Студенческий сайт КФУ - ex ТНУ » Учебный раздел » Учебные файлы »ПРОГРАММИРОВАНИЕ

RAM-диск на SDRAM памяти под управлением микроконтроллера

Тип: курсовая работа
Категория: ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Скачать
Купить
Разработка компьютерного устройства RAM-диск, позволяющего считывать, записывать и хранить информацию в модулях динамической памяти типа SDRAM под управлением микроконтроллера. Составление структурной и принципиальной схемы устройства, листинг программы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

  • Введение 2
  • 1. Техническое задание 3
  • 2. Разработка структурной схемы контроллера 4
  • 3. Разработка принципиальной схемы контроллера 6
    • 3.1 Выбор микропроцессора 6
    • 3.2 Выбор типа памяти 10
    • 3.3 Выбор модуля памяти 18
    • 3.4 Выбор ЖКИ 21
  • 4. Разработка программного обеспечения 23
    • 4.1 Выбор языка программирования 23
    • 4.2 Разработка алгоритма ПО 25
  • Выводы 29
  • Приложение А Текст программы 30
  • Приложение В Таблица символьной кодировки 35
  • Приложение С Принципиальная схема устройства 36

Введение

Темой курсового проекта является «RAM-диск на SDRAM памяти под управлением микроконтроллера».

Данное устройство предназначается для получения дополнительного объема оперативной памяти подключаемых к нему устройств, используя модули SDRAM-памяти и обеспечивая доступ к ним посредством управляющей программы микроконтроллера.

Так как RAM-диск должен быть выполнен на основе именно SDRAM-памяти, в курсовом проекте приводится подробный обзор видов динамической памяти с указанием особенностей организации обмена информации.

Особое внимание уделено выбору микропроцессора, представляющего собой ключевой элемент всей схемы устройства, от которого зависит, как аппаратное обеспечение устройства, так и программное.

Разработаны структурная и принципиальные схемы RAM-диска, а так же алгоритмы и текст программного обеспечения.

1. Техническое задание

В рамках курсового проект нужно разработать устройство записи, чтения и хранения информации, использующее в качестве носителя информации модуль динамической памяти типа SDRAM.

Устройство должно отвечать следующим требованиям:

обеспечение стандартного подключения к другим устройствам (ЭВМ и др.);

управление информационным обменом должно осуществляться однокристальным микропроцессором;

Необходимо выполнить следующие задачи:

разработка структурной схемы;

разработка принципиальной схемы;

разработка алгоритма программного обеспечения управления устройством.

2. Разработка структурной схемы контроллера

Из существующих схемных решений наиболее перспективным вариантом является схема с шинной архитектурой, поэтому для обеспечения реализации требований, предъявляемых к разрабатываемому устройству, будем использовать структуру микроконтроллера, показанную на рис.2.1.

Рисунок 2.1 Структурная схема

Блок микроконтроллера, в который входят микропроцессор и элементы так называемой схемы обвязки микропроцессора, посредством шины адреса (ША) и шины данных (ШД) взаимодействует с блоком клавиатуры, блоком индикации (блок ЖКИ) и блоком памяти, в состав которого входят контроллер SDRAM и, непосредственно, модуль SDRAM. Так же блок микроконтроллера обеспечивает взаимодействие с внешним устройством посредством стандартного интерфейса RS-232.

Данная структуру отличают простота реализации, а также открытый тип архитектуры, позволяющий подключать дополнительные устройства, повышая тем самым функциональность устройства.

3. Разработка принципиальной схемы контроллера

3.1 Выбор микропроцессора

Выбор микропроцессора определяет элементную базу всей схемы, именно поэтому необходимо наиболее тщательно подходить к этому вопросу: необходимо сопоставить те задачи, которые должно решать разрабатываемое устройство с функциональными возможностями микропроцессора как на аппаратном, так и на программном уровнях.

За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для "интеллектуализации" оборудования различного назначения. Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя все основные составные части микроЭВМ: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование ОМК в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих применениях система может состоять только из одной БИС микроконтроллера), что микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для построения управляющих и/или регулирующих систем. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокристальные микроконтроллеры.

Незначительная емкость памяти, физическое и логическое разделение памяти программ и памяти данных, упрощенная и ориентированная на задачи управления система команд, несложные методы адресации команд и данных, а также специфическая организация ввода/вывода информации предопределяют область использования ОМК в качестве специализированных вычислителей, включенных в контур управления объектом или процессом. Структурная организация, набор команд и аппаратно-программные средства ввода/вывода информации микроконтроллеров лучше всего приспособлены для решения задач управления и регулирования в приборах, устройствах и системах автоматики, а не для решения задач обработки данных. Многие микроконтроллеры не являются машинами классического "фон-неймановского" типа, так как физическая и логическая разделенность памяти программ и памяти данных исключает возможность модификации и/или замены (перегрузки) прикладных программ микроконтроллеров во время работы.

У истоков производства микроконтроллеров стоит фирма Intel с семействами восьмиразрядных микроконтроллеров 8048 и 8051. Архитектура MCS-51 получила свое название от первого представителя этого семейства - микроконтроллера 8051, выпущенного в 1980 году на базе технологии МОП. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке. С точки зрения технологии микроконтроллер 8051 являлся для своего времени очень сложным изделием - в кристалле было использовано 128 тыс. транзисторов, что в 4 раза превышало количество транзисторов в 16-разрядном микропроцессоре 8086.

Затем был выпущен ОМК 80С52, который отличался увеличенным объемом памяти программ и данных на кристалле (8Кбайт и 256 байт соответственно). Кроме того, в него был введен третий таймер с функциями выборки и сравнения и соответственно расширен контроллер прерывания.

Следующим принципиальным шагом в развитии MCS-51 стал перевод технологии изготовления на КМОП. Это позволило реализовать режимы холостого хода (Idle) и пониженного энергопотребления (Power Down), позволившие резко снизить энергопотребление кристалла и открывшие дорогу к применению микроконтроллера в энергозависимых приложениях, например, в автономных приборах с батарейным питанием.

Таким образом, выбираем однокристальный микропроцессор фирмы Atmel AT89C2051. Выбор именно этого производителя обусловлен сравнительно низким ценовым диапазоном и достаточно высоким качеством микросхем.

Основными элементами базовой архитектуры AT89C2051 являются:

восьмиразрядное АЛУ на основе аккумуляторной архитектуры. 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 схема десятичной коррекции и схема формирования признаков. 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. Эта способность АЛУ оперировать битами столь важна, что во многих описаниях MCS51 говорится о наличии в нем "булевского процессора". Для управления объектами часто применяются алгоритмы, содержащие операции над входными и выходными булевскими переменными (истина/ложь), реализация которых средствами обычных микропроцессоров сопряжена с определенными трудностями. Таким образом, АЛУ может оперировать четырьмя типами информационных объектов: булевскими (1 бит), цифровыми (4 бита), байтными (8 бит) и адресными (16 бит).

четыре банка регистров, по 8 регистров в каждом;

встроенная (резидентная) память программ (РПП) 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 данных DPTR. Последний выполняет функции базового регистра при косвенных переходах по программе или используется в командах, оперирующих с таблицами. РПП реализована в виде ПЗУ (масочного или программируемого). Объем памяти программ может быть увеличен до 64Кбайт за счет подключения дополнительных ИМС памяти.

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

Другие файлы:

Оперативная память персонального компьютера
Простейшая схема взаимодействия оперативной памяти с ЦП. Устройство и принципы функционирования оперативной памяти. Эволюция динамической памяти. Моду...

Микросхемы динамической памяти SDRAM
Общая характеристика и функциональные особенности микросхем динамической памяти SDRAM, их классификация и типы, внутреннее устройство. Основные требов...

Модули памяти
Современные модули памяти. Контроллер памяти некоторых чипсетов. Общая разрядность модуля. Варианты модуля 1 Гб PC2100 Registered DDR SDRAM. Двухканал...

Автомобильные часы-термометр-вольтметр на базе микроконтроллера
Функциональная спецификация и структурная схема электронных автомобильных часов-термометра-вольтметра. Разработка алгоритма работы и принципиальной эл...

Проектирование аппаратного обеспечения одноплатных микроконтроллеров
Выбор структуры одноплатного микроконтроллера. Модули памяти микроконтроллера. Селектор адреса портов ввода/вывода и возможность изменения селектируем...