49028

Микропроцессорная система на базе МП КР580ВМ80А

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Микропроцессорные системы нашли широчайшее применения в настоящее время. Основными характеристиками этих линий являются: Функциональное назначение: линии адреса образующие шину адреса А150; линии данных образующие шину данных D70; линии управления образующие шину управления; линии синхронизации и питания. В микропроцессоре К580...

Русский

2014-01-07

73.5 KB

106 чел.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение  3

1.    Микропроцессорная система на базе МП КР580ВМ80А 4

  1.  Расчет основных характеристик системы сбора данных  8
  2.  Программа   11
  3.  Блок-схема программы   12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ  13

ЛИТЕРАТУРА  14


ВВЕДЕНИЕ

Микропроцессорные системы нашли широчайшее применения в настоящее время. Основными областями их применения стали: системы контроля и управления, устройства сбора и обработки информации, цифровой обработки сигналов, кодеры и т.д. При этом растет многообразие применяемых для этих задач микропроцессоров и микро-ЭВМ, их архитектур и вариантов построения. Подобное построение затрудняет применение единых подходов к рассмотрению микропроцессорных систем (МПС).Целью данной курсовой работы является изучение основ проектирования радиоэлектронных микропроцессорных устройств и их технической реализации, основ проектирования и методов технической реализации специализированных систем обработки информации в системах связи.

В результате курсовой работы будут изучены общие принципы построения ЭВМ, особенности применения микропроцессорных компонентов в системах сбора и обработки сигналов, приёмы программирования, отладки и диагностики микропроцессорных устройств.

МПС КР580ВМ80А

Структурная схема МПС КР580ВМ80А

Микропроцессор КР580ВМ80А представляет собой 8-разрядный процессор, в котором совмещены операционное и управляющее устройства [1,2,4]. Управляющая память недоступна пользователю, в ней уже в процессе изготовления БИС записываются микропрограммы операций (микропрограммы по которым выполняются команды). Таким образом, предусматривается использование некоторой фиксированной системы команд, в которую пользователь не может внести изменений. В связи с этим данный микропроцессор относится к числу немикропрограммируемых, т.е. программируемых не на уровне микрокоманд, а на уровне команд.


Рис.1. Микропроцессорная система на базе КР580ВМ80А


Общий вид системы на базе микропроцессора К580 показан на рис.1. В ней выделяют три основных компонента - центральный процессор, функции которого выполняет микропроцессор, память и средства ввода-вывода.

Микропроцессор является единственным активным компонентом системы и реализует следующие функции:

  •  управляет выполнением команд программы: выбирает команду, считывает операнды, преобразует их в соответствии со смыслом команды и определяет адрес следующей команды;
  •  управляет обменом различной информацией между компонентами системы;
  •  реагирует на разнообразные внешние сигналы.

Память МП-системы (рис.1.1.) представлена программным энергонезависимым постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), допускающим только считывание хранимой информации, и полупроводниковой оперативной энергозависимой памятью (или запоминающим устройством с произвольной выборкой - ЗУПВ), выполняющей операции считывания (READ) и записи (WRITE), которые называются также обращением (доступом) к памяти.

В функциональном отношении память состоит из однотипных ячеек, длина(разрядность) которых совпадает с длиной слова микропроцессора, т.е. составляет 8 бит (1байт). Ячейки пронумерованы, номера их называются адресами, и для обращения к ячейке достаточно указать ее адрес. Совокупность ячеек, к которым потенциально может адресоваться микропроцессор, называется адресным пространством (полем) памяти, а фактически имеющиеся ячейки образуют рабочее (физическое) пространство памяти МП-системы.

Адресное пространство микропроцессора К580 составляет 64 Кбайт (65 536 ячеек). Адресное пространство графически изображается в виде столбца из 64 К строк (ячеек) с адресами от 00...00 до 11...11. В МП-системе различные области адресного пространства группируются в блоки из последовательных ячеек, образующие так называемую карту памяти. Блоки могут относиться к аппаратным устройствам, например блоки ПЗУ и ЗУПВ, или к программным образованиям, например основная программа, подпрограммы, стандартные программы ввода-вывода и др. Нумерация ячеек обычно производится сверху и реже - снизу вверх. Иногда адресное пространство и карту памяти изображают двухмерной матрицей, число строк и столбцов в которой определяется емкостью минимального блока.

Средства ввода-вывода (ВВ) представлены портами ввода (входными портами) и вывода (выходными портами). Информация от устройств ввода поступает в порты ввода и считывается микропроцессором, а порты вывода воспринимают информацию от микропроцессора и передают ее в устройства вывода. В простейшем случае порты ввода и вывода представляют собой буферные регистры, имеющие определенные адреса и выполняющие функции сопряжения МП-системы с разнообразными периферийными устройствами (“внешним миром”).

Взаимодействие микропроцессора с памятью и средствами ВВ осуществляется по системной шине, состоящей из нескольких десятков линий (число линий в шине иногда называют ее шириной). Основными характеристиками этих линий являются:

  1.  Функциональное назначение:
  •  линии адреса, образующие шину адреса А15-0;
  •  линии данных, образующие шину данных D7-0;
  •  линии управления, образующие шину управления;
  •  линии синхронизации и питания.
  1.  Направление передачи информации:
  •  линии, направленные в микропроцессор;
  •  линии, направленные от микропроцессора;
  •  двунаправленные линии, по которым сигналы передаются в обоих направлениях.

В микропроцессоре К580 двунаправленными являются только линии шины данных D7-0, а все остальные - однонаправленными.

  1.  Протокол обмена информацией по системной шине. Этот протокол включает в себя правила организации последовательностей сигналов, обеспечивающих правильную передачу информации между компонентами системы.

Электрические спецификации сигналов, действующих на линиях системной шины.

Шестнадцать линий шины адреса определяют адресное пространство из 64 Кбайт. Старшие восемь линий адреса (А15-8) называются адресом страницы, а младшие восемь линий (А7-0) - адресом в странице (или строкой).

При записи адресов чаще всего используется 16-ричная система, поэтому диапазон адресов составляет от 000016  до FFFF16 (далее основание системы не указывается). Память системы организуется по круговому принципу, т.е. после ячейки с максимальным адресом FFFF следует ячейка с минимальным адресом 0000.

Шина адреса (адресная шина, адресная магистраль, адресный канал), состоящая из 16 линий (А15-0), предназначена для передачи адресов от микропроцессора в память и порты ввода-вывода. Другими словами, сигналы адреса идентифицируют внешние регистр-источник или регистр-получатель, участвующие в обмене данными с одним из внутренних регистров микропроцессора.

Шину данных (информационная магистраль, числовая магистраль, канал данных, информационная шина), являющуюся основным информационным трактом МП-системы, образуют восемь двунаправленных тристабильных линий D7-0. По этой шине осуществляется обмен любой информацией между всеми компонентами системы, в частности, по ней передаются команды, операнды, результаты операций, вводимые и выводимые данные. Двунаправленность шины данных означает возможность передачи информации в обоих направлениях (от микропроцессора и в микропроцессор). Направление передачи определяется специальными управляющими сигналами, которые генерирует микропроцессор. Разумеется, в любой момент времени по шине данных производится одна передача в одном направлении, т.е. шина данных работает в мультиплексном режиме.

Шина управления (управляющая шина, управляющая магистраль, управляющий канал), состоящая из десяти линий, служит для передачи управляющих сигналов, определяющих характер и порядок функционирования компонентов МП-системы.


На рис. 2. приведена структурная схема микропроцессора КР580ВМ80А.

Весь МП можно подразделить на следующие группы:

  1.  Регистры данных
  2.  Арифметическо-логическое устройство (АЛУ)
  3.  Регистр признаков (РП)
  4.  Буферы

В технической документации обычно приводятся более подробные структурные схемы микропроцессоров. Однако для анализа внутреннего устройства микропроцессора нам этого достаточно, тем более что по мере роста степени интеграции она неизбежно будет становиться все более сложным.


Расчет основных характеристик системы сбора данных.

Одно из возможных применений микропроцессорных систем – это их применение в задачах сбора данных. Применение микропроцессорных систем для реализации данных задачах позволяет обеспечить гибкие возможности данных систем, упростить их реализацию, расширить область применения.

Структурная схема данной системы приведена на рис.Х

Данная система осуществляет ввод и представления информации в ИКМ коде. Для этого сигнал с источников подвергается сначала дискретизации по времени, а затем квантуется по уровню и преобразуется в код. Для упрощения системы, до квантования сигнал подвергается амплитудно-импульсной модуляции и объединяется в групповой сигнал с использованием временного разделения каналов. В рассматриваемой системе, аналоговые данные от N источников поступают с «Источников», на коммутатор, производящий амплитудно-импульсную модуляцию и объединение каналов. В усилителе производится уменьшение диапазона сигнала от 0,5-10 В до 0,25-5 В для защиты от выхода из строя. Преобразование данных в цифровую форму осуществляется в аналогово-цифровом преобразователе (АЦП). Введенные данные записываются в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Программа для центрального процессора (ЦП) и константы необходимые для его работы хранятся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).

Основными характеристиками систем сбора информации являются количество каналов ввода N, верхняя частота входных сигналов Fв, диапазон входных сигналов Uмаксn и Uминn, максимальное время буферизации данных T. Рассмотрим подробнее влияние этих параметров на структуру и основные параметры элементов данной системы.

Основными параметрами, характеризующими быстродействие системы являются частота дискретизации Fд и количество каналов N, произведение которых задает групповую частоту тракта ввода данных

Fг=FдN.

В свою очередь, исходя из теоремы Котельникова,

Fд>2Fв.

Таким образом, для практических приложений

Fг=4-5FвN,

а  Tг=1/Fг=1/4-5FвN.

За это время МПС должна успеть установить адрес источника на коммутаторе, Установить коэффициент усиления регулируемого усилителя, запустить АЦП, дождавшись выполнения преобразования, считать данные с АЦП и записать их память.

Для применяемых в настоящее время однокристальных микропроцессоров, время одного обращения к памяти и устройствам ввода-вывода составляет 10-15 машинных тактов или 2-3 операции пересылки регистр-регистр, и 2-3 машинных такта (операции пересылки регистр-регистр)для секционированных микропроцессоров. Исходя из этого, можно определить требования к производительности центрального процессора МПС.

Другим важным параметром систем сбора информации, является их динамический диапазон D, и связанная с ним разрядность вводимых данных. Для канала n динамический диапазон определяется как

Dn= Uмаксn/Uминn.

Динамический диапазон системы равен максимальному сигналу из канальных сигналов

D=max Dn.

Количество разрядов АЦП, необходимых для ввода информации с заданным динамическим диапазоном можно определить как

NАЦП=log2D+1.

При получении дробных результатов величина округляется в большую сторону.

Для современных процессоров количество разрядов шины данных кратно 8. Поэтому реально, для хранения одного слова данных нам потребуется

NБ=NАЦП/8

байт данных. Из этого условия можно определить разрядность шин данных, и объем ОЗУ для хранения данных

VОЗУ =NБT/Tг 

Объем памяти ОЗУ в основном определяет адресуемое пространство МПС.

ЛИТЕРАТУРА

  1.  Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. – М.: Радио и связь, 1988.
  2.  Корячко В.П. Микропроцессоры и микроЭВМ в радиоэлектронных средствах.  – М.: Высшая школа, 1990.
  3.  Кловский Д. Д., Шилкин В.А. Теория электрической связи. – М.: Радио и связь, 1990.
  4.  Григорьев В. П. Программное обеспечение микропроцессорных систем. – М.: Энергоатомиздат, 1983.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84156. Аналитика внутреннего мира человека: проблема счастья, смысл жизни, проблема смерти и бессмертия. Творческая жизнедеятельность как выражение личностного начала 37.67 KB
  Внутренний мир человека – это единый духовный опыт взаимодействия его личности как с внешними фактами бытия так и с собственным я. Таким образом внутренний мир человека дан ему непосредственно в прямом созерцании собственным сознанием собственных же процессов сознания. Поэтому для человека в его внутреннем мире одинаково очевидны и процессы сознания вызванные внешними фактами бытия и процессы сознания вызванные деятельностью его собственного я ведь для его сознания и те и эти процессы есть явления одной внутренней природы...
84157. Общественный прогресс. Противоречивый характер его содержания. Критерии общественного прогресса. Гуманизм и культура 34.4 KB
  Критерии общественного прогресса. Идея прогресса человеческого общества стала формироваться в философии с древнейших времен и опиралась на факты умственного движения человека вперед что выражалось в постоянном приобретении и накоплении человеком новых знаний позволяющих ему всё более понижать свою зависимость от природы. Таким образом идея общественного прогресса зародилась в философии на основе объективных наблюдений социальнокультурных преобразований человеческого общества. Поскольку философия рассматривает мир как целое то...
84158. Предмет философии и специфика философского мышления. Основные содержательные аспекты философского знания и главные мировоззренческие направления в его развитии 37.34 KB
  Основной особенностью философии её отличием от других видов знания является то что она пытается создать целостную картину мира стремится к максимальному обобщению результатов познания. Таким образом объектом изучения то есть предметом философии в самом широком не конкретном смысле является непосредственно сам мир как таковой. Главный метод философии состоит в том что она изучает не мир в целом то есть не мир как простую совокупность фактов и явлений у каждого из которых есть своя сущность а мир как целое то есть мир как единый...
84159. Общая характеристика античной философии. Ее космоцентризм. Основные натурфилософские школы и виднейшие их представители 63.92 KB
  Слово космос для эллинов не было названием какойлибо природной сферы окружающего мира наоборот этим термином древние греки характеризовали некую неприродную суть мира. Поэтому естественно что понимая мир как космос античные философы пытались выявить источники космической разумности порядка и гармонии мира. И начали они эти попытки с наиболее наглядной данности мира – с окружающей природы. Именно на этом этапе древнегреческая мысль стала философией поскольку отказалась от мифологических объяснений возникновения мирового порядка из...
84160. Античная классика: моральная философия сократа; проблема «эйдосов-идей» в философии платона; Аристотель о материи и форме 42.93 KB
  Поэтому чувственно воспринимаемые вещи обязаны своим существованием только приобщением к идеям. Но в этом приобщении вещи не могут брать от идей всё их совершенство поскольку являясь миром вещей они не истинны а поэтому они – бледные несовершенные копии этих идей. Они не верят тому из них кто сумев вырваться из подземелья и увидев реальные вещи возвращается к ним и говорит им о мире за пределами пещеры. В своём учении о материи и форме Аристотель пытается ответить на вопрос почему существуют вещи : 1.
84161. Общая характеристика средневековой философии. Ее основные направления и виднейшие представители. Теоцентризм средневековой философии 43.24 KB
  Так за счет чего же возникает эта реальная общность некоей группы единичных вещей Только за счет того что в каждой из единичной вещи растворено нечто реально общее которое и образует их реальную общность и это реально общее во всех единичных вещах – есть универсалии; – универсалии существуют после вещей в человеческом разуме как понятия как результат абстракции. В природе же их уже нет потому что в природе онтологически существуют только единичные вещи. Нет реально универсалий и в голове человека поскольку даже при всплывании из...
84162. Характеристика философии эпохи возрождения. Социально-исторические и научные предпосылки ее становления. Антропоцентризм и гуманизм в философии возрождения 40.06 KB
  Гуманизм то есть признание человека главной ценностью жизни. Антропоцентризм то есть тип мышления который центром и смыслом исследования содержит человека и его жизнь. Как возрождение приоритета человека в социальном укладе и в общем смысле жизни. Мировоззрение таким образом приобрело в эту эпоху ярко выраженный гуманистический характер где главной ценностью мира признавались личность человека его права на свободу и счастье.
84163. Характеристика философии нового времени (XVI-ХVIII). Ее основные направления и виднейшие представители (Бэкон, Декарт, Гоббс, Локк, Спиноза, Лейбниц, Беркли, Юм) 58.21 KB
  Активный процесс философского осмысления новых проблем и новых знаний пробудил интерес к разработкам в методологии познания. Исходя из этого опыт имеет три преимущества перед рациональными способами познания: 1. Следовательно опыт объективен в отличие от рационального познания и вследствие этого полученные из него знания имеют общепринимаемую обязательность. Потому что сами чувства которыми человек воспринимает природу это не чистый инструмент познания собирающий в себя сведения таковыми каковы они есть в природном виде.
84164. Философия французского просвещения XVIII века и ее представители 41.15 KB
  Таким образом жизнь человека определяется не Богом а его собственными делами и поэтому у церкви нет никаких оснований и никакого права насаждать предрассудки суеверия и страхи перед Богом. Равенство между людьми возможно поразному например с точки зрения естественного права равенство людей несомненно и обязательно поскольку естественные права человека проистекают из природы человека а она у всех людей одна. Но с появлением частной собственности возникла цивилизация основанная на неравенстве жестокости и эксплуатации народа и она же...