение", 1987г.

7. А.И.Белоус, О.Е.Блинкова, В.В.Силин. Биполярные микросхемы для интерфейсов систем автоматического управления. Л. .-"Машиностроение", 1990г.

8. А.А.Мячев, В.В.Иванов. Интерфейсы вычислительных систем на базе мини-и микро-ЭВМ. М.: "Радио и связь", 1986 г.

Автор программы к.т.н., доцент В.Я.Хартов

Заведующий кафедрой ИУ-6 д.т.н В.В.Сюзев

Председатель методической комиссии факультета

д.т.н., профессор В.Н. Четвериков

Руководитель НУК ИУ профессор В.А.Матвеев

Начальник методического отдела Н.В.Васильев

textarchive.ru

Микропроцессорные системы управления информацией - реферат, курсовая работа, диплом, 2017

Объекты управления (ОУ) бытовой техники по своему назначению делятся на два класса. К первому классу относятся хорошо известные объекты, предназначенные для использования в домашних условиях: телевизоры, видеомагнитофоны и другие устройства бытовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА), а также холодильники, стиральные машины, кухонные комбайны и др. Ко второму классу относятся объекты, предназначенные для оказания услуг населению в производственных условиях: промышленные стиральные машины, машины химической чистки одежды, станочное оборудование предприятий по ремонту и изготовлению мебели по заказам населения.

Системы управления объектами первого класса строятся на базе одного управляющего устройства, соединенного с объектом управления несколькими каналами связи. В качестве управляющего устройства системы может использоваться микропроцессорный контроллер (МК), построенный на базе микропроцессора определенного типа. Информация о состоянии объекта управления передается в микропроцессорный контроллер через блок нормирующих преобразователей (БН), коммутатор (К) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Нормирующие преобразователи используются в системе для согласования уровней информационных сигналов на выходе объекта управления с уровнями входных сигналов коммутатора. Аналого-цифровой преобразователь служит для преобразования аналоговых сигналов с выхода объекта в цифровой код. После преобразования цифровой информации о состоянии объекта управления по определенному алгоритму, обычно содержащемуся в памяти МК, вырабатываются управляющие воздействия, которые поступают на вход объекта управления через цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и исполнительное устройство (ИУ). Заметим что если мультиплексирование входных сигналов ОУ на входе АЦП возможно практически всегда, то мультиплексирование управляющих сигналов на входе МК часто недопустимо. Такая структура управляющей системы объясняется необходимостью запоминания каждого

Следует заметить, что среди выходных сигналов бытовых объектов управления аналогового типа могут быть и дискретные сигналы. Ввод таких сигналов в микропроцессорный контроллер осуществляется через блок формирования сигнала (БФС), назначение которого - согласовать их уровни и мощности с входными цепями микропроцессорного контроллера. При наличии нескольких дискретных сигналов для их ввода в МК можно использовать мультиплексирование. При наличии на входе объекта управления исполнительного устройства дискретного типа (ИУД) (усилители мощности, тиристорные преобразователи, работающие в ключевом режиме), управляющее воздействие формируется в микропроцессорный контроллер и подается в ИУД без использования ЦАП. Система управления может решать различные задачи: поддержание на определенном уровне или изменение по определенному закону выходных параметров объекта управления; программное изменение выходных параметров объекта и отслеживание их изменений в соответствии с некоторыми внешними сигналами; отслеживание их изменений в соответствии с некоторыми внешними сигналами; дискретных сигналов для их ввода в микропроцессорный контроллер можно использовать мультиплексирование. При наличии на входе объекта управления исполнительного устройства дискретного типа (ИУД) (усилители мощности, тиристорные преобразователи, работающие в ключевом режиме), управляющее воздействие формируется в микропроцессорном контроллере и подается в ИУД без использования ЦАП. включение или выключение потока энергии в объекты управления по времени или по заданному амплитудному значению контролируемого параметра; сбор информации о состоянии объекта управления и ее обработка с сохранением результатов обработки в устройствах памяти.

Центральное место в рассматриваемой системе занимает микропроцессорный контроллер, а остальные элементы - БН, К, АЦП, ЦАП и ИУ - обеспечивают связь микропроцессорного контроллера с объектом управления. Часто их объединяют одним общим названием - устройство связи с объектом (УСО). Конструктивно все элементы системы могут располагаться на одной плате, которая размещается в конструктиве объекта управления. Контроллер может быть выполнен на базе определенного типа микропроцессора и нескольких микросхем подкрепления. При использовании МК как встроенного средства управления в отдельно взятые объекты технические параметры микропроцессорного контроллера и УСО могут быть неунифицированными, и, следовательно, системы управления различных объектов не взаимозаменяемы. Общая стоимость автоматизированной бытовой техники при всём этом становится значительной.

Для снижения затрат на систему управления объектами бытового назначения возможно использование одного универсального комплекта МК и УСО, которые при необходимости могут быть подключены к любому из объектов. Такой подход к автоматизации бытовой техники особенно целесообразен, когда потребитель является обладателем бытовой ПЭВМ. Небольшим набором средств сопряжения с объектом можно обеспечить в этом случае решение многих бытовых задач, поручив управляющей ПЭВМ контроль и управление различными бытовыми процессами человека. Объекты управления второго класса обычно объединяются в группы, которые составляют технологическую линию. Системы управления объектами этого класса могут строиться по тому же принципу, составляя совокупность одноконтурных систем управления данного уровня (рис. 1.2). В этом случае каждая локальная система управления одним из объектов работает независимо от других систем. При необходимости информация о состоянии объектов может быть передана в центральное вычислительное устройство для решения некоторых общих для группы объектов управляющих задач.

Те же задачи управления можно решить и с использованием центрального МК, управляющего всей группой объектов. В каждой из этих систем есть свои достоинства и недостатки. В распределенной системе управления используются несколько контроллеров (по числу каналов управления). Очевидно, что стоимость такой системы будет больше, но ее надежность гораздо выше, ибо выход из строя одного микропроцессорного контроллера мало отразится на технологическом процессе в целом

Затраты на систему управления с центральным микропроцессорным контроллером меньше, но ее надежность тоже ниже, так как в основном она определяется надежностью центрального микропроцессорного контроллера. Конечный выбор принципа управления проектируемых микропроцессорных систем зависит от многих взаимосвязанных факторов, важнейшими из которых являются стоимость, надежность, гибкость, способность работать в реальном масштабе времени. Для бытовой техники первые два показателя - стоимость и надежность - часто оказываются определяющими.

Микропроцессорные системы переработки информации

а) системы переработки текстовой информации

Основными элементами системы переработки текстовой информации с применением микропроцессоров являются персональная микроЭВМ и лазерный принтер.

Ввод текстовой информации в ЭВМ осуществляется с помощью клавиатуры.

Схема контроллера клавиатуры приведена на рис.1. Важнейшие задачи, возникающие при разработке контроллера клавиатуры, - это обеспечение защиты от одновременного нажатия нескольких клавишей и исключение влияния переходных процессов при нажатии клавиша ("Дребезг" контактов).

"Дребезг" контактов состоит в том, что при нажатии клавиша возникает переходной процесс, поэтому вместо одной цифры 0 или 1 на вход микропроцессора может быть подана совокупность нулей и единиц. Подавление помех от "дребезга" контактов осуществляется обычно путем повторного считывания данных с клавиатуры через некоторую временную задержку.

Идентификация нажатой клавиши осуществляется с использованием матрицы двоичных переключателей, установленных на пересечении горизонтальных (выходных) и вертикальных (входных) линии связи. Нахождение нажатой клавиши выполняется методом сканирования. При этом координаты клавиши в матрице определяются по номеру вертикальной линии, на которую подан нулевой сигнал, и по номеру горизонтальной линии, с которой снимается нулевой сигнал, а номер линии связи матрицы - с помощью счетчика сканирования.

Взаимодействие контроллера с микропроцессором осуществляется в режиме прерывании.

В состав контроллера входит также устройство вывода информации на линейный дисплей. Оно необходимо для контроля выводимой информации.

Рис. 1 Схема контроллера клавиатуры

Для отображения алфавитно-цифровой и графической информации служит видеотерминал. Контроллер видеотерминала (рис.2) обеспечивает связь микропроцессора ЭЛТ. Он позволяет изменять формат растра, число строк развертки, производить манипуляции с маркером и световым пером.

Основной задачей при создании видеотерминала является обеспечение быстрой передачи данных из ОЗУ в контроллер видеотерминала. Решение этой задачи возможно при использовании контроллера прямого доступа к памяти.

В составе контроллера ЭЛТ имеется двухтактное буферное ОЗУ. Во время вывода данных первой строки из одной зоны ОЗУ во вторую зону загружается информация о второй строке из ОЗУ микропроцессора. Блок генерации знаков построен на постоянном ЗУ.

Основными задачами решаемыми контроллером накопителей на гибких дисках НГМД (рис.28), являются: выбор накопителя дорожки, нахождение требуемого сектора, поиск знака в записи и проверка кода на четность.

Рис. 2 Схема контроллера терминала

В системах переработки текстовой информации требуется большой объем внешней памяти. В этом случае контроллер выполняет ряд дополнительных задач: распределяет память между отдельными этапами процесса переработки текста (при многоэтапной его переработке), осуществлять контроль знаков с использованием помехозащищенных кодов.

На рис. 2 приведена схема соединения микроЭВМ с лазерным принтером. Все задачи по обработке текста (формирование строк, переносы слогов, формирование страниц) осуществляются микроЭВМ.

Лазерный принтер, присоединенный к магистралям микроЭВМ с помощью контроллера, выдает сформированный текст на бумагу. В контроллер текстовая информация подается из ЭВМ через буферное ЗУ, которое обладает небольшой емкостью и позволяет записать в нем обычно только одну строку текста.

Управление работой лазерного принтера осуществляется также с помощью ЭВМ. Важнейшим управляющим элементом является регистр состояния, в котором фиксируется состояние микропроцессора, буферного и внешнего запоминающего устройства лазерного принтера.

б) системы переработки иллюстрационной информации

В системах переработки иллюстрационной информации микропроцессорные (системы) устройства могут применяться для решения следующих основных задач:

- коррекция изображения путем обработки сигналов, представленных в цифровой форме

- управления аналоговыми и цифровыми устройствами обработки иллюстрационной информации

- сопряжения каналов обработки информации с выводными устройствами

Сигнал, вырабатываемый анализирующим устройством гравировального аппарата, электронного цветокорректора, системой факсимильной передачи изображений, имеет аналоговую форму. Он несет информацию об оптической плотности изображения оригинала в различных его точках. Принципы коррекции изображений, способствующей повышению его качества.

Применение микропроцессоров для обработки иллюстрационной информации требует включения в канал преобразования сигналов аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей.

На рис.3 изображена типовая схема сопряжения аналого-цифрового преобразователя с 8 разрядным микропроцессором. Преобразователь имеет вход, куда после усиления и фильтрации подается аналоговый сигнал, и цифровой вход. После окончания цикла преобразования подается сигнал готовности.

Рис. 3 Схема соединения ЭВМ с лазерным принтером

Для повышения числа разрядов данных, обрабатываемых микропроцессором, их ввод осуществляется через два буферных регистров. Один из регистров служит для записи младших разрядов кода, другой -- старших разрядов кода.

Подпрограмма ввода 10-разрядного кода в регистровую пару В,С имеет следующий вид:

Рассматриваемое устройство сопряжения преобразователя с процессором обладает существенным недостатком -- большим временем ожидания микропроцессором команды готовности от преобразователя. Поэтому микропроцессор работает в режиме прерывания, причем команды прерывания готовности ПГ является сигналом прерывания.

Подпрограмма JNP, которая обеспечивает ввод 10-разрядного кода в память по адресу, находящемуся в ячейке POINT, имеет вид:

(Рации подается аналоговый сигнал, и цифровой выход. По окончании цикла преобразования информации с преобразователя подается сигнал готовности. Для повышения числа разрядов данных, обрабатываемых микропроцессором, их ввод осуществляется через два буфера).

В результате выполнения этой подпрограммы 10-разрядный код загружается в две его последовательные ячейки памяти.

Синтезирующие устройства систем переработки иллюстрационной информации обычно работают с использованием аналоговых сигналов, поэтому в состав таких систем входят цифроаналоговые преобразователи.

Рис. 3 Схема включения аналого-цифрового преобразователя

Если разрядность такого преобразователя больше разрядности микропроцессора, то информация на вход преобразователя поступает в виде двух последовательных байтов. Для этого данные из магистрали микропроцессора подаются на вход двух регистров (рис.4). В одном из них регистрируется младший байт кода, в другом я-- старший байт кода. Перед подачей кода на преобразователь ЦП младший и старший байты должны сформироваться в одно слово. Для этого имеется еще один регистр 3. Этот регистр принимает информацию из регистров 1 и 2, объединяет её в одно слово и подает её в преобразователь при наличии разрешения из магистралей управления МУ. В состав комплексных систем переработки текста и иллюстраций, а также оптимизаторов электронных цветокорректоров входят дисплей, служащие для контроля полутоновых изображений и их коррекции. Регистрация полутоновых изображений требует достаточно большого объема памяти. Так, при синтезе участка изображения, состоящего из 256256 элементов при 16 градациях черного и белого изображения, необходим объем памяти запоминающего устройства в 32 Кб.

Структурная схема интерфейса для вывода изображения из микропроцессора на экран полутонового черно-белого и цветного дисплея представлена на рис.5

Сигналы от синхронизатора подаются на генератор адреса, формирующий адреса для последующего обращения ко всем ячейкам внешнего запоминающего устройства. Видеосигнал формируется цифро-аналоговым преобразователем, на который поступают сигналы от этого устройства. Внешнее запоминающее устройство связано с магистралью микропроцессора через буферное ЗУ. Сигналы строчной и кадровой развертки подаются на черно-белый терминал непосредственно с блока синхронизации изображении.

Рис. 4 Схема включения цифроаналогового преобразователя

Принцип действия цветного полутонового дисплея аналогичен принципу действия черно-белого дисплея. Для получения цветного изображения сигнал из внешнего ЗУ подается на дешифратор цвета. С выхода дешифратора сигналы, соответствующие трем основным цветам, подаются на цветной терминал.

Рис. 5 Схема полутонового дисплея

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. http://www.radiomaster.ru/stati/mps/k580/1_k580.php

2. Бекниязов Ж.У. Учебно-методический комплекс по дисциплине "Микропроцессорная техника для студентов КазНТУ им. К.И. Сатпаева по специальности "050722-Полиграфия", Алматы, КазНТУ, 2006г

referatwork.ru

Микропроцессорные системы — курсовая работа

 

Содержание

Задание на проектирование и исходные данные……………………………….3

Введение……………………………..………………………….………….…….4

1. Теоретический вопрос..……..……………………….…………………..……6

2. Описание принципа работы разрабатываемой МПС…………………...…..13

3. Блок-схема алгоритма работы МПС……………………………………..…..20

4. Текст программы на языке Ассемблер……………………………………....22

Заключение…………………………………………………………………..…...24

Литература…….………………………………………………………………....25

Принципиальная электрическая  схема МПС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на проектирование и исходные данные

Разработать микропроцессорную  систему управления объектом на основе ОМЭВМ К1830ВЕ51. Объект задан видом и количеством данных поступающих с объекта, потребным ресурсом для обработки данных, видом и количеством управляющих сигналов. Необходимо разработать принципиальную электрическую схему МПС, составить подпрограмму обработки данных, отладить её с помощью программного эмулятора и получить листинг программы.

Число каналов информации МПС для взаимодействия с объектом управления: ввода – 16, вывода – 16. Объем внешней памяти программ (ПЗУ) – 32 Кбайт, данных (ОЗУ) – 4 Кбайт. Частота синхронизации МК-51 – 5 МГц, длительность импульса – 55 мс, скорость передачи данных через УАПП – 300 бит/с, номер банка памяти, где будут располагаться регистры-счётчики – 0, номер линии порта P3 – 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Микропроцессор – это микросхема или совокупность нескольких микросхем, предназначенных для преобразования данных под управлением программы, записанной в памяти. МП является основной микросхемой микропроцессорного комплекта (МПК). Под МПК понимают совокупность микросхем, совместимых по технологическому и конструктивному признакам и позволяющих строить на их основе МПС. Микропроцессорной системой обычно называют специализированную информационно-вычислительную или управляющую систему, построенную на основе МПК БИС.

Следует обратить внимание на дуализм микропроцессорной техники. МПС – это программно управляемая система, которая функционирует благодаря наличию, как аппаратной части, так и программного обеспечения.

Все многообразие выпускаемых МП можно классифицировать по следующим признакам: по виду обрабатываемой информации МП делятся на цифровые  (подавляющее большинство современных МП) и аналоговые; по разрядности обрабатываемых данных МП делятся на 4, 8, 16, 32 и 64 – разрядные; по области применения МП можно разделить на универсальные и специализированные, которые, в свою очередь, подразделяются на: однокристальные ОМЭВМ (микроконтроллер), RISC МП, арифметические сопроцессоры, транспьютеры и цифровые процессоры обработки сигналов (ЦПОС).

Как и любое  другое функционально сложное изделие  МП принято характеризовать параметрами функционирования, к которым относятся: разрядность шин данных и адреса, объем адресуемой памяти, число команд, функциональная мощность команды типа «регистр - регистр» и т.д. С другой стороны, МП – интегральная микросхема, которая характеризуется статическими и динамическими параметрами (входные и выходные токи и напряжения, времена задержек, тактовая частота и т.д.).

В настоящее время  на основе МП строятся практически  все универсальные и специализированные ЭВМ, подавляющее большинство периферийных устройств, системы промышленной автоматики, связи, управления транспортом и т.п. Столь обширная область применения МП обусловлена их значительными функциональными возможностями, гибкостью, обеспечиваемой на программном уровне, высокой надежностью, малыми габаритами и низкой стоимостью. В свою очередь, это порождает проблему обслуживания и модернизации этих устройств, выполненных с использованием МП. Причем, с этим сталкиваются специалисты, не имеющие специальной подготовки в области проектирования МПС. С учетом изложенного, знание принципов функционирования МП и МПС, методов разработки аппаратных и программных средств систем, технического обслуживания МПС должно являться неотъемлемым элементом подготовки инженеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теоретический  вопрос

КР1830ВЕ51 содержат масочно-программируемое  в процессе изготовления кристалла  ПЗУ памяти программ емкостью 4096 байт и рассчитаны на применение в массовой продукции. За счет использования внешних  микросхем памяти общий объем  памяти программ может быть расширен до 64 Кбайт. ОМЭВМ КР1830ВЕ51 содержит встроенное ОЗУ памяти данных емкостью 128 байт с возможностью расширения общего объема оперативной памяти данных до 64 Кбайт за счет использования внешних  микросхем ЗУПВ.

Микроконтроллер выполнен на основе высокоуровневой КМОП технологии и выпускается в корпусе БИС, имеющем 40 внешних выводов. Для работы КР1830ВЕ51 требуется один источник электропитания +5 В. Через четыре программируемых порта ввода/вывода МП взаимодействует со средой в стандарте ТТЛ-схем с тремя состояниями выхода.

Корпус МП имеет два  вывода для подключения кварцевого резонатора, четыре вывода для сигналов, управляющих режимом работы МК, и восемь линий порта, которые могут быть запрограммированы пользователем на выполнение специализированных (альтернативных) функций обмена информацией со средой.

Структурной схемы МП образует внутренняя двунаправленная 8-битная шина, которая связывает между собой  все основные узлы и устройства: резидентную память, АЛУ, блок регистров  специальных функций, устройство управления и порты ввода/вывода.

Структурный уровень создается  аппаратными компонентами МПС, которая  описывается функциями отдельных  устройств, их взаимосвязью и информационными  потоками.

Программный уровень разделяется  на два подуровня (команд процессора и языковый) и МПС интерпретируется как последовательность операторов или команд, вызывающих то или иное действие над некоторой структурой данных.

Логический уровень присущ  исключительно дискретным системам и разделяется на два подуровня: переключательных схем и регистровых  пересылок. Первый подуровень образуется вентилями (комбинационные схемы и  элементы памяти) и построенными на их основе операторами обработки  данных. Второй подуровень характеризуется  более высокой степенью абстрагирования  и представляет собой описание регистров  и передачу данных между ними. Он включает в себя две части: информационную  и управляющую: первая образуется регистрами, операторами и путями передачи данных, вторая обеспечивает зависящие от времени  сигналы, инициирующие пересылку данных между регистрами.

Схемный уровень базируется на описании работы элементов дискретных устройств [1].

8-битное АЛУ может выполнять  арифметические операции сложения, вычитания, умножения и деления;  логические операции И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, а также операции циклического сдвига, сброса, инвертирования и т.п. В АЛУ имеются программно недоступные регистры Т1 и Т2, предназначенные для временного хранения операндов, схема десятичной коррекции и схема формирования признаков.

Простейшая операция сложения используется в АЛУ для инкрементирования  содержимого регистров, продвижения  регистра-указателя данных и автоматического вычисления следующего адреса РПП. Простейшая операция вычитания используется в АЛУ для декрементирования регистров и сравнения переменных.

Простейшие операции автоматически  образуют "тандемы" для выполнения в АЛУ таких операций, как, например, инкрементирование16-битных регистровых пар. В АЛУ реализуется механизм каскадного выполнения  простейших операций для реализации сложных команд. Так,  например, при выполнении одной из команд условной передачи управления по результату сравнения в АЛУ трижды инкрементируется СК, дважды производится чтение из РПД, выполняется арифметическое сравнение двух переменных, формируется 16-битный адрес перехода и принимается решение о том, делать или не делать переход по программе. Все перечисленные операции выполняются в АЛУ всего лишь за 2 мкс. Важной  особенностью АЛУ является его способность оперировать не только байтами, но и битами. Отдельные программно-доступные биты могут быть установлены, сброшены, инвертированы, переданы, проверены и использованы в логических операциях.

Таким образом, АЛУ может  оперировать четырьмя типами информационных объектов: булевскими (1 бит), цифровыми (4 бита), байтными (8 бит) и адресными (16 бит). В АЛУ выполняется 51 различная операция пересылки или преобразования этих данных. Так как используется 11 режимов адресации (7 - для данных и 4 - для адресов), то путем комбинирования "операция/ режим адресации" базовое число команд 111 расширяется до 255 из 256 возможных при однобайтном коде операции.

Память программ и память данных, размещенные на кристалле  МК51, физически и логически разделены, имеют различные механизмы адресации, работают под управлением различных  сигналов и выполняют разные функции.

Память      программ    (ПЗУ   или   СППЗУ)   имеет   емкость 4 Кбайта и предназначена для хранения команд, констант, управляющих слов инициализации, таблиц перекодировки входных и выходных переменных и т.п. РПП имеет 16-битную шину адреса, через которую обеспечивается доступ из счетчика команд или из регистра-указателя энных. Последний выполняет функции базового регистра при косвенных переходах по программе или используется в командах, оперирующих с таблицами.

Память данных (ОЗУ) предназначена  для хранения переменных в процессе выполнения прикладной программы, адресуется одним байтом и имеет емкость 128 байт. Кроме того, к адресному пространству РПД примыкают адреса регистров специальных функций (РСФ).

Память программ, так же как и память данных, может быть расширена до 64 Кбайт путем подключения внешних БИС.

Аккумулятор и ССП. Аккумулятор является источником операнда и местом фиксации результата при выполнении арифметических, логических операций и ряда операций передачи данных. Кроме того, только с использованием аккумулятора могут быть выполнены операции сдвигов, проверка на нуль, формирование флага паритета и т.п.

Регистры-указатели. 8-битный указатель стека (РУС) может адресовать любую область РПД. Его содержимое инкрементируется прежде, чем данные будут запомнены в стеке в ходе выполнения команд PUSH и CALL. Содержимое РУС декрементируется после выполнения команд РОР и RET. Подобный способ адресации элементов стека называют прединкрементным/постдекрементным. В процессе инициализации МК51 после сигнала СБР в РУС автоматически загружается код 07Н (Это значит, что если прикладная программа не переопределяет стек, то первый элемент данных в стеке будет располагаться в ячейке РПД с адресом 08Н).

Таймер/счетчик. В составе средств МК51 имеются регистровые пары с символическими именами THO, TLO и ТН1, TL1, на основе которых функционируют два независимых программно-управляемых 16-битных таймера/счетчика событий.

Буфер последовательного  порта. Регистр с символическим именем SBUF представляет собой два независимых регистра — буфер приемника и буфер передатчика. Загрузка байта в SBUF немедленно вызывает начало процесса передачи через последовательный порт. Когда байт считывается из SBUF, это значит, что его источником является приемник последовательного порта.

Регистры специальных  функций. Регистры с символическими именами IP, IE, TMOD, ICON, SCON и PCON используются для фиксации и программного изменения управляющих бит и бит состояния схемы прерывания, таймера/счетчика, приемопередатчика последовательного порта и для управления мощностью электропитания МК51. Их организация будет описана ниже при рассмотрении особенностей работы МК51 в различных режимах.

Кварцевый резонатор, подключаемый к внешним выводам XI и Х2 корпуса МК51, управляет работой внутреннего генератора, который свою очередь формирует сигналы синхронизации.

Устройство управления МК51 на основе сигналов синхронизации формирует  машинный цикл фиксированной длительности, равной 12 периодам резонатора или шести  состояниям первичного управляющего автомата (S1-S6). Каждое состояние управляющего автомата содержит две фазы (Р1, Р2) сигналов резонатора. В фазе Р1, как правило, выполняется операция в АЛУ, а в фазе Р2 осуществляется межрегистровая передача. Весь машинный цикл состоит из 12 фаз, начиная с фазы S1P1 и кончая фазой S6P2.

Большинство команд МК51 выполняется  за один машинный цикл. Некоторые команды, оперирующие с 2-байтными словами  или связанные с обращением к  внешней памяти, выполняются за два  машинных цикла. Только команды деления  и умножения требуют четырех  машинных циклов. На основе этих особенностей работы устройства управления МК производится расчет времени исполнения прикладных программ.

Все четыре порта МК51 предназначены  для ввода или вывода информации побайтно. Каждый порт содержит управляемые регистр-защелку, входной буфер и выходной драйвер.

Выходные драйверы портов 0 и 2, а также входной буфер  порта О используются при обращении  к внешней памяти (ВП). При этом через порт 0 в режиме временного мультиплексирования сначала выводится  младший байт адреса ВП, а затем  выдается или принимается байт данных. Через порт 2 выводится старший байт адреса в тех случаях, когда разрядность адреса равна 16 бит.

Все выводы порта 3 могут  быть использованы для реализации альтернативных функций. Альтернативные функции могут быть задействованы путем записи 1 в соответствующие биты регистра-защелки (РЗ.О—Р3.7) порта 3.

Порт 0 является двунаправленным, а порты 1, 2 и 3 — квазидвунаправленными. Каждая линия портов может быть использована независимо для ввода или вывода информации. Для того чтобы некоторая линия порта использовалась для ввода, в D-триггер регистра-защелки порта должна быть записана 1, которая закрывает МОП-транзистор выходной цепи.

yaneuch.ru

Дисциплины МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ - Курсовая

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный электротехнический

университет “ЛЭТИ”

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техникапо специальности 220100 “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”.

Санкт-Петербург

2002

Санкт-Петербургский государственный электротехнический

университет “ЛЭТИ”

“УТВЕРЖДАЮ”

Проректор по учебной работе

проф. ___________ Ушаков В.Н.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техникапо специальности 220100 “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”.

Факультет компьютерных технологий и информатики

Кафедра Вычислительной техники

Курс 5

Семестры 9,10

Лекции

77 ч.

Экзамен -

семестр

10

Текущий контроль

9

Лабораторные занятия

31 ч.

Зачет -

семестр

9,10

Курсовая работа

15 ч.

Аудиторные занятия

123 ч.

Самостоятельные занятия

125 ч.

Всего часов

248 ч.

2002

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры Вычислительной техники “____”_______________2002г., протокол №______.

Рабочая программа согласована с рабочими программами изученных ранее дисциплин:

1) Организация ЭВМ и систем.

Рабочая программа утверждена на методической комиссии факультета компьютерных технологий и информатики “____”_____________2002г.

Цели и задачи дисциплины:

1. Изучение принципов организации и различных классов микропроцессорных систем.

2. Приобретение навыков программирования встроенных систем.

Требования к уровню освоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны:

1. ЗНАТЬ современные однокристальные и модульные комплекты микропроцессорных средств, используемых для построения микропроцессорных систем, принципы функционирования и сравнительные характеристики БИС и СБИС микропроцессорных комплектов, подходы к построению микропроцессорных систем, функциональное назначение модулей комплекта и их программирование, основные этапы проектирования микропроцессорных систем, факторы, влияющие на выбор микропроцессорных комплектов, особенности разработки и отладки аппаратных и программных средств систем на кросс-средствах и в резидентном режиме.

2. УМЕТЬ практически пользоваться системами характеристик модулей микропроцессорных комплектов при проектировании аппаратных и программных средств микропроцессорных систем, принимать самостоятельные решения при выборе структур системы и алгоритмов реализации функций в соответствии с выбранными критериями проектирования; проектировать микропроцессорный модуль, систему памяти, интерфейс в микропроцессорных системах исходя из требований технического задания; ставить задачи анализа и оптимизации структур систем, пользоваться стандартами при подготовке документации по аппаратным и программным средствам.

3. ИМЕТЬ представление о состоянии и тенденциях развития средств микропроцессорной техники, направлениях развития структур микропроцессоров, памяти, периферийных адаптеров и других модулей микропроцессорных комплектов; о возможных подходах к автоматизированному проектированию микропроцессорных систем на системном, структурном и логическом этапах проектирования.

Содержание рабочей программы

Введение. Излагается эволюция микропроцессоров и микропроцессорных средств и основные технические характеристики поколений микропроцессоров. Обсуждаются вопросы влияния микропроцессоров и модулей комплекта на области применения средств вычислительной техники и методологию проектирования цифровых систем: системы сбора и обработки данных, контролеры, управляющие системы и т. п.

Тема 1.Структура базовой микропроцессорной системы. Состав модулей системы: микропроцессорный модуль, подсистема памяти, средства ввода-вывода. Основные классы микропроцессорных средств: микропроцессоры, микроконтроллеры, интегрированные процессоры, процессоры обработки сигналов. Системная шина, характеристика интерфейсов в системе. Обмен данными с внешней средой. Буферизация и демультиплексирование шин адреса и данных. Основные этапы разработки микропроцессорной системы.

Тема 2. Архитектура микропроцессоров. Понятие регистровой программной модели микропроцессора, иллюстрация их на примере современных однокристальных микропроцессоров. Структура однокристального микропроцессора. Обработка данных в микропроцессоре. Машинный цикл. Сброс и синхронизация модулей системы.

Классификация команд микропроцессоров: передачи данных, логической и арифметической обработки, ввода-вывода, передачи управления, управления микропроцессором.

Режимы адресации и их символическое представление при использовании языка ассемблера. Понятие состояния микропроцессора и особенности контекстного переключения при обработке прерываний и мультипрограммном режиме работы. Основные тенденции развития архитектуры микропроцессоров.

Тема 3.Организация подсистемы памяти. Особенности организации модульной памяти. Дешифрация адреса. Распределение адресного пространства. Использование кэш-памяти команд и данных в системе. Наращивание памяти в системе.

Тема 4.Организация подсистемы ввода-вывода. Режимы обмена информацией с периферийными устройствами. Адресация портов периферийных устройств и формирование управляющих сигналов. Примеры распространенных протоколов параллельного и последовательного ввода-вывода. Программно-управляемый обмен данными. Обмен данными с квитированием. Организация обмена с прерыванием. Контроллеры прерываний. Обмен с прямым доступом к памяти. Контроллеры прямого доступа к памяти.

Тема 5.Периферийные устройства. Классификация периферийных устройств. Устройства для связи с пользователем. Устройства связи с объектами управления. Ввод и обработка аналоговой информации.

Тема 6. Однокристальные микроконтроллеры. Обобщенная модель. Типы процессорных ядер. Периферийные устройства. Характеристика системы команд. Особенности интерфейса с внешней памятью программ и данных. Коммуникационные микроконтроллеры. Микроконтроллеры для управления. Тенденция развития встраиваемых микроконтроллеров.

Тема 7.Программное обеспечение встроенных микропроцессорных систем. Состав программного обеспечения. Языки описания алгоритмов. Выбор языка программирования. Качество и надежность программного обеспечения. Модели процессов разработки программного обеспечения. Компромиссы между аппаратными и программными средствами. Подпрограммы, как средство модульного программирования. Реализация типовых функций в микропроцессорных контроллерах и системах.

Тема 8.Методы повышения производительности микропроцессорных систем. Использование математических сопроцессоров. Структура сопроцессора и взаимодействие с центральным процессором системы. Характеристика системы команд сопроцессоров. Мультимикропроцессорные системы. Встроенные средства в микропроцессор для организации мультипроцессорных систем. Режимы обмена информацией.

Тема 9.Аппаратура для отладки микропроцессорных устройств и систем. Состав средств отладки. Системные программы: монитор, редактор, ассемблер, компилятор языка высокого уровня. Внутрисхемный эмулятор, логический анализатор, сигнатурный анализатор. Кросс-средства проектирования программного обеспечения микропроцессорных систем. Состав, характеристики и возможности кросс-средств. Последовательность отладки программных и аппаратных средств. Организация покомандной отладки.

Заключение. Основные характеристики новых микропроцессоров и микроконтроллеров, интерфейсных модулей, модулей полупроводниковой памяти. Направления в архитектуре разрабатываемых микропроцессоров.

Перечень лабораторных работ

Наименование работы

Номер темы

1

Изучение лабораторного стенда, инструкций редактора, монитора, директив встроенного ассемблера - 2ч.

2

2

Изучение основных команд пересылок, логических и арифметических команд, команд передачи управления - 2ч.

2

3

Изучение реализации типовых функций - 2ч.

7

4

Исследование режима синхронного ввода-вывода через параллельный периферийный адаптер - 2ч.

4

5

Исследование режима асинхронного ввода и вывода через параллельный периферийный адаптер - 2ч.

4

6

Исследование процедуры ввода с использованием прерываний - 2ч.

4

7

Исследование работы таймера и его использование в микропроцессорных системах - 2ч.

5

Цели и содержание курсовой работы

В курсовой работе рассматриваются вопросы организации микропроцессорной системы на основе однокристальных 8-битных микропроцессоров. Система обеспечивает управление заданным объектом путем формирования заданного набора управляющих сигналов. Входными сигналами системы являются сигналы от цифровых и аналоговых датчиков. В качестве базовых модулей системы используются основные БИС микропроцессорных комплектов. Все задания являются индивидуальными. В результате выполнения курсовой работы студенты разработают алгоритмы функционирования, программы на ассемблере и функциональную схему системы.

Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки, в которой отражены все полученные результаты разработки. Ориентировочное время выполнения работы - 30 часов.

Расчет учебных часов по темам и видам занятий

темы

Название разделов и тем

Объем учебных часов

Лекции

Лаборат.

занятия

Практич.

занятия

Аудитор.

занятия

Самост.

работа

Всего

Семестр

Введение

1

1

1

9

1

Структура бaзовой МПС

4

4

4

8

9

2

Архитектура МП

6

2

8

8

16

9

3

Организация подсистем памяти

2

2

2

2

9

4

Подсистема ввода-вывода

8

6

14

14

28

9

5

Периферийные устройства

6

8

14

14

28

9,10

6

Однокристальные микроконтроллеры

20

15

35

35

70

10

7

Программное обеспечение МПС

20

20

20

40

10

8

Методы повышения производительности МПС

5

5

7

57

10

9

Аппаратура для отладки микропроцессорных устройств и систем

4

4

6

14

10

Заключение

1

1

1

10

10

Курсовая работа

15

15

30

10

ИТОГО:

77

31

123

125

248

Методика текущего контроля

Итоговая оценка выставляется по результатам контрольных работ, включающих теоретические вопросы и задачи которые проводятся на 8 и 15 неделях.

График текущего контроля

Тема

Неделя

1

Контрольная работа 1 по темам 1-2

7 неделя

2

Контрольная работа 2 по темам 3-4

15 неделя

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Название, библиографическое описание
Л
Лр
Пз (С)
Кп

(р)

Инд.

зад.

К-во экз. в библ. (на каф.)
Гриф
1
Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. - М.: Радио и связь, 1989. - 288 с.
9,10
9,
10
(2)
2
Микропроцессорный комплект К1810: структура, программирование, применение: справочная книга/ Ю.М.Казаринов, В.Н.Номоконов, Г.С.Подклетнов, В.Ф.Филиппов. Под ред. Ю.М.Казаринова.-М.:Высш.шк., 1990. -269с.: ил.
9,10
(4)
3

Григорьев В.Л. Программирование однокристальных микропроцессоров. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 288 с.: ил.

9,10
9
9,

10

(2)
4

Лю Ю-Чжен, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/88. Архитектура, программирование и проектирование микрокомпьютерных систем: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1987. - 512 с.; ил.

9
(1)
5

Микро- и мини-ЭВМ/ Е.П.Балашов, В.Л.Григорьев, Г.А.Петров: Учебное пособие для вузов. - Л: Энергоатомиздат. Ленингр. отд., 1984. - 376 с., ил.

9
(4)
Учебное пособие
6

Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах/ В.В.Сташин, А.В.Урусов, О.Ф.Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224с., ил.

10
(5)
7

Микропроцессорные системы./ М.С. Куприянов, Р.И. Грушвицкий, О.Е. Мартынов и др. Под. ред Д.В.Пузанкова Учебное пособие для вузов. - СПб, Политехника, 2002, 936 с.

9,
10
0
Учебное пособие
Дополнительная
Название, библиографическое описание
К-во экз. в библ. (на кафедре)
1

Фрир Дж. Построение вычислительных систем на базе перспективных микропроцессоров: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. – 413 с. ил.

(2)
2

А.Н. Комин, М.С. Куприянов, Д.В. Пузанков, А.В. Сиповский. Процессоры семейства М68К фирмы Motorola/СПб., 1996, - 282с.

(10)
3

Куприянов М.С., Мартынов О.Е., Панфилов Д.И. Коммуникационные контроллеры фирмы Motorola – СПб., БХВ – Петербург, 2001 – 560с.

(4)
4

Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. – СПб., Политехника, 1988.- 592с.

(5)
5

Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. и др. Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов. Справочник, Наука и техника, СПб., 2000, -700 с.

(2)

Авторы:

к.т.н., доц.

Петров Г.А.

д.т.н., проф.

Куприянов М.С.

Рецензент

д.т.н., проф.

Мурсаев А.Х.

Зав. кафедрой Вычислительной техники

д.т.н., проф

Пузанков Д.В.

Декан факультета

Компьютерных технологий и информатики

д.т.н., проф.

Герасимов И.В.

Программа согласована:

Зав. кафедрой Вычислительной техники

д.т.н., проф

Пузанков Д.В.

Зав. отделом учебной литературы

Смирнова О.Н.

Председатель методической комиссии

факультета

Компьютерных технологий и информатики

к.т.н., доц.

Чугунов Л.А.

Руководитель методического отдела,

к.т.н., доцент

Марасина Л.А.

textarchive.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *