Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
МІКРОПРОЦЕСОРНІ ПРИСТРОЇ В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМАХ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Систем управління
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2012
Тип роботи:
Методичні вказівки
Предмет:
Електротехніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО
ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ
І СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ЩОДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ
ІЗ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
«МІКРОПРОЦЕСОРНІ ПРИСТРОЇ В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМАХ»
ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ ТА ЗАОЧНОЇ ФОРМ НАВЧАННЯ
ЗА НАПРЯМОМ 6.050702 – «ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА»
(У ТОМУ ЧИСЛІ СКОРОЧЕНИЙ ТЕРМІН НАВЧАННЯ)
КРЕМЕНЧУК 2012
Методичні вказівки щодо виконання практичних занять з навчальної дисципліни «Мікропроцесорні пристрої в електромеханічних системах» для студентів денної та заочної форм навчання за напрямом 6.050702 – «Електромеханіка» (у тому числі скорочений термін навчання)
Укладач старш. викл. М. Ю. Юхименко
Рецензент доц. А. І. Гладир
Кафедра систем автоматичного управління та електропривода
Затверджено методичною радою Кременчуцького національного університету
імені Михайла Остроградського
Протокол №____ від__________
Заступник голови методичної ради______________ доц. С. А. Сергієнко
ЗМІСТ
Вступ ………………………………………………………………………. 4
Практичне заняття №1 Вивчення основних принципів представлення інформації у мікропроцесорних системах, ознайомлення з різними системами числення, математичними та логічними операціями ……… 5
Практичне заняття №2 Навчання обґрунтованого вибору елементної бази при проектуванні мікропроцесорних систем ……………………… 24
Практичне заняття №3 Вивчення призначення та взаємодії окремих модулів мікропроцесорних систем. Розробка функціональних схем мікропроцесорних систем ………………………………………………… 40
Практичне заняття №4 Організація узгодження пристроїв МПС між собою і з зовнішніми пристроями ……………………………………….. 56
Практичне заняття №5 Розробка принципових схем мікропроцесорних пристроїв. Розрахунок потужності, споживаної пристроями МПС………………………………………………………………………… 68
Практичне заняття №6 Організація управління та синхронізація функціонування МПС. Побудова часових діаграм роботи пристроїв мікропроцесорної системи, циклів виконання команд обміну інформацією ……………………………………………………………….. 68
Практичне заняття №7 Ознайомлення з основними принципами розробки алгоритмів і керуючих програм МПС. Побудова блок-схеми алгоритму програми управління зовнішніми пристроями …………….. 68
Список літератури………………………………………............................ 81
ВСТУП
Дисципліна «Мікропроцесорні пристрої в електромеханічних системах» продовжує цикл дисциплін, які вивчають питання побудови мікропроцесорних пристроїв, створення програмного забезпечення для складних систем керування технологічним обладнанням, що обслуговує сумісну роботу їх інформаційних засобів. Метою дисципліни є вивчення роботи та структури сучасних мікропроцесорів і мікроконтролерів, принцип їх застосування в системах керування; освоєння методів розробки керуючих програм для розв’язання типових задач функціонування мікропроцесорних систем.
Основним завданням, що ставиться перед студентами, є здобуття знань з побудови сучасних мікропроцесорів і мікроконтролерів, їх можливостей; основи організації пам’яті, системи вводу/виводу і переривань, використання портів. Вивчення основних типів команд мов програмування низького рівня, здобуття навичок складання найбільш поширених мовних конструкцій, що забезпечить подальше опанування та створення нових комп’ютерних інформаційних технологій різноманітного призначення.
Запропоновані методичні вказівки містяться завдання щодо практичних занять для студентів денної та заочної форм навчання за напрямом 6.050702 – «Електромеханіка». Розглянуті завдання, що торкаються апаратних засобів базової мікропроцесорної системи (МПС), типові структури МПС, принципи адресної взаємодії складових частин МПС, різні методи управління обміном даними, розглянуті приклади реалізації програмно-керованого обміну, за перериванням, прямого доступу до пам’яті.
ПЕРЕЛІК ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ
Практичне заняття №1
Тема: Вивчення основних принципів представлення інформації у мікропроцесорних системах, ознайомлення з різними системами числення, математичними та логічними операціями
Мета: Придбання практичних навиків по запису чисел в позиційних системах числення з різними основами і вивчення методів перекладу чисел з однієї системи в іншу
Короткі теоретичні відомості
У позиційних системах числення (СЧ) вага цифри визначається її місцем (позицією) розташування в записі числа. Довільне число Х в позиційній системі з основою q в загальному вигляді можна записати у вигляді полінома:
, (1.1)
де – розрядний коефіцієнт ( ... ); – ваговий коефіцієнт. Число q називається основою системи числення. Номер позиції цифри називають його розрядом. Розряди з позитивними ступенями q утворюють цілу частку числа Xq, а з негативними – дробову. Цифри та відповідно є старшим і молодшим розрядами числа.
У цифровій техніці широкого поширення набула позиційна двійкова система числення з основою q = 2. У двійковій системі для запису чисел використовують дві цифри: 0 і 1. Наприклад, якщо розкласти число 12 у десятковій системі розкласти по ступенях числа 2, то отримаємо:
23
22
21
20
8
4
2
1
1
1
0
0
При записі числа вказують лише розрядні коефіцієнти. Запис має вигляд 1100. В процесі перетворення інформації в ЕОМ виникає задача переведення чисел з однієї СЧ в іншу. Наприклад, основа першої СЧ дорівнює q1, а другої – q2. Відповідно до формули (1.1) числа в обох СЧ можна записати у вигляді:
. (1.2)
У загальному вигляді задачу перерахунку числа з системи числення з основою q1 в систему числення з основою q2 можна представити як задачу визначення коефіцієнтів bj нового ряду. Вирішити цю задачу можна, наприклад, підбором коефіцієнтів bj нового ряду. Після знаходження максимального ступеня q2 знаходять всі ступені нової основи менші за максимальну.
Найбільшого поширення набули наступні алгоритми переведення чисел з однієї системи числення в іншу:
1. Переклад цілих чисел поділом на основу нової системи;
2. Табличний метод;
3. Метод з використанням проміжної СЧ.
Переведення цілих чисел
Переведення цілих чисел виконується поділом на основу нової системи.
Приклад: Перевести 9810 в двійкову СЧ.
Залишок
49:2=24
1=b1
24:2=12
0=b3
12:2=6
0=b4
6:2=3
0=b5
3:2=1
1=b6
1=b7
Поділ завершують, коли залишок буде менше основи нової системи числення 9810=11000102
Табличний метод переведення
У ідеальному випадку, метод передбачає, що є таблиця відповідності всіх чисел в одній системі числення, числам в іншій. Вочевидь, така таблиця була б громіздкою й пошук необхідних чисел був би утруднений. На практиці, є таблиця еквівалентів лише для добутку всіх цих систем і ступенів основ. Завдання полягає в підстановці всіх еквівалентів і виконанні множення й складання за правилами арифметики в новій системі числення. У результаті отримаємо число в новій системі числення
Приклад: перевести число 11310 в двійкову систему числення.
102
101
100
(
(
(
1100100
1010
0001
1(1100100+1(1010+0011(0001=11100012
Використання проміжних СЧ.
Метод переважно використовується для чисел з десяткової СЧ в двійкову. Як проміжну зручно використовувати систему з основою q = 2k.
Зазвичай як проміжну використовують вісімкову або шістнадцяткову СЧ
Порядок дій при цьому наступний:
1. Число з десяткової СЧ переводять в проміжну СЧ.
2. Отримані числа в розрядах числа в проміжній СЧ замінюють їх двійковими еквівалентами.
Переведення правильних дробів.
Переведення правильних дробів виконується множенням початкового дробу на нову основу. Арифметичні дії виконуються за правилами вихідної СЧ.
Переведення деяких чисел з однієї СЧ в іншу не може бути виконане за кінцеве число кроків. У таких випадках переведення числа з однієї СЧ в іншу припиняють досягши заданої точності.
Приклад: переведення числа А = 0,625 з десяткової СЧ в двійкову.
0,
625
(2
b-1=1
250
(2
b-2=0
500
(2
b-3=1
000
Множенню підлягає лише дробова частина. Одиниці переповнення в множенні участь не беруть. Вони утворюють результат який читається зверху вниз. В даному прикладі A10 = 0,1012.
Приклади розв’язання завдань
Приклад 1.1. Перевести число 155 з десяткової системи числення в двійкову та шістнадцяткову.
Завдання до теми
Завдання 1.1 Перевести числа з десяткової системи числення у двійкову та шістнадцяткову.
Таблиця 1.3 – Вихідні дані до завдання 1.1
№
варіанта
Завдання
1
23
50
89
123
221
2
24
51
6
124
223
3
25
52
70
125
224
4
26
53
71
126
225
5
27
54
7
127
226
6
28
55
72
129
227
7
29
56
73
156
229
8
30
57
8
166
256
9
31
58
74
167
266
10
23
1
99
118
240
11
32
33
98
129
218
12
20
34
97
132
229
13
39
35
96
141
232
14
50
36
95
153
241
15
30
37
94
164
253
16
5
38
93
175
264
17
11
32
57
175
291
18
20
48
86
100
298
19
21
49
87
108
200
20
22
3
88
121
208
21
32
59
9
168
267
22
13
41
4
128
210
23
14
42
80
138
228
24
15
43
81
148
238
25
16
44
82
158
248
26
17
45
83
168
258
Продовження таблиці 1.3
27
18
46
84
178
268
28
19
47
85
198
278
29
32
59
97
132
222
30
13
41
96
141
258
Завдання 1.2 Перевести числа, що записані в прямому двійковому коді у десятковий та шіснадцятковий коди.
Таблиця 1.4 – Варіанти завдань для самостійного розв’язання
№
варіанту
Завдання
1
1110
1100000
11000100011
2
101111
110000
1111111111
3
1001
1011000
10000001111
4
1100
1001100
10101010101
5
10001
1000110
1010101010
6
10011
10101010
11110100000
7
11101
1010101
11111000000
8
10100
11011011
10000111111
9
11011
1101101
1100110111
10
1000
11101110
10011000010
11
0110
100100
00001110000
12
0011
1000010
00011011000
13
1101
10000001
00110001100
14
1011
11000000
01100000110
15
11011
1000011
11100011101
16
10101
10001101
10011001010
17
11001
11001110
10101111001
Продовження таблиці 1.4
18
10110
11101110
11000101011
19
1101
11111111
11101111111
20
1000
10000001
11000000011
21
0100
1000010
01100000110
22
1010
100100
00110001100
23
10010
11000
00011011000
24
11001
11000
00101110000
25
10001
10001101
00110001100
26
11110
1111111
11000000010
27
10010
10001111
11100000000
28
10101
10001110
1111100111
29
10010
10001100
1100001111
30
11101
10111111
11110111110
Завдання 1.3. Операції складання й віднімання є основними операціями в ЕОМ. Це пояснюється тим, що вони легко виконуються і будь-які більш складні операції (множення, поділ, обчислення тригонометричних функцій і т. і.) можуть бути зведені до багатократного складання й відніманням.
Операції складання й віднімання виконуються за різними алгоритмами, що ускладнює їх апаратну реалізацію.
Тому числа в операціях з урахуванням знака число представляють в спеціальному форматі, а операція віднімання замінюється складанням. Тобто замість А-В виконується А + (-В). Отже, всі арифметичні операції зводяться до однієї – складання.
Для виконання таких дій позитивні і негативні числа записуються в прямому, зворотному і додатковому кодах. Один розряд (старший) виділяють для знаку (рис.1). При 0 в знаковому розряді число позитивне, при 1 – негативне.
Рисунок 1.1 – Представлення негативних чисел за допомогою знакового розряду
При записі числа в прямому коді в знаковому розряді ставиться його знак, а саме число записується в стандартному вигляді:
А = 13 А = 0,1101
А = -13 А = 1,1101
Зворотний код двійкових чисел отримують заміною значень в усіх розрядах числа, поданому в прямому коді на взаємно зворотні (0 на 1 і 1 на 0):
(1.a1 a2 a3.an)пк = (1. а 1 а 2 а 3 .a n )зк
А = 13 Азвор. = 0,1101
А = -13 Азвор. = 1,0010
Додатковий код двійкових чисел отримують заміною двійкових цифр у всіх розрядах числа, представленого в прямому коді на взаємно зворотні (0 на 1 та 1 на 0). Після цього до молодшого розряду додається 1.
Адк = Азк + 1
А = 13 Адод = 0.1101
А = -13 Адод = 1.0011
Прямий, зворотний і додатковий коди позитивних чисел збігаються.
Арифметичні операції з негативними числами
Наочне складання двійкових чисел в додатковому коді можна представити у вигляді наступної схеми (рис. 1.2):
Рисунок 1.2 – Схема з’єднання логічних елементів, що реалізує складання двійкових чисел, представлених в додатковому коді
Складання двійкових чисел в зворотному коді можна представити у вигляді наступної схеми (рис. 1.3):
Рисунок 1.3 – Логічна схема, що реалізує складання двійкових чисел, представлених в зворотному коді
Слід зауважити, що знаковий розряд обробляється, так само, як і останні розряди числа.
Після складання чисел в зворотному або додатковому кодах результат буде отриманий так само в зворотному або додатковому кодах. Тому результат складання необхідно перевести в прямий код для отримання вірної відповіді. Перетворенню піддаються лише негативні числа.
Перетворення із зворотного коду в прямий виконується за один етап:
З наведеної схеми перетворення чисел в прямий код видно, що знаковий розряд не інвертується.
Завдання 1.4 Виконати наступні арифметичні дії над числами N1 і N2:
1) N1 + N2
2) N1 - N2
3) N2 - N1
Арифметичні дії виконати в прямому, зворотному і додатковому кодах. Результат перевести в прямий код.
Виконати наступні арифметичні дії з двійковими числами, що задані в прямому коді:
Таблиця 1.5 – Варіанти завдань для самостійного розв’язання
№
варіанту
Завдання
1
1000+10000001
10001101-1000000
2
10100+11000000
11001110-1100000
3
110010+1100000
11101110-1100000
4
100011+110000
11111111-110000
5
110011+1011000
10111111-1011000
6
101101+1001100
1111111-1001100
7
1110011+1000110
10000001-1000110
8
110101+1000011
11000000-1000011
9
101101+101010
1100000-1010101
10
111011+10101
110000-1010101
11
1111011+11011011
1011000-1101101
12
100101+1101101
101100-1101101
13
110011+11101110
1000110-1110111
14
110110+10111011
10001101-1011101
15
1101110+10001111
11001110-1000111
16
1111010+10001110
11101110-1000111
17
1110101+10001100
11111111-1000110
Продовження таблиці 1.5
18
1010111+10001101
10111111-1000110
19
11011011+11001110
1111111-1100111
20
100011+11101110
10000001-1110111
21
110011+11111111
11000000-1111111
22
100111+10111111
1100000-10111111
23
101010+1111111
110000-111111
24
10011+10000001
1011000-1000000
25
1011101+11000000
1001100-1100000
26
110011+1100000
1000110-110000
27
101101+110000
10001101-110000
28
1101001+1011000
11001110-101100
29
1110110+1001100
11101110-101100
30
1111001+1000110
11111111-100011
Завдання 1.5 Виконати наступні арифметичні дії в 8-розрядній сітці (старший біт числа – знак числа).
Таблиця 1.6 – Варіанти завдань для самостійного розв’язання
№ варіанту
Завдання
1
12(12
2
-7(13
3
15(7
4
-9(-12
5
13(8
6
-6(14
7
(5(25
8
-21(-6
Продовження таблиці 1.6
9
33(2
10
-9(10
11
2(55
12
-4(30
13
-6(-21
14
1(60
15
-7(15
16
-11(-5
17
4(31
18
-12(5
19
-8(-20
20
7(30
21
-2(49
22
-8(-13
23
7(14
24
-6(15
25
-3(26
26
32(4
27
-8(-15
28
-9(11
29
4(27
30
-4(25
Контрольні питання
Поясніть поняття «біт», «байт», «слово», «подвійне слово»?
Поясніть поняття «глибина» і «довжина» числа.
Поясніть, які системи числення використовуються в мікропроцесорних пристроях і чому саме вони?
Дайте визначення системи числення.
Поясніть правила представлення чисел в двійковій системі числення?
Поясніть правила перетворення чисел з десяткової системи в двійкову, вісімкову та шіснадцяткову.
Які особливості складання і віднімання двійкових чисел? Поясніть поняття «перенесення» і «позика».
Дайте характеристику зображення чисел у зворотному і додатковому кодах.
Поясніть, які символи використовуються в шістнадцятковій системі числення для запису чисел?
Поясніть, як саме реалізується двійково-десяткове кодування чисел в мікропроцесорних пристроях?
Поясніть, що таке кодування інформації, які системи кодування використовуються в мікропроцесорних пристроях?
Пояснити основні аксіоми алгебри логіки.
Література: [1, с. 17 – 46; 2, с. 8 – 33; 3, с. 44 – 56].
Практичне заняття № 2
Тема. Навчання обґрунтованого вибору елементної бази при проектуванні мікропроцесорних систем
МЕТА: Практичне освоєння методів проектування цифрових пристроїв, починаючи з словесного формулювання завдання, формалізації , мінімізації логічних функцій і закінчуючи побудовою принципової електричної схеми.
Короткі теоретичні відомості
Проектування спеціалізованого мікропроцесорного пристрою (МПП) або системи (МПС) складається зазвичай з трьох етапів:
1) вибір елементної бази проектованої системи і складання її структурної, функціональної та принципової схем;
2) розподіл адресного простору пам’яті й привласнення елементам, до яких в процесі виконання програми необхідно звертатися, відповідний код і адресу;
3) складання й відлагоджування програми.
Основними вихідними даними для проектування є: опис або схема алгоритму вирішуваного завдання, характеристики вхідних і вихідних сигналів, вимоги до точності, швидкодії, споживаної потужності, надійності. Часто в завданні містяться також рекомендації щодо вживання певної елементної бази. У багатьох випадках вказані вимоги закладаються в схему пристрою спочатку лише в загальному вигляді (за допомогою вибору відповідних елементів), потім в процесі проектування перевіряється їх виконання та вносяться необхідні корективи.
На першому етапі проектування вибирається елементна база, і в першу чергу мікропроцесорний комплект. Вибір визначає перш за все специфіка алгоритмів, які реалізовуються в МПС.
Якщо МПС призначається для обробки сигналів, вирішальними факторами є швидкодія МП та його розрядність. До останнього часу перевагу в цьому сенсі мали розрядно-модульні МП з мікропрограмним управлінням, але в даний час розроблені досконалі спеціалізовані однокристальні МП для цифрової обробки сигналів, яким у більшості випадків і слід віддати перевагу.
Якщо МПС призначена для реалізації алгоритмів управління, найважливішим чинником при виборі мікропроцесорного комплекта (МПК) є найчастіше необхідність зручного сполучення МПС з об’єктами управління. Оскільки в електромеханічних системах такими часто є електромеханічні пристрої, що мають достатньо велику інерційність, в цьому випадку до швидкодії МП пред’являються порівняно невисокі вимоги, і в таких системах у багатьох випадках можна використовувати однокристальні МП типа К1810ВМ86 та інші, або мікроконтролери, наприклад типа К1816, які дозволяють будувати досить прості та економічні схеми.
Якщо МПС призначена для побудови інформаційно-довідкової системи, визначальною вимогою зазвичай є можливість підключення до МП запам’ятовуючих пристроїв (ЗП) великій ємкості.
На першому етапі проектування вибираються також елементи пам’яті оперативних запам’ятовуючих пристроїв (ОЗП) та постійних запам’ятовуючих пристроїв (ПЗП), що мають необхідну ємкість, швидкодію й задовільну споживану потужність, а також інтерфейсні модулі, що забезпечують зв’язок МП із зовнішніми пристроями. Якщо система компактна, зв’язок забезпечується, як правило, за допомогою паралельних периферійних адаптерів або багаторежимних буферних регістрів; якщо ж зовнішні пристрої рознесені на значні відстані, зв’язок інколи організовується за допомогою послідовних адаптерів; при цьому лінії зв’язку спрощуються, але продуктивність системи падає. Для часткового розвантаження центрального процесора до складу системи іноді включають таймер, який бере на себе функції елементу, що задає часові інтервали, а також інші пристрої.
Виконання другого етапу починається з розподілу адресного простору між ОЗП, ПЗП і зовнішніми пристроями. Якщо ЗП має ємність 2к слів (байтів), для адресації його вічок використовуються до ліній шини адреси (ША) МПС, зазвичай лінії А0...Ак-х (у МПС на базі К1810ВМ86 А0-А16). Вибір (селекція) ОЗП або ПЗП здійснюється за допомогою однієї з невикористаних ліній ША. (Наприклад, А5 = 0 може відповідати ОЗП, а А5 =1 – ПЗП.)
Для адресації ЗП, що при’єднуються до МПС через порти, зазвичай використовуються молодші розряди ША. (У МПС на базі К1810ВМ86 – молодші 16 розрядів.) Використання одних і тих самих адрес і ліній ША для ЗП і зовнішніх пристроїв можливе, оскільки звернення до цих пристроїв здійснюється за допомогою різних команд МП, тобто для селекції ЗП або зовнішніх пристроїв генеруються в МПС сигнали, що управляють.
Якщо для апаратної реалізації портів введення/виведення використовуються багаторежимні буферні регістри та їх кількість не перевищують восьми, то кожному порту встановлюється у відповідність одна лінія ША, за якою передається сигнал, вибору цього порта. Якщо кількість портів в МПС перевищує 8, вони кодуються різними двійковими кодами і для вибору потрібного порта використовується дешифратор.
Якщо для реалізації портів використовуються програмовані периферійні адаптери (паралельні або послідовні), то виникає можливість програмної зміни конфігурації системи, але максимальне число портів виявляється меншою, ніж 256, оскільки деяка частина адресного поля відводиться для адресації службових регістрів самих адаптерів.
Потім на другому етапі виділяються ділянки ПЗП, призначені для запам’ятовування коду основної програми, підпрограм (у тому числі підпрограм обробки переривань), констант і т.і. В ОЗП виділяються ділянки для зберігання даних, що надходять від зовнішніх пристроїв і проміжних результатів, а також для організації стека; початок (вершина) стека часто розташовується в останній за адресою комірці ОЗП.
На третьому етапі здійснюється складання керуючої програми мікропроцесорної системи. При цьому, якщо вирішуване завдання нескладне (програма містить до 100 команд), використовується мова асемблера вибраного МП, що дозволяє безпосередньо отримати двійкові коди команд, що записуються до ПЗП. Якщо завдання досить складне, то використовується та або інша мова програмування високого рівня; вибір мови програмування визначається тим, які є у розпорядженні розробника засобу відлагодження програм та їх трансляції в машинний код вибраного МП. Система команд МП дозволяє, як правило, виконати ту або іншу операцію алгоритму різними способами. Тому складену програму, навіть якщо вона правильно вирішує поставлену задачу, необхідно ретельно проаналізувати та за можливістю оптимізувати з метою зменшення обсягу використовуваної пам’яті та часу виконання.
Слід зазначити, що широкі можливості використання типових рішень на першому і другому етапах проектування і обмежені можливості такого роду на третьому етапі приводять до того, що 60 ... 90 % затрат праці на проектування спеціалізованого МПП або МПС припадає саме на третій етап.
У даному розділі приводяться завдання на побудову і використання різних пристроїв і систем, елементами яких є мікропроцесор К1810ВМ86, мікросхеми пам’яті, шинні формувачі К1810ВА86, багаторежимні буферні регістри К1810ИР12, програмовані периферійні адаптери КР580ВВ55, генератор тактових імпульсів К1810ГФ84, аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі та ін.
Основні вузли мікропроцесорних систем
Шинний формувач К1810ВА86. Мікросхема К1810ВА86 (рис. 2.1) –двонаправлений 8-розрядний шинний формувач (ШФ), призначений для обміну інформацією між МП і системною шиною, має підвищену навантажувальну здатність і виходи з трьома станами. Управління ШФ здійснюється по входах ВК і Т відповідно до таблиці. 7.1 [5].
Таблиця 2.1. Управління операціями в ШФ
Виходи В мають більшу навантажувальну здатність, ніж виходи А, і допускають приєднання навантаження, споживаючого струм 32 мА при низькому рівні сигналу і – 5 мА – при високому. Тому ШФ звично включається стороною А до виводів МП, а стороною В – до шин мікропроцесорної системи.
Завдання до теми
Завдання 2.1. Відповідно до завдання спроектувати схему підключення елементів модуля центрального процесора до МП К1810ВМ86.
Таблиця 2.1 – Вихідні дані до завдання 2.1
№
варіанту
Зміст завдання
1
ШФ К1810ВА86 використовується як буфер 8-розрядної шини даних МП К1810ВМ86. Представити відповідну схему і вказати, які сигнали МП слід використовувати для управління шинним формувачем
2
Два ШФ К1810ВА86 необхідно використовувати як буфери шини адреси МП К1810ВМ86. Накреслити схему підключення ШФ до МП
3
Три ШФ типа К1810ВА86 підключені шинними виводами В1, В2, В3 до системної 8-розрядної шині. Накреслити цю схему і вказати, які сигнали, що управляють, потрібно подавати на ШФ, щоб забезпечити виконання наступних операцій:
а) А1(А2; ШФ3 відключений; б) А2(А3, ШФ1 відключений; в) А3(А1, А2; г) А, А2(А3
4
Чотири ШФ К1810ВА86 підключені до 8-розрядної системної шини таким чином: ШФ1 і ШФ2 – виводами В1 і В2; ШФ3 і ШФ4 – виводами А3 і А4. Накреслити цю схему і вказати, які сигнали, що управляють, слід подавати на ШФ, щоб забезпечити виконання наступних операцій:
а) А1(В3, В4; ШФ2 відключений; б) В4(А1, В3; ШФ4 відключений; в) В3(А1 А2, В4; г) В4(А1; ШФ2 і ШФ3 відключені; д) А1, А2(В3; ШФ4 відключений
5
Накреслити схему підключення МБР в функції порта введення. Дані з зовнішнього пристрою ЗП повинні вводитися в МБР і бути зафіксовані в ньому за сигналом від зовнішнього пристрою, а вводиться з МБР до ШД МПС за сигналом введення ВВ, що надходить з шини управління МПС
6
До МПС необхідно підключити 16 зовнішніх пристроїв: 10 повинні працювати на введення інформації до МП, 6 – на виведення з МП. Підключення необхідно виконати за допомогою МБР К589ИР12, причому порти введення мають номери 0, 1, …, 9, а порти виведення – номери 10, 11, …, 15. Скласти відповідну схему.
7
В мікропроцесорній системі на базі МП К1810ВМ86 шинний формувач К1810ВА87 використовується як буфер 8-розрядної шини даних. Представити відповідну схему і вказати, які двійкові набори будуть на виході шинного формувача при роботі МПС
8
Три ШФ К1810ВА86 необхідно використовувати як буфери шини адреси МП К1810ВМ86. Накреслити схему підключення ШФ до МП
9
Два ШФ типа К1810ВА87 підключені шинними виводами В1, В2 до системної 8-розрядної шині. Накреслити цю схему і вказати, які сигнали, що управляють, потрібно подавати на ШФ, щоб забезпечити виконання наступних операцій:
а) А1(А2; ШФ3 відключений; б) А2(А3, ШФ1 відключений; в) А3(А1, А2; г) А, А2(А3
10
Чотири ШФ К1810ВА86 підключені до 8-розрядної системної шини таким чином: ШФ1 і ШФ2 – виводами В1 і В2; ШФ3 і ШФ4 – виводами А3 і А4. Накреслити цю схему і вказати, які сигнали, що управляють, слід подавати на ШФ, щоб забезпечити виконання наступних операцій:
а) А1(В3, В4; ШФ2 відключений; б) В4(А1, В3; ШФ4 відключений; в) В3(А1 А2, В4; г) В4(А1; ШФ2 і ШФ3 відключені; д) А1, А2(В3; ШФ4 відключений
11
Накреслити схему підключення МБР в функції порта введення. Дані з зовнішнього пристрою ЗП повинні вводитися в МБР і бути зафіксовані в ньому за сигналом від зовнішнього пристрою, а вводиться з МБР до ШД МПС за сигналом введення ВВ, що надходить з шини управління МПС
12
До МПС необхідно підключити 16 зовнішніх пристроїв: 10 повинні працювати на введення інформації до МП, 6 – на виведення з МП. Підключення необхідно виконати за допомогою МБР К589ИР12, причому порти введення мають номери 0, 1, …, 9, а порти виведення – номери 10, 11, …, 15. Скласти відповідну схему.
13
14
Контрольні питання
Поясніть для чого призначений ШФ К1810ВА86? Обґрунтуйте, чи можна використовувати ШФ як порт введення/виведення?
Назвіть сигнали, що входять до системи зовнішніх виводів МП?
Дайте характеристику внутрішньої шини МП К1810ВМ86, у чому полягає відмінність шинної архітектури МП К1810ВМ86, та МП КР580ВМ80А?
Які переваги дає застосування внутрішнього буфера черги команд, пояснити його роботу за різних режимів роботи МП К1810ВМ86.
Яким чином здійснюється вибирання чергової команди з пам’яті МПС на базі МП К1810ВМ86? У чому відмінність від МП КР580ВМ80А?
Дайте характеристику операційному пристрою МП К1810ВМ86. Поясніть порядок його роботи.
Призначення пристрою шинного інтерфейсу, алгоритм його роботи при вибиранні з пам’яті наступної команди.
Проаналізувати програмну модель та режими функціонування ЦП К1810ВМ86.
Література: [1, с. 17 – 46; 2, с. 8 – 33; 3, с. 44 – 56].
Практичне заняття №3
ТЕМА. Вивчення призначення та взаємодії окремих модулів мікропроцесорних систем. Розробка функціональних схем мікропроцесорних систем
Мета Ознайомитися з основними принципами побудови модулів мікропроцесорної системи. Набути навичок узгодження елементів мікропроцесорної системи з МП та один з іншим
Короткі теоретичні відомості
3.2 Приклади розв’язання задач
1. Написати програму додавання операндів, що знаходяться в елементах пам’яті (ЕП) за адресами FDC1h та FDC2h. Результат записати в ЕП за адресою FDC1h:
LDA FDC1 - завантажуємо до акумулятора вміст ЕП за адресою FDC1. Вміст ЕП при цьому не змінюється;
MOV BH,AH - пересилання вмісту акумулятора до реґістра В;
LDA FDC2 - завантажуємо до акумулятора вміст ЕП за адресою FDC2. Вміст ЕП при цьому не змінюється;
ADD AH,BH - додаємо до вмісту акумулятора вміст реґістра В.
В акумулятор надходить сума;
STA FDC1 - завантажуємо до ЕП за адресою FDC1 вміст акумулятора.
Вміст ЕП при цьому не змінюється;
2. Написати програму, що записує в ЕП з адресою 11FF більше з двох чисел, одне з яких зберігається в ЕП за адресою 1F01, а інше – за адресою 1F02:
адреса: команда:
0000 LDA - завантаження в акумулятор вмісту ЕП за адресою1F01;
0001 01
0002 1F
0003 MOV BH,AH – пересилання вмісту АН (ЕП 1F01) у реґістр ВН;
0004 LDA - завантаження в акумулятор вмісту ЕП за адресою1F02;
0005 02
0006 1F
0007 MOV CH,AH - пересилання вмісту АН (ЕП 1F01) у реґістр СН;
0008 SUB BH – віднімання із реґістра АХ вмісту ВН;
0009 JP – якщо результат невід’ємний (тобто А(В), то умовний
перехід програми за адресою 0011, якщо від’ємний, то виконується
наступна команда;
000A 11
000B 00
000C
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора