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

99 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

38409. Лекции по истории и праву Европейского Союза 863 KB
  Общие замечания о послевоенной обстановке в Западной Европе. Предпосылки к созданию ЕЭС. Отличие ЕЭС от большой семерки. Россия (СССР) и ЕЭС-предпосылки сотрудничества этих субъектов Международного права. Этапы создания ЕЭС
38411. Фінанси та їх сутність 103.56 KB
  Значну частину своїх функцій держава виконує завдяки державному бюджету. Значну частину своїх функцій держава виконує завдяки державному бюджету. Бюджетна система України це сукупність Державного бюджету та місцевих бюджетів побудована з урахуванням економічних відносин державного і адміністративнотериторіальних устроїв і врегульована нормами права. Згідно з Бюджетним кодексом бюджетна система України ґрунтується на таких принципах: 1 принцип єдності бюджетної системи України забезпечується єдиною правовою базою єдиною грошовою...
38412. Характеристика основных теорий кредита 34.87 KB
  не денежные вещественные блага; кредит представляет собой движение натуральных общественных благ и поэтому он есть лишь способ перераспределения существующих в данном обществе материальных ценностей; ссудный капитал тождественен действительному следовательно накопление ссудного капитала есть проявление накопления действительного капитала а движение первого полностью совпадает с движением производительного капитала; поскольку кредит выполняет пассивную роль то коммерческие банки являются лишь скромными посредниками. Ошибочность их взглядов...
38413. Основи цивільного права 1014 KB
  Місце цивільного права в системі правових галузей. Система та завдання курсу Цивільне та сімейне право як навчальної дисципліни. Загальна характеристика приватноправових систем зарубіжних країн. Цивільноправові відносини: поняття особливості елементи та види.
38414. Розірвання шлюбу 98 KB
  Але в цьому випадку також як і при укладанні шлюбу потрібно обоюдне волевиявлення тобто попросту кажучи ви повинні подати відповідну спільну заяву. Розірвання шлюбу відбувається в порядку позовного провадження тобто за участю обох сторін. У самому позові потрібно обовязково вказувати причини по яких сімя розпалася тобто причини розірвання шлюбу. Нове законодавство передбачає також вирішення у судовому процесі такого питання як присвоєння прізвища після шлюбу.
38416. Строительство жилого дома в Санкт-Петербурге 2.05 MB
  В инженерном оборудовании здания применены новейшие разработки и рекомендации.1 Состав работ охватываемых технологической картой.2 Детальная проработка Детальная проработка выполнена для плит покрытия.4 Дополнительные данные Лето работы ведутся в две смены.
38417. Проектування системи відеоспостереження магазину “Епіцентр” м. Черкаси 502.31 KB
  Системи відеоспостереження є сьогодні обов'язковим та основним елементом будьякої сучасної системи безпеки. Можливість дистанційного візуального контролю всього обєкту що охороняється його внутрішніх приміщень навколишнього простору і периметра дозволяє створювати високоефективні системи безпеки без витрат на зміст великого штату охорони. Ці системи здатні не тільки відображати оперативну обстановку але зберігати і архівувати всю відеоінформацію для подальшої обробки.