33380

Принципы построения микропроцессорных СУ. Структура однопроцессорной СУ с одной магистралью

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Схема микропроцессорной управляющей системы Расширители стандартных арифметических функций МП УЧПУ необходимы для повышения производительности МПС при выполнении операций входящих в базовый набор арифметических функций. Структуры однопроцессорных МПСУс одной магистралью Уже в однопроцессорных УЧПУ в полной мере определились основные принципы организации МПС УЧПУ обеспечивающие возможность расширения системы при сохранении функциональной гибкости и обеспечении надежности функционирования при малом времени восстановления в случае отказа. К их...

Русский

2013-09-05

34.5 KB

19 чел.

Принципы построения микропроцессорных СУ. Структура однопроцессорной СУ с одной магистралью.

Микропроцессорная управляющая система (МПС) – вычислительная система, включает в себя процессор, запоминающее устройство (ЗУ), расширители арифметических функций (РА), объединяемые термином вычислитель (ВЧС), и контроллеры внешних устройств (рис.1). Обмен информацией между блоками МПС осуществляется по специальному каналу обмена (системной магистрали).

Контроллер внешнего устройства (КВУ), включает в себя схемы сопряжения внешнего устройства (ВУ) с системной магистралью (интерфейс) и схемы преобразования входных и выходных данных внешнего устройства. Во многих устройствах ЧПУ КВУ выполняется с использованием специализированных, так называемых «потребительских» БИС, ориентированных на выполнение определенной функции, например преобразование сигналов датчика положения в код. Зачастую функции КВУ достаточно сложны и требуют такой степени адаптации к объекту и пользователю, что КВУ выполняется на базе специализированной МПС.

Рис. 1. Схема микропроцессорной управляющей системы

Расширители стандартных арифметических функций МП УЧПУ необходимы для повышения производительности МПС при выполнении операций, входящих в базовый набор арифметических функций.

При использовании однопроцессорного вычислителя возможны две основные структуры с одной (общей) и двумя магистралями.

В структуре с общей магистралью (рис. 2) все контролеры ВУ сопрягаются с ВЧС через эту магистраль. В этой структуре нагрузочная способность магистрали ВЧС ограничивает возможности расширения системы, т.к. при значительном  увеличении количества КВУ понижается помехоустойчивость передачи информации по магистрали. Данная структура используется в основном при разработке модульных контроллеров, например,  SLC 500 фирмы Allen Bradley, S7 200 фирмы Siemens.

Рис. 2. Структуры однопроцессорных МПСУс одной магистралью

Уже в однопроцессорных УЧПУ в полной мере определились основные принципы организации МПС УЧПУ, обеспечивающие возможность расширения системы при сохранении функциональной гибкости и обеспечении надежности функционирования при малом времени восстановления в случае отказа. К их числу относятся:

  •  принцип программно-аппаратной реализации функций управления, в соответствии с которыми основными функциями аппаратных средств КВУ являются функции преобразования вычислителя в сигналы управления объекта и обратное преобразование сигналов состояния объекта в машинную форму, а обработка информации производится программными средствами вычислителя;
  •  магистрально модульный принцип построения аппаратных средств, в соответствии с которым аппаратные средства, входящие в состав конфигурации МП УЧПУ, выполняются в виде унифицированных по конфигурации модулей и имеют унифицированные средства сопряжения с системными магистралями;
  •  принцип «встроенной» диагностики аппарата УЧПУ, в соответствии с которым каждый блок, входящий в ВЧС и КВУ, имеют свои аппаратные диагностические средства, что позволяет быстро показывать неисправность и снизить время восстановления устройства в случае отказа.

Однопроцессорные УЧПУ накладывают ограничения на количественные и качественные показатели расширения функциональных возможностей, а также на надежность управления локальными устройствами ЧПУ, обусловленные следующими причинами:

  •  ограничение вычислительной мощности процессора (большое число управляемых координат);
  •  ограничение возможностей привязки МП УЧПУ к объекту (управление большим числом входов и выходов ЭА объекта);
  •  ограничение, связанное с распределённостью объекта управления;
  •  ограничение, связанное с конечной нагрузочной способностью системной магистрали.

Из сказанного следует, что переход к мультипроцессорным структурам УЧПУ является объективной тенденцией развития этого класса устройств.