Система цифровой обработки информации среднего быстродействия. Назначение, состав, принцип работы отдельных блоков и устройств. Расчет потребляемой мощности микропроцессорной системы. Способы адресации данных. Процесс инициализации внешних устройств.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ВВЕДЕНИЕ

Если всего лишь несколько десятков лет назад свойствами программируемости характеризовались только крупные блоки и узлы управляющих систем, то в настоящее время этими свойствами характеризуется интегральная база (микропроцессор, однокристальная микро-ЭВМ), что и обеспечивает ее широкие функциональные возможности. Правильное использование таких универсальных БИС в народном хозяйстве может оказать существенное влияние на повышение производительности труда и увеличение эффективности производства, то есть является одним из условий ускорения научно-технического прогресса. Программируемые большие интегральные схемы (БИС) - микропроцессоры, однокристальные микро-ЭВМ и логические матрицы применяются в автоматике, информационно-измерительной и вычислительной технике, в автоматизированных системах управления производством, транспортом и в других отраслях народного хозяйства.

В данном курсовом проекте нам предложено реализовать контролер, который предназначен для автоматического управления и регулирования производственными процессами.

1. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ КОНТРОЛЛЕРА

Типовой контроллер содержит объединенный общей шиной процессор, память, контроллеры и шинный адаптер. Продолжением внутренней шины является внешняя шина. В качестве устройства ввода - вывода могут использоваться, например параллельный или последовательный порты.

Контроллер, заданный техническим заданием выполняется на основе микропроцессорного комплекта БИС серии КР580, предназначенного для построения систем цифровой обработки информации среднего быстродействия. Отличительной чертой комплекта является фиксированная разрядность (8 разрядов) и система команд, что однозначно определяет структуру устройств, построенных на его основе. МПК выполнен по n-МОП технологии и по напряжениям логических уровней согласуется с интегральными схемами ТТЛ. Нагрузочная способность каждого выхода БИС достаточна для подключения одного входа ТТЛ-схемы (1,6 мА). Входная емкость информационных и управляющих выводов БИС не более 100 пФ. Температурный диапазон работы от -10 до +500 С.

По техническому заданию данный контроллер состоит из:

1. Процессорного устройства состоящего из:

- генератора тактового импульса КР580ГФ24;

- микропроцессора КР580ВМ80;

2. Блока УВВ состоящего из:

- параллельных интерфейсов КР580ВВ55;

- последовательных интерфейсов КР580ИК51;

3. Блока памяти состоящего из:

- оперативного запоминающего устройства;

- постоянного запоминающего устройства;

4. Других устройств:

- программируемый таймер КР580ВИ53

- программируемый контроллер прерывания КР580ВН59

Структурная схема контроллера приведена на рисунке 1. Связь всех устройств между собой осуществляется через системную шину. Назначение, состав, принцип работы отдельных блоков и устройств будет рассмотрен ниже. Так же в последующих разделах будет рассчитано необходимое количество микросхем параллельного и последовательного интерфейсов, тип и количество микросхем ОЗУ и ПЗУ необходимые для обеспечения заданного объема памяти.

Рисунок 1 - Структурная схема контроллера

2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ

Для реализации контролера в данной курсовой работе будет использован микропроцессорный комплект БИС серии КР580, который предназначен для создания широкого класса средств вычислительной техники, обработки информации и измерений.

Микропроцессорный комплект КР580 выполнен по n-МОП технологии и по напряжениям логических уровней согласуется с интегральными микросхемами транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).

В состав базового комплекта КР580 входят следующие БИС:

КР580ВМ80 - однокристальный параллельный микропроцессор;

КР580ИК51 - программируемый последовательный интерфейс;

КР580ВИ53 - программируемый таймер;

КР580ВВ55 - программируемый параллельный интерфейс;

КР580ВТ57 - программируемый контроллер прямого доступа к памяти;

КР580ВН59 - программируемый контроллер прерываний.

КР580ГФ24- генератор тактовых импульсов.

К580ВА86 - шинный формирователь.

2.1 ВЫБОР ПРОЦЕССОРА

Центральный процессорный элемент КР580ВМ80 представляет собой 8-разрядную программируемую универсальную БИС, способную считывать информацию из внешних устройств и памяти, производить над ней арифметические и логические операции, анализировать результаты вычислений и записывать данные в память или передавать их на внешние устройства. Выполнение всех действий в микропроцессоре (МП) осуществляется в соответствии с фиксированной системой команд. Недостатком этого микропроцессора является отсутствие возможности аппаратного наращивания разрядности обрабатываемых данных.

Структура БИС КР580ВМ80 (рис. 2) содержит следующие элементы:

ALU - 8-разрядное арифметико-логические устройство;

RS - регистр признаков, фиксирующий признаки, вырабатываемые ALU в процессе выполнения команд;

А - аккумулятор;

RGa - регистр аккумулятора;

RGb - регистр временного хранения операндов;

DAA - десятичный корректор, выполняющий перевод информации из двоичной в двоично-десятичную форму;

IR - регистр команд, предназначенный для хранения первого байта команды, содержащего код операции;

DCU - дешифратор команд.

Блок регистров для приема, выдачи и хранения информации в процессе выполнения программ, содержит:

РС - программный счетчик;

SP - указатель стека;

RGA - регистр адреса;

W, Z - вспомогательные регистры;

B, C, P, E, H, L - регистры общего назначения;

MUX - двунаправленный мультиплексор для обмена операндами и результатами операций между ALU и блоком регистров по внутренней шине данных;

CU - схема управления и синхронизации, формирующая последовательности управляющих сигналов для работы ALU и блока регистров;

ВА - 16-разрядный буферный регистр адреса;

BD - 8-разрядный буферный регистр данных.

Описание выводов БИС КР580ВМ80 приведено в табл. 2.1.

Таблица 2.1 - Описание выводов БИС КР580ВМ80

Обозначения выводов	Номера контактов	Назначение выводов
1	2	3
A(15 - 0)	25; 26; 27; 29; 30; 31; 32; 33; 34; 35; 1; 40; 37; 38; 39; 35	Трехстабильная 16-разрядная шина адреса
D(7 - 0)	10; 9; 8; 7; 3; 4; 5; 6	Двунаправленная трехстабильная 8-разрядная шина данных
WR	18	Выход сигнала выдача - напряжение уровня логического нуля указывает на выдачу байта информации на шину D(7 - 0) для записи в ЗУ или УВВ
DBIN	17	Выход сигнала прием - напряжение уровня логической единицы указывает на прием с шины D(7 - 0) байта информации, выданного ЗУ или УВВ
INTE	16	Выход сигнала разрешение прерывания
INT	14	Вход сигнала запрос на прерывание
HLDA	21	Выход сигнала подтверждение захвата - напряжение уровня логической единицы указывает на перевод шин адреса и данных МП в высокоимпедансное состояние
HOLD	13	Вход сигнала захват - напряжение уровня логической единицы указывает на запрос другими устройствами системы на управление шинами системы
WAIT	24	Выход сигнала ожидание - напряжение уровня логической единицы указывает на состояние ожидания МП
READY	23	Вход сигнала готовность - напряжение уровня логической единицы указывает на готовность данных на шине D(7 - 0) к вводу в МП или на готовность внешних устройств к приему информации, служит для синхронизации микропроцессора с ЗУ или УВВ
SYNC	19	Выход сигнала синхро - напряжение уровня логической единицы идентифицирует начало каждого м... Другие файлы: Применение микропроцессоров в устройствах электроснабжения железных дорог Разработка на базе учебного микропроцессорного комплекта, выполненного на микросхемах серии КР580, устройства включения резервного выпрямительного агр... Разработка микропроцессорной системы управления на основе микропроцессорного комплекта 1883 роботом СМ40Ц Характеристика устройства и технологических данных промышленного робота СМ40Ц. Описание микропроцессорного комплекта серии U83-K1883, системы его кома... Микропроцессорная система на базе комплекта КР580 В данном курсовом проекте рассмотрен микропроцессорный комплект серии КР580. Этот набор микросхем, аналогичен набору микросхем Intel 82xx. Представляе... Проектирование элементарной вычислительной системы Разработка вычислительной системы, предназначенной для реализации заданного алгоритма обработки входных цифровых данных. Особенности ее построения на... Станция ЛВС с маркерным доступом на структуре шина Разработка структурной и принципиальной схемы станции локальной вычислительной сети. Разработка граф схемы алгоритма работы станции в режиме ликвидаци...