THE BELL

Есть те, кто прочитали эту новость раньше вас.
Подпишитесь, чтобы получать статьи свежими.
Email
Имя
Фамилия
Как вы хотите читать The Bell
Без спама

Структурная схема устройства представлена в приложении А.

Данная микропроцессорная система состоит из следующих блоков: микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ, программируемый параллельный интерфейс, аналого-цифровой преобразователь, таймер, дисплей.

Аналоговые сигналы с датчиков поступают на входы аналогового мультиплексора, встроенного в АЦП, который в каждый интервал времени коммутирует один из сигналов на вход аналого-цифрового преобразователя.

Аналого-цифровой преобразователь служит для преобразования аналогового сигнала в цифровой код, с которым оперирует микропроцессор.

Микропроцессор обращается к АЦП через программируемый параллельный интерфейс. Считывает информацию с выходов АЦП, заносит ее в ячейку памяти ОЗУ. Кроме того, МП на основе информации, полученной от датчика давления нефти на выходе станции, вычисляет регулирующее воздействие. Эта величина в виде цифрового кода передается исполнительный механизм.

ОЗУ служит для временного хранения информации, получаемой с датчиков, и промежуточных результатов расчетов микропроцессора.

Программное обеспечение системы хранится в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве). Операцией чтения управляет микропроцессор.

Программа, которая хранится в ПЗУ, предусматривает следующие операции системы:

Последовательный опрос датчиков;

Управление аналогово-цифровым преобразованием аналогового сигнала;

Регулирование давления нефти;

Индикация и сигнализация;

Реакция на потерю питания.

Разработка алгоритма системы

Структурная блок-схема алгоритма представлена в приложении Б.

Инициализация

На данном этапе происходит запись управляющих слов в РУС программируемого параллельного интерфейса. ППИ DD10 работает в нулевом режиме. Порты работают следующим образом: порт А - ввод, порт В - вывод, порт С - вывод. ППИ DD1 работает в нулевом режиме. Порты работают следующим образом: порт А - вывод, порт В - вывод, порт С - вывод.

Опрос датчиков

Опрос аналоговых датчиков производит АЦП. Дискретные датчики через порт А ППИ 1 опрашиваются микропроцессором.

Сохранение в ОЗУ

Полученные после опроса датчиков результаты заносятся в оперативное запоминающее устройство для временного хранения.

Управляющее воздействие

Микропроцессорная система анализирует поступившие данные и вырабатывает цифровое управляющее воздействие.

Разработка принципиальной схемы

Принципиальная схема устройства представлена в приложении Д.

Шина адреса формируется с помощью буферного регистра и шинного формирователя. Выбор регистра осуществляется посредством сигнала ALE микропроцессора. Шинный формирователь нужен для повышения нагрузочной способности старшего байта адреса.

Шина данных формируется с помощью шинного формирователя, выбор которого происходит подачей сигналов DT/R и OE.

Формирование системной шины происходит через дешифратор DD10 подачей сочетания сигналов M/IO, WR, RD.

Таблица 1 - Управляющие сигналы

Выбор ПЗУ, ОЗУ и других устройств происходит с помощью линий А13-А15 шины адреса через дешифратор. Ячейки ПЗУ располагаются с адреса 0000h.

Таблица 2 - Выбор устройств

Устройство

Выбор порта или регистра управляющего слова ППИ осуществляется через линии A0, A1 шины адреса. На входы порта А PA0-PA7 ППИ DD12 подаются дискретные датчики; на входы порта В - с АЦП; на входы порта С подключены светодиоды.

Аналоговый мультиплексор служит для выбора устройства, с которого происходит считывание информации. Аналоговый мультиплексор встроен в АЦП. Разрядность АЦП совпадает с разрядностью шины данных и составляет 8 бит.

Резисторы R2-R4 служат для преобразования унифицированного токового сигнала 4…20 мА в напряжение 1…5В.

Качественные и количественные изменения элементной базы средств ВТ привели к

изменению сложившихся принципов их проектирования (таких, как жесткая

структура, последовательное центральное управление, линейная организация

памяти и отсутствие возможности адаптации структуры ЭВМ к особенностям

решаемой задачи).

На смену классическим фоннеймановским принципам организации вычислительных систем пришли идеи проблемной ориентации МПС, параллельной и конвейерной обработки информации, использование табличных методов обработки данных, принципы регулярности и однородности структур МПС; становится реальной

возможностью идея создания адаптивно-перестраиваемых систем, а также

аппаратная реализация функций программного обеспечения. Поэтому в настоящее

время при проектировании вычислительных систем на основе МПС получил

применение так называемый принцип «3М»: модульность, магистральность,

микропрограммируемость.

Принцип модульной организации предполагает построение вычислительных и

управляющих МПС на основе набора модулей: конструктивно, функционально и

электрически законченных вычислительных устройств, позволяющих самостоятельно

или в совокупности с другими модулями решать задачи данного класса. Модульный

подход при проектировании микроЭВМ и систем позволяет (при реализации как

универсальных, так и специализированных модулей) обеспечить создание семейств

(рядов) МПС, отличающихся функциональными возможностями и характеристиками,

перекрывающими значительный диапазон применений, способствует сокращению

затрат на проектирование, а также упрощает наращивание мощности и

реконфигурацию систем, отодвигает время морального старения вычислительных

Магистральный способ обмена информацией в отличие от способа организации

произвольных связей (по принципу «каждый с каждым») позволяет упорядочить и

минимизировать число связей в МПС. Он обеспечивает обмен информацией между

функциональными и конструктивными модулями различного уровня с помощью

магистралей, объединяющих входные и выходные шины. Различают одно-, двух-,

трех- и многомагистральные связи. Необходимо отметить взаимосвязь

схемотехнических и структурных решений, которые проявляются при реализации

данного способа обмена в виде создания специальных двунаправленных буферных

каскадов с тремя устойчивыми состояниями и использовании временного

мультиплексирования каналов обмена.

Микропрограммное управление обеспечивает наибольшую гибкость при организации

многофункциональных модулей и позволяет осуществить проблемную ориентацию

МПС, а также использовать в них макрооперации, что эффективнее использования


стандартных подпрограмм. Кроме этого, передача управляемых слов в виде

зашифрованных кодовых последовательностей соответствует условиям минимизации

числа выводов СБИС и сокращению числа межсоединений в модулях.

Кроме перечисленных выше основных особенностей проектирования МПС, следует

отметить принцип регулярности, который предполагает закономерную

повторяемость элементов структуры МПС и связей между ними. Применение данного

принципа позволяет увеличить интегральную плотность, уменьшить длину связей

на кристалле, сократить время топологического и схемотехнического

проектирования БИС и СБИС, уменьшить число пересечений и типов функциональных

и конструктивных элементов.

При разработке архитектуры МПС (системный этап) необходимо решить следующие

Дать описание концептуальной структуры функционального поведения системы с

позиций учета интересов пользователя при ее построении и организации

вычислительного процесса в ней;

Определить структуру, номенклатуру и особенности построения программных и

микропрограммных средств;

Описать характеристики внутренней организации потоков данных и управляющей

информации;

Провести анализ функциональной структуры и особенности физической

реализации устройств системы с позиции сбалансированности программных,

микропрограммных и аппаратурных средств.

Основные этапы проектирования МПС приведены на рис. 3.1.

На начальной стадии проектирования МПС может быть описана на одном из

следующих концептуальных уровней: “черный ящик”, структурный, программный,

логический, схемный.

На уровне “черного ящика” МПС описывается внешними спецификациями, где

перечисляются внешние характеристики.

Рис. 3.1. Этапы проектирования МПС

Структурный уровень создается аппаратными компонентами МПС, которая

описывается функциями отдельных устройств, их взаимосвязью и информационными

потоками.

Программный уровень разделяется на два подуровня (команд процессора и

языковый) и МПС интерпретируется как последовательность операторов или

команд, вызывающих то или иное действие над некоторой структурой данных.

Логический уровень присущ исключительно дискретным системам и разделяется на

два подуровня: переключательных схем и регистровых пересылок.

Первый подуровень образуется вентилями (комбинационные схемы и элементы памяти) и построенными на их основе операторами обработки данных. Второй подуровень характеризуется более высокой степенью абстрагирования и представляет собой описание регистров и передачу данных между ними. Он включает в себя две

части: информационную и управляющую: первая образуется регистрами,

операторами и путями передачи данных, вторая обеспечивает зависящие от

времени сигналы, инициирующие пересылку данных между регистрами.

Схемный уровень базируется на описании работы элементов дискретных устройств.

В жизненном цикле МПС, как и любой дискретной системы, выделяются три стадии:

проектирование, изготовление и эксплуатация.

Каждая из стадий подразделяется на несколько фаз, для которых существуют вероятности возникновения конструктивных или физических неисправностей. Неисправности классифицируют в соответствии с их причинами: физическая, если причиной ее служат дефекты элементов, и субъективная, если ее причиной служат ошибки проектирования.

Субъективные неисправности делят на проектные и интерактивные. Проектные

неисправности вызваны недостатками, вносимыми в систему на различных стадиях

реализации исходного задания. Интерактивные неисправности возникают в

процессе работы по вине обслуживающего персонала (оператора). Результатом

проявления неисправности является ошибка, причем одна неисправность может

служить причиной целого ряда ошибок, а одна и та же ошибка может быть вызвана

множеством неисправностей.

Существует также понятие дефекта - физическое изменение параметров

компонентов системы, выходящих за допустимые пределы. Дефекты называют

сбоями, если они носят временный характер, и отказами, если они постоянны.

Дефект не может быть обнаружен до тех пор, пока не будут созданы условия для

возникновения из-за него неисправности, результат которой должен быть, в свою

очередь, передан на выход исследуемого объекта для того, чтобы сделать

неисправность наблюдаемой.

Диагностика неисправности – процесс определения причины появления ошибки по

результатам тестирования.

Отладка – процесс обнаружения ошибок и определения

источников их появления по результатам тестирования при проектировании МПС.

Средствами отладки являются приборы, комплексы и программы. Иногда под

отладкой понимают обнаружение, локализацию и устранения неисправности. Успех

отладки зависит от того, как спроектирована система, предусмотрены ли

свойства, делающие ее удобной для отладки, а также от средств, используемых

для отладки.

Для проведения отладки проектируемая МПС должна обладать

свойствами управляемости, наблюдаемости и предсказуемости.

Управляемость – свойство системы, при котором ее поведение поддается

управлению, т.е. имеется возможность остановить функционирование системы в

определенном состоянии и заново запустить систему.

Наблюдаемость – свойство системы, позволяющее проследить за поведением

системы, за сменой ее внутренних состояний.

Предсказуемость – свойство системы, позволяющее установить систему в

состояние, из которого все последующие состояния могут быть предсказуемы.

МПС по своей сложности, требованиям и функциям могут значительно отличаться

эксплуатационными параметрами, объемом программных средств, типом

микропроцессорного набора и т.д. В связи с этим процесс проектирования может

видоизменяться в зависимости от требований, предъявляемых к системе.

Процесс проектирования – итерационный процесс. Неисправности, обнаруженные на этапе приемосдаточных испытаний, могут привести к коррекции спецификации, а

следовательно, к началу проектирования всей системы. Обнаруживать

неисправности необходимо как можно раньше; для этого надо контролировать

корректность проекта на каждом этапе разработки. Существуют следующие методы

контроля правильности проектирования: верификация (формальные методы

доказательства корректности проекта); моделирование; тестирование.

В последнее время появилось много работ по верификации программного

обеспечения, микропрограмм, аппаратуры. Однако эти работы пока носят

теоретический характер. Поэтому на практике чаще используют моделирование

поведения объекта и тестирование на различных уровнях абстрактного

представления системы.

На этапе формализации требований к системе контроль корректности проекта

особо необходим, поскольку многие цели проектирования не формализуются или

не могут быть формализованы в принципе. Функциональная спецификация может

анализироваться коллективом экспертов или моделироваться и проверяться в

опытном порядке для выявления достижения желаемых целей. После утверждения

функциональной спецификации начинается разработка тестовых программ,

предназначенных для установления правильности работы системы в соответствии с

ее спецификацией. В идеальном случае разрабатываются тесты, целиком

основанные на этой спецификации и дающие возможность проверки любой

реализации системы, которая объявляется способной выполнять функции,

оговоренные в спецификации. Этот способ – полная противоположность другим,

где тесты строятся применительно к конкретным реализациям. Однако на практике

разработке тестов часто присваивают более низкий приоритет по сравнению с

проектом, поэтому тестовые программы появляются значительно позже его

Нажав на кнопку "Скачать архив", вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку "Скачать архив"

Подобные документы

    Анализ вариантов проектных решений и выбор на его основе оптимального решения. Синтез функциональной схемы микропроцессорной системы на основе анализа исходных данных. Процесс разработки аппаратного и программного обеспечения микропроцессорной системы.

    курсовая работа , добавлен 20.05.2014

    Теоретические основы разработки микропроцессорной системы на основе микроконтроллера и устройства для чтения электронных книг, анализ их технико-экономических показателей и сравнение с аналогами. Основные нормы по охране труда при работе с компьютером.

    дипломная работа , добавлен 13.07.2010

    Целесообразность применения МП-устройства. Архитектура микропроцессорной системы. Структурная организация БИС ВТ с изолированными шинами. Содержание и возможная направленность микроконтроллера. Обобщенная структура простого встраиваемого микроконтроллера.

    реферат , добавлен 28.04.2011

    Структура микропроцессорной системы, алгоритм ее управления и передачи сигналов. Карта распределения адресов. Разработка электрической принципиальной схемы и выбор элементной базы. Расчет потребляемого тока, блока питания, программного обеспечения.

    курсовая работа , добавлен 22.01.2014

    Распределение функций между аппаратной и программной частями микропроцессорной системы. Выбор микроконтроллера, разработка и описание структурной, функциональной и принципиальной схемы. Выбор среды программирования, схема алгоритма и листинг программы.

    курсовая работа , добавлен 17.08.2013

    Назначение и устройство микропроцессорной системы контроля. Описание функциональной схемы микропроцессорной системы контроля. Расчет статической характеристики канала измерения. Разработка алгоритма функционирования микропроцессорной системы контроля.

    курсовая работа , добавлен 30.08.2010

    Общее понятие о микроконтроллерах, их использование и назначение. Разработка проекта микропроцессорной системы сбора данных с использованием стендов SDK 1.1 и SDX 0.9. Создание программного обеспечения и его загрузка в лабораторный стенд SDK-1.1.

    курсовая работа , добавлен 31.01.2014

THE BELL

Есть те, кто прочитали эту новость раньше вас.
Подпишитесь, чтобы получать статьи свежими.
Email
Имя
Фамилия
Как вы хотите читать The Bell
Без спама