ПРИСТРІЙ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ОБРОБКИ АНАЛОГОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ. Курсова робота з Комп'ютери та мікропроцесорні системи. Робота № 523166

Перехід до торгівельного партнера Binance

ПРИСТРІЙ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ОБРОБКИ АНАЛОГОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

КН

Кафедра:

Кафедра САПР

Інформація про роботу

Рік:

2005

Тип роботи:

Курсова робота

Предмет:

Комп'ютери та мікропроцесорні системи

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти та науки України Національний університет “Львівська Політехніка” Кафедра САПР Курсова робота З курсу “Комп’ютери та мікропроцесорні системи” ПРИСТРІЙ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ОБРОБКИ АНАЛОГОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ Керівник: ЛЬВІВ-2005 Завдання на курсову роботу студента ??????????????? Тема роботи: Мікропроцесорна обробка аналогової інформації. Термін здачі студентом закінченої роботи 20.XII.2005р Вихідні дані для роботи: Функціональна залежність Розрядність АЦП і ЦАП: 10 Полярність вхідного сигналу: двополярний Організація обміну з АЦП: через переривання IR11 контролера КР580ВН59. Використати режим роботи КР580ВВ55 “1” Об’єм ОЗП і організація мікросхеми пам’яті: 4К з організацією 1024х4 Вид функціонального вузла: системний контролер з використанням КР580ВК28. Постановка задачі: Розробити компоненти технічного і програмного забезпечення мікропроцесорного пристрою на базі МП КР580ВМ80, який включає аналогово-цифровий і цифро-аналоговий перетворювачі і виконує функцію цифрової обробки аналогової інформації. Обробка описується заданим пропорційно-інтегро-диференціальним рівнянням, що пов’язує аналогові сигнали x(t) на вході і y(t) на виході системи. Анотація ????????? “Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації”. Курсова робота. - НУ “Львівська політехніка”, каф.: САПР, дисципліна : “Комп’ютери і мікропроцесорні системи”, 2005. Курсова робота складається з 38 сторінок, 16-ти таблиць, 16-ти схем і додатку. В даній курсовій роботі розроблено компоненти апаратного і прогамного забезпечення мікропроцесорного пристрою, який включає аналого- і цифро-аналогові перетворювачі і виконує обробку за функціональною залежністю аналогового сигналу. Дана робота охоплює ввід і первинну обробку аналогової інформації, подальшу цифрову обробку інформації за програмою і вхідними даними, а також вивід обробленої інформації в аналоговій формі для подальшого використання. Зміст Перелік умовних скорочень............................................................................................ 5 Вступ....................................................................................................................... 6 1. Синтез аналогової схеми фільтру................................................................................... 7 2. Синтез структурної схеми цифрового фільтру............................................................. 8 3. Вибір і обгрунтування типу АЦП і ЦАП....................................................................... 11 3.1 Вибір типу АЦП............................................................................................................. 11 3.2 Вибір типу ЦАП............................................................................................................. 15 3.3 Структура представлення даних................................................................................... 17 4. Структурна схема та алгоритми функціонування МПП.............................................. 19 4.1 Опис структурної схеми МПП...................................................................................... 19 4.2 Розподіл адресного простору........................................................................................ 21 4.3 Алгоритми функціонування МПП................................................................................ 23 5. Загальна структура програми роботи МПП................................................................... 27 5.1 Опис програм вводу, виводу......................................................................................... 32 5.2 Опис програми обробки інформації............................................................................. 32 5.3 Оцінка верхньої фінітної частини вхідного аналогового сигналу............................ 33 6.Реалізація блоку ОЗП для МПС....................................................................................... 34 7. Опис функціонального вузла.......................................................................................... 36 Аналіз результатів та висновки........................................................................................... 38 Список використаної літератури........................................................................................ 39 Додаток................................................................................................................................ Перелік умовних скорочень АЦП аналогово-цифровий перетворювач ВІС велика інтегральна схема ГТІ генератор тактових імпульсів ДША дешифратор адрес ІС інтегральна схема КС керуюче слово МП мікропроцесор МПП мікропроцесорний пристрій МПС мікропроцесорна система МР молодші розряди ОЗП оперативний запам`ятовуючий пристрій ОП операційний підсилювач ПЗП постійний запам`ятовуючий пристрій ППІ паралельний програмований інтерфейс РКС регістр керуючого слова СК системний контролер СР старші розряди СШ системана шина ТГ тактовий генератор ТТЛ транзисторно-транзисторна логіка ЦАП цифро-аналоговий перетворювач ЦФ цифровий фільтр ЦІС цифрова інтегральна схема ША шина адрес ШД шина даних ШК шина керування КМОН метал оксид напівпровідник – із комплементарною структурою Вступ. Успіх інтегральних технологій привів до появи великих інтегральних схем з густиною розміщення компонентів до десятків та сотень тисяч транзисторів на одному кристалі. Степінь інтеграції підвищується в даний час великими темпами, густина ВІС з кожним роком подвоюється, звідси випливає, що відношення об’єму випуску заказаних ВІС, призначених для реалізації конкретних логічних схем до кількостів типів ВІС зі збільшенням степені інтеграції зменшується. Заказані ВІС в більшості випадків не вигідні для їх виготовлення і закажчика-розробника цифрових систем, так як будь яка нова логічна схема потребує створення дорогої вузькоспеціалізованої ВІС. Вихід з даної ситуації полягає в підході в основі якого лежить використання можливості програмування на рівні логічного елемента. На даний час найбіль широко використовуються програмні логічні матриці різних рівннів і ВІС з багатократним програмуванням – управляємі логічні матриці, мікропроцесори і мікро-ЕОМ. Основною частиною цифрового пристрою, в якому відбувається обробка інформації є процесор. Процесор складається з операційного пристрою і пристрою керування. Очевидно що МП не може функціонувати без інших інтегральних схем, що виконують функції синхронізації та узгодження. Сукупність інтегральних схем, сумісних по конструктивно-технологічному виконанню і призначених для сумісного використання при побудові мікропроцесорних систем, називається мікропроцесорним комплексом. Таким чином , МП виконує арифметичні та логічні операції, аналізує та приймає рішення , що міняють процес обрахунків, керує процесом вводу та виводу інформації. Операційний пристрій складається з регістрів суматорів лічильників і т. д. В ньому виконуються арифметичні та логічні операції у відповідності з командами, які поступають з пристрою керування. Пристрій побудований за способом схемної логіки, будується на інтегральних схемах різного ступеня інтеграції , в тому числі на спеціалізованих ВІС шляхом вибору певного комплекту інтегральних мікросхем і способу вибору їх з’єднання. Функціонування його полягає в генерації послідовності керуючих сигналів , які виробляються керуючим пристроєм під дією синхронізуючих імпульсів. Функціонування такого пристрою серйозно залежить від схеми з’єднання. При такій організації операційного пристрою та пристрою керування вони є вузькоспеціалізовані і будь яка зміна алгоритму функціонування або різноманітних коефіцієнтів в розрахункових співвідношеннях вимагає або повної заміни мікросхем, або їх доповнення і зміни схеми з’єднань цих мікросхем. Розвиток мікроелектроніки та цифрових методів привів до нового напрямку в створенні радіоелектронних засобів, які будуються на принципах програмованої логіки. Тепер інженер розробляє електронну схему ,яка є уніфікованою а також алгоритм функціонування пристрою і програму роботи цього пристрою, тобто функції розробника апаратури перемістилися зі схемної області в програмну. З застосуванням МП стало можливим в радіоелектронних пристроях широко впровадити принцип програмованої логіки, який полягає в тому, що всі перетворення, що відбуваються в ОП здійснюються за програмою записаною в пам’яті і реалізують функціонування радіоелектронного процесу. 1.Синтез аналогової схеми фільтру , що реалізує на основі певної функціональної залежності перетворення вхідного аналогово сигналу у аналоговий вихідний сигнал називають аналоговим фільтром. Передавальна характеристика аналогово фільтру забезпечує відповідні амплітудно-частотні та фазово частотні залежності, що визначає тип фільтру. У відповідності до індивідуального завдання функціональна залежність виглядає наступним чином: (1.1) де x(t) – вхідний аналоговий сигнал; y(t) – вихідний аналоговий сигнал; ,(1, (2 – сталі величини. Після розв’язання функціональної залежності ми отримаєм: (1.2) На Схемі 1. зображена функціональна схема аналогово фільтру. ОП2, ОП3 – дифиринціатори; ОП1 – інтегратор; ОР4,ОП6-інвертори; ОР5 – суматор (схема додавання-віднімання). (1.3) Технічні характеристики аналогових схем на практиці обмежені та потребують схем корекції від температурного дрейфу та інших зовнішніх впливів. Цифрові методи обробки інформації оминають ці недоліки і знайшли широке застосування з появою мікропроцесорних пристроїв. Мікропроцесорна обробка характеризується збільшенням точності функціонального перетворення, швидкістю та гнучкістю, що забезпечується цифровим програмуванням та можливістю фільтрації більшого числа аналогових сигналів. 2. Синтез структурної схеми цифрового фільтру Технічні характеристики аналогових схем фільтрів на практиці обмежені та потребують схем корекції від температурного дрейфу та інших зовнішніх впливів. Цифрові методи обробки інформації оминаєть ці недоліки і знайшли широке застосування з появою мікропроцесорних пристроїв. Мікропроцесорна обробка характеризується збільшенням точності функціонального перетворення, швидкістю та гнучкістю, що забезпечується цифровим програмуванням та можливістю фільтрації більшого числа аналогових сигналів. В лінійних системах вхідний х(t) та вихідний y(t) аналогові сигнали в загальному випадку зв’язані пропорційно-інтегро-диференціальним законом регулювання. Розглянемо перехід від пропорційно-інтегро-диференціальної функціональної залежності до її представлення в кінцево-різницевій формі. Дискретизація аналогово рівня полягає в заміні безперервної величини її дискретними відліками ( x(t)(xn, y(t) (yn ) і відповідними перетвореннями похідних та інтегралів. Очевидна дискретизація першої похідної – її заміна першою скінченною різницею: (2.1) де (t –інтервал дискретизації. Аналогічно скінченні різниці використовуються для дискретизації похідних вищих порядків. Так, наприклад, похідна другого порядку може бути замінена виразом: (2.2) Одним із способів дискретизації інтеграла полягає в його усунені шляхом диференціювання рівняння. Інший спосіб прямої дискретизації пов’язаний з такими перетвореннями: (2.3) В результаті часової дескретизації при заміні безперервної величини її дискретними відліками ( x(t)(xn, y(t) (yn ) для заданого рівняння отримаємо рівняння цифрового фільтру. Це рівняння в загальній формі при обробці інформації в реальному масштабі часу, має вигляд: (2.4) де m i k – кількість відліків, які обробляються цифовим фільтром в кожний момент часу ( додатні цілі числа ); ai , bj коефіцієнти, які визначають зарактеристики фільтра. При наявності в правій частині рівняння членів виду yn-1 фільтр називається рекурсивним, при відсутності таких членів – нерекурсивним. Розглянемо наступне рівняння: (2.5) Застосувавши до нього вищевказані заміни отримаємо: (2.6) (2.7) (2.8) Нехай: (2.9) Отже рівняння цифрового фільтру є рекурсивним і виглядатиме наступним чином: (2.10) Цифровий фільтр може бути реалізований як апаратно, так і програмно. При апаратній розробці необхідними схемними елементами є вузли, що реалізують перемножуючи, суматори і елементи затримки.На схемі 2 зображена структурна схема апаратної реалізації цифрового фільтра, який описується рівнянням (2.10). Дана структурна схема складається з суматора, який об’єднує три складові, враховуючи рекурсивну складову. 3.Вибір і обґрунтування типу АЦП І ЦАП Вибір типу АЦП і ЦАП здійснювався за такими критеріями: Кількість розрядів повинно відповідати умовам індивідуального завдання; Керування роботою здійснюватиметься з мінімальними апаратними і програмними затратами; Цифрові входи повинні мати логічні рівні ТТЛ-логіки, тобто допускається пряме підключення до каналів вводу-виводу; Відповідність полярності вхідного сигналу до завдання. 3.1 Вибір типу АЦП Для вибору АЦП проведемо порівняння характеристик двох мікросхем: десятирозрядного К1113ПВ1 і дванадцятирозрядного К572ПВ1. Деякі параметри АЦП К1113ПВ1 та К572ПВ1 наведені в таблиці 1: Таблиця 1. Параметри К1113ПВ1 К572ПВ1 Розрядність 10 12 Час перетворення,мкс 30 110 Похибка, зумовлена нелінійністю % ( 0,1 ( 0,1 Кількість виводів мікросхеми 18 48 В результаті порівняння видно, що мікросхема К1113ПВ1 краща з точки зору швидкодії. Крім того, вона в своєму складі має власний генератор тактових імпульсів, компаратор напруг, чого немає в К572ПВ1, для якої потрібно встановлювати їх окремими мікросхемами додатково. Тому зупинимо свій вибір на ній. Мікросхема К1113ПВ1 є функціонально закінченими 10-розрядними АЦП, що може бути спряженим з МП. Забезпечує перетворення як однополярної напруги (вивід 15 з’єднується з виводом 16) в діапазоні 0...9,95 В, так і біполярної напруги в діапазоні -4,975...+4,975 В в паралельний двійковий код. До складу ЦІС входять ЦАП, компаратор напруги, регістр послідовного наближення (РПН), джерело опорної напруги (ДОН), генератор тактових імпульсів, вихідний буферний регістр з трьома станами, схеми керування. Вихідні каскади з трьома станами дозволяють читати результат перетворення зразу на шину даних МП. В ЦІС вихідний струм ЦАП порівнюється зі струмом вхідного резистора від джерела сигналу і формується логічний сигнал РПН. Стабілізація розрядних струмів ЦАП здійснюється вбудованим ДОН. Синхронізація РПН забезпечується імпульсами вбудованого ГТІ з частотою 300...400 кГц. Встановлення РПН в вихідне положення і запуск його в режим перетворення здійснюється по зовнішньому сигналу "гасіння і перетворення". По закінченні перетворення АЦП виробляє сигнал "готовність даних" і інформація з РПН поступає на цифрові входи через каскади з трьома станами. Корпус К1113ПВ1(A-B) типу 2104.18-1, маса не більше 2,5г. Схема. 3. Мікросхема К1113ПВ1 Опис виводів мікросхеми: D1(D10 – цифрові виходи U1 – напруга живлення U2 – друга напруга живлення ST – пуск АЦП IN – аналоговий вхід S0 – зсув нуля RY – готовність даних GA – аналогова земля GD – цифрова земля Електричні параметри АЦП приведені в таблиці 2. Таблиця 2. Електричні параметри Значення Номінальна напруга живлення Uж1 5 В ( 5% Номінальна напруга живлення Uж2 -15 В ( 5% Вихідна напруга низького рівня не більше 0,4 В Вихідна напруга високого рівня не менше 2,4 В Напруга зсуву нуля в однополярному і двополярному режимах від повної шкали 0,3% Струм живлення від джерела Iж1 не більше 10 мА Струм живлення від джерела Iж2 не більше 18 мА Вхідний струм високого (низького) рівня 40 мкА Струм втрати(утечки) на виході 40 мкА Час перетворення не більше 30 мкс Нелінійність від повної шкали К1113ПВ1А 0,1% Абсолютна похибка перетворення в кінцевій точці від повної шкали 0,4% Роботу ІС демонструє часова діаграма. Схема. 4. Часові діаграми роботи мікросхеми АЦП К1113ПВ1 Робота даного АЦП визначається відповідними керуючими сигналами. При встановленні на вході «гасіння перетворення» рівня 0, АЦП починає перетворювати вхідну інформацію. Через час потрібний для перетворення ((30мкс), на виході 17 з’являється сигнал з рівнем 0, на підставі якого дані з АЦП можуть бути введені мікропроцесором. Прийнявши дані МП встановлює на вході 11 гасіння перетворення рівень логічної 1-ці. За цим сигналом гаситься інформація в регістрі послідовного наближення і АЦП знову готовий до обробки і прийому даних. Цей АЦП може обробляти однополярний сигнал напругою до10,24В і двополярний ( 5,12В. Підключення АЦП до МП в ржимі ППІ “1” Для спряження АЦП і ЦАП з МП використаємо програмований паралельний інтерфейс (ППІ) КР580ВВ55. При програмному опитуванні АЦП можна використовувати режим 0 ППІ, а при вводі через переривання при використанні команди RST N – режим 0 або 1. Режим роботи і напрям обміну з зовнішніми пристроями програмується керуючими словами. Керуюче слово режиму встановлює режими роботи груп А або B і режим вводу або виводу для кожного порту. В першому режимі роботи здійснюється асинхронний обмін інформації між портом і периферією. При цьому порти А В використовуються для передачі даних, а порт С – для керуючих сигналів. Призначення розрядів порту С в режимі вводу інформації наступне. Вхід STB використовується для прийому сигналу, стробуючого запис інформації в порт. IBF –інформує, про те, що вхідний буфер заповнений. INTR-використовується як запит на переривання для мікропроцесора. Для реалізації цього режиму тригери розрядів РС4 для порту А і РС2 для порту В повинні бути встановленими в “1”, якщо програміст дозволяє переривання. Запуск АЦП (сигнал Запуск) здійснюється через паралельний інтерфейс КР580ВВ55 (розряд 7 каналу С). ППІ використовується в режимі 1, сигнал “Готовність” поступає на вхід ППІ (4 і 2 розряди порту С для каналів А і В відповідно). Коли на входи РС4 і РС2 приходить сигнал (готовність), ППІ виробляє сигнал IBF на входах РС1 і РС5, а вже відповідно до цих сигналів і внутрішнього тригера INTE ППІ виробляє сигнал INTR на виходах РС0 і РС3, один з яких і з’єднаний з виводом запиту переривання INT1 контролера переривання КР580ВН59.Для реалізації перериваня IR11 Використовуємо два контролера в режимі каскадування. Схема 5. Підключення АЦП до шин МПП 3.2 Вибір типу ЦАП Відповідно до типу АЦП в системі необхідно застосувати 10-розрядний ЦАП. Тому, в якості мікросхеми ЦАП було вибрано мікросхему К572ПА1, керуючись такими критеріями: вихідна розрядність дорівнює розрядності АЦП (10 розрядів). Мікросхема ЦАП К572ПА1 призначена для перетворення 10-розрядного прямого паралельного двійкового коду на цифрових входах в струм на аналоговому виході, який пропорційний значеню кода і резисторної напруги. Для роботи в режимі з виходом по напрузі до ЦІС ЦАП К572ПА1 підключається зовнішній ДОН і операційний підсилювач (ОУ) з цілью створення від’ємного зворотнього зв’язку (ВЗЗ), працюючого в режимі сумування струму. Електричні параметри даної мікросхеми наведені в таблиці 3. Таблиця 3. Електричні параметри К572ПА1 Параметри, не менше Диференційна нелінійність 0,1% Абсолютна похибка перетворення в точці кінцевої шкали (Fa, МР 30 Напруга живлення 5 В ± 10% Опорна напруга 10,24 В Час перетворення 5 мкс Схема. 6. Мікросхема К572ПА1 Позначення виводів: 1 – аналоговий вихід 1 2 – аналоговий вихід 2 3 – спільний вивід 4 – цифровой вхід 1 (СР) 5 – 12 – цифрові входи 2 – 9 13 – цифровой вхід 10 (МР) 14 – напруга джерела 15 – опорна напруга 16 – вивід резистора зворотньогозв’язку Схема 7. Структурна схема підключення МП і ЦАП 3.3 Структура представлення даних Структура представлення даних, які входять в рівняння цифрового фільтру, визначається виходом рівняння і розрядністю АЦП. При заданій розрядності АЦП –10 розрядів та вхідним додатнім двополярним сигналом, для представлення xn потрібно 10 розрядів, тобто xn повинний виражатись двобайтовим словом. Виходячи з цього, знайдемо, скільки розрядів займатиме результат yn . Для заданого рівняння (дискретизованого) цифрового фільтру у вигляді: (3.3.1) тобто (3.3.2) коефіцієнти визначаються: (3.3.3) (3.3.4) (3.3.5) Тоді результат перетворення АЦП в залежності від вхідного сигналу подамо у вигляді таблиць. Таблиця 4 Залежність вхідного сигналу і результату перетворення АЦП Вхід Код +Uxmax 1023 0 511 -Uxmax 0 Таблиця 5 Залежність цифрового входу yn і виходу після перетворення ЦАП Код Вихід ЦАП 1023 +Uxmax 511 0 0 -Uxmax Відведемо по одному байту для представлення коефіцієнтів a0,a1,b1. Отже для коефіцієнта a відводиться 8 розрядів. В свою чергу xn, xn-1 , yn-1 не можуть мати більше ніж 10 розрядів тому що така розрядність АЦП. Під добутки а0xn, а1xn-1, b1уn-1 відводимо по 18 розрядів тому що добуток 8-ми розрядного і 10-ти розрядного чисел не перевищує 18 розрядів. Отже максимальне значення yn буде 19 розрядів, тому що елемент a1 відємний. Так як в нас ЦАП 10-ти розрядний то виводиться лише 10 старших розрядів, а решта 9 неінформативні. Це пов’язано з тим, що в процесі мікропроцесорної обробки накопичуються похибки квантування АЦП, похибки округлення арифметичних операцій, похибки трансформацій та інші, які не доцільно відтворювати на виході системи. Схема. 8.Структура представлення даних Для представлення хn, хn-1, yn-1 та yn використовуються 2-байтні комірки оскільки МП працює з даними, розмір яких є кратний 1 байту. Надлишкові розряди в подальшому не враховуються. 4.Структурна схема та алгоритм функціонування МПП 4.1 Опис структурної схеми МПП Структурна схема МПП включає крім АЦП і ЦАП всі необхідні для функціонування компоненти МПС: МП КР580ВМ80, тактовий генератор КР580ГФ24, системний контролер КР580ВК28, оперативну та постійну пам’ять (ОЗП, ПЗП), програмований паралельний інтерфейс КР580ВВ55, до якого підключаються АЦП і ЦАП, програмований контролер переривань KР580ВН59. Схема 11. Структурна схема МПП Позначення елементів на схемі 11: ШД– шина даних (8-ми розрядна); ДШП – дешифратор пам’яті; ША – шина адрес (16-ти розрядна); ШК – шина керування; ДШВ/В – дешифратор каналів вводу-виводу; x(t) – вхідний аналоговий сигнал; y(t) – вихідний аналоговий сигнал. Таблиця 5. Опис та мікросхеми елементів структурної схеми МПП Позначення Опис Мікросхема ГТІ Генератор тактових імпульсів КР580ГФ24 МП Мікропроцесор КР580ВМ80 СК Системний контролер КР580ВК28 ШФ Шинний формувач КР580ВА86 АЦП Аналогово-цифровий перетворювач К1113ПВ1 ЦАП Цифро-аналоговий перетворювач К572ПА1 ППІ Програмований паралельний інтерфейс КР580ВВ55 ПЗП Постійно-запам’ятовуючий пристрій К573РФ21 ОЗП Оперативний запам’ятовуючий пристрій КМ132РУ8Ах8 ПКП Програмований контролер переривань КР580ВН59 Призначення кожного з елементів структурної схеми МПП: МП- центральний пристрій мікропоцесорної системи. Мікропроцесор в складі даного МПП виконує наступні функції: формує адреси команд, видає команди з пам’яті, їх дешифрує, виконує над даними опереції, при неодхідності записує результат в пам’ять, формує керуючі сигнали для обміну, реагує на можливі зовнішні сигнали. ГТІ- виробляє синхросигнали F1, F2 для синхронізації роботи МП. Крім того мікросхема формує ще сигнали Reset, Ready, F2ttl, які використовуються для синхронізації зовнішніх прстроїв та пам’яті. ГТІ також виробляє сигнал , який поступає на вхід системного контролера і за яким системний контролер фіксує слово стану процесора. СК використовується для: формування керуючих сигналів для роботи з памяттю(MEMP, MEMW) і зовнішніми пристроями (I/OR, I/OW), а також сигналу дозволу переривання INTA; фіксації слова-стану процесора; буферизації шини даних. ПЗП- призначений для постійного зберігання даних. Такими даними є програма , за якою функціонує цифровий фільтр, і постійні коефіцієнти. ОЗП- призначений для тимчасового зберігання даних . ППІ - використовується для обміну інформацією між МП та ЦАП/АЦП. Призначеній для організації вводу-виводу паралельної інформації різних пристроїв. ПКП- виконує наступні функції: фіксація запитів переривань від 8 зовнішніх джерел програмне маскування запитів, які поступили присвоювання фіксованих або циклічнозмінюваних пріорітетів формування коду операції команди Call і 16-тирозрядної адреси цієї підпрограми послідовне опитування зовнішніх пристроїв для визначення потреби в обміні 4.2 Розподіл адресного простору В адресний простір МП КР580ВМ80 входить 64К адрес пам’яті, що визначається 16-розрядною адресною шиною.Мікропроцесор КР580ВМ80 може здійснювати синхронний і асинхроннай обмін інформацією за даними адресами з пам’ятю (ОЗП, ПЗП) та зовнішніми пристроями. При обробці інформації МП зчитує коди команд, операнди і записує одержаний вміст в регістри РЗК або виконує обмін інформації з пам’ятю та зовнішніми пристроями. Можливі два підходи до організації звертання до пристроїв обміну інформації. Перший підхід використовує звертання до зовнішніх пристроїв, як до комірок пам’яті. Тобто, адресний простір, що відводиться для цих пристроїв включає 64К адрес. Однак, внаслідок повного вкладення адресного простору пристроїв вводу/виводу в простір адрес пам’яті, останнє пропорційно зменшується з збільшенням числа обслуговування зовнішних пристроїв вводу/виводу. До переваг даного підходу можна віднести можливість використання різноманітних команд пересилання даних. Інший підхід використовує роздільне керування пам’ятю і зовнішніми пристроями.Лише дві команди IN і OUT, у випадку, призначені для обміну інформації з зовнішніми пристроями. Так, як для цих команд адреса для зовнішнього пристрою 8-ми розрядна, то МП КР580ВМ80 може звертатись до 256 пристроїв вводу і 256 пристроїв виводу. При цьому адрсний простір пам’яті буде максимальним (64К). ПЗП 0000H jmp 0041H 0200H jmp 0100H 0041H Головна програма 0100H Обробник переривань ОЗП F000H Xn F002H A0 F003H А1 F004H В1 F005H Xn-1 F007H Yn-1 F009H Yn F00AH допоміжні … F014 FFFF SP Схема. 10. Розподіл простору адрес в МПП обробки аналогового сигналу. Нижче приведені таблиці розподілу адресного простору схем пам’яті і зовнішніх пристроїв. Таблиця 7 Адреси комірок пам’яті (ОЗП) 1111000000000000b F000h Мінімальна адреса 1111111111111111b ffffh Максимальна адреса Таблиця 8 Адреси комірок пам’яті (ПЗП) 0000000000000000b 0000h Мінімальна адреса 0000001111111111b 03ffh Максимальна адреса Таблиця 9 Адреси портів ППІ (АЦП) 00000000b 00h Порт А 00000001b 01h Порт В 00000010b 02h Порт С 00000011b 03h РКС Таблиця 10 Адреси портів ППІ (ЦАП) 11111100b fch Порт А 11111101b fdh Порт В 11111110b feh Порт С 11111111b ffh РКС Таблиця 11 Адреси портів КПК Порти Адреси ведуого Адреси ведомого 0 (А0=0) 1 (А1=1) 7eh 7fh 3eh 3fh 4.3 Алгоритм функціонування МПП. Схема 13. Алгоритм функціонування МПП При одночасному включені живлення –5В, +5В,12В і поступленні тактових імпульсів на мікропроцесор, всі регістри і прапорці МП встановлюються в довільні стани. Після цього подається на з ГТІ на вхід RESET МП сигнал високого рівня тривалістю не менше 3 такітв. Лічильник команд (PC) , тригер дозволу переривання (вихід INTE), а також тригер підтвердження захоплення (вихід HLDA) скидаються, і мікропроцесор починає вибірку з пам’яті команд, розміщених з нульової адреси. Алгоритм головної програми включає наступні пункти. Ініціалізація зовнішніх пристроїв ( ППІ і ПКП ) і початкове обнулення змінних. ППІ, до якого підключений АЦП програмується на режим роботи 0, порт А і порт В – на ввід. ППІ, до якого підключений ЦАП також програмується на 0-й режим роботи, однак порти А і В працюють на вивід. В цьому режимі по сигналу, який подається на вхід RD (WR) дані читаються (записуються) з переферії ( у периферію ) в порт, який задається по адресних лініях A0, A1. При виводі із МП інформація запам’ятовується в регістрах портів, а при вводі необхідно підтримувати сигнал на входах портів до тих пір, поки МП не прочитає інформацію. ПКП програмується наступним чином. Адреса підпрограми обробки переривання – 0200h, запит – IR1- ведучий контролер, IR3 - ведомий , ПКП єдиний, спосіб формування молодшого байту адреси підпрограми обробки переривання – XXXYYY00. Обнулення змінних ( xn-1, хn-2, ) виконується у зв’язку з тим, що вони використовуються як множники у рівнянні цифрового фільтру, однак при першому звертання до цього рівняння ще не сформовані ( отже повинні бути нульовими). Подання на АЦП сигналу “Запуск”. Затримка, пов’язана із перевіркою змінної switch на рівність 1, використовується у зв’язку з тим, що подавши на АЦП сигнал “Запуск” останній не одразу виробить двійковий код вхідного аналогово сигналу ( для ВІС АЦП К512ПВ1 tпер=110мкс.), тобто мікропроцесору потрібно почекати доки АЦП не видасть сигналу “готовність”, тим самим викликавши переривання. Обробник цього переривання прочитає дані з АЦП, запише їх в пам’ять і встановить зміну switch в 1, що після повернення до головної програми призведе до виходу із циклу очікування і виконанню наступних дій. Обробка отриманої інформації і вивід її на ЦАП. Обробка включає перемноження і сумування елементів у відповідності до рівняння цифрового фільтру, тобто знаходження кінцевої вихідної величини yn, яка і виводиться на ЦАП. Після цього здійснюється перехід до пункту 2. Функціонування МПП припиняється після вимкнення живлення. Блок-схема програми обробки переривання приведена на схемі 14. Під час виконання команд обробника всі переривання заборонено. Пісня збереження в стеку регістрів, які будуть використовуватись, скидається сигнал “Запуск” АЦП, і відбувається читання портів ППІ1. Прочитана інформація записується в пам’ять. Наступними діями є встановлення в 1 змінної switch, завантаження в контролер переривань ОКС 2, відновлення зі стеку регістрів, дозвіл переривань і повернення до перерваної програми. В даному МПП програмований контролер переривань КР580ВН59 буде використаний для організації обміну з АЦП. Зв’язок контролера з МПП здійснюється через двонаправлений буфер даних. Виходи контролера переводяться у високоімпендансний стан при CS=1. Вхід А0 адресує внутрішні регістри контролера (керуючі слова, маски, стани ).Oскільки число внутрішніх регістрів є більше 2 для їх додаткової адресації використовують внутрішній лічильник а також окремі розряди керуючих слів. Схема 14. Алгоритм програми обробки переривання За допомогою сигналу здійснюється читання слова-стану з ПКП на шину даних, а сигналом запис керуючих слів з шини даних в контролер. На входи IR0-IR7 подаються запити переривань по окремих входах. Серед цих запитів вибирається запит з найвищим пріоритетом і формується сигнал INT для МП. При переході МП до обробки переривань системним контролером формується сигнал INTA (підтвердження переривання) в результаті чого контролер переривань видає на шину даних код команди Call ( виклик підпрограми ). Цим сигналом в регістр запитів записуються всі наявні на входах запити. Після цього МП через системний контролер видає ще два рази сигнал INTA, яким контролер видає на шину даних ще 2 Байти адреси підпрограми обробки переривань. Реакція контролера переривань і МП на запит переривання фіксується встановленням в 1 відповідного розряду регістра обслуговування і встановленням в 0 цього ж розряду в регістрі запитів. Кожний наступний запит на переривання сприймається контролером тільки після виконання підпрограми обслуговування поточного запиту по даному входу і скиду відповідного розряду регістру стану, що здійснюється програмним шляхом. 5. Загальна структура програми роботи МПП ORG 100H mvi a,a0 ; занесення в пам’ять коефіцієнтів sta F002h mvi a,a1 sta F003h mvi a,b1 sta F004h lxi sp,ffffh lxi h,00h ;очищення комірок пам’яті для xn-1 та yn-1 shld F005h shld F007h mvi a,0beh ;ініціалізація ППІ (АЦП) out 03h mvi a,0a4h ;ініціалізація ППІ (ЦАП) out ffh ei ;дозвіл переривань MVI A,10H ; Програмування ПКП ведучого: Завантаження КСІ 1. OUT 7eH MVI A,00h ; Завантаження КСІ 2. OUT 7fH MVI A,02h ; Завантаження КСІ 3. OUT 7eH MVI A,10H ; Програмування ПКП ведомого: Завантаження КСІ 1. OUT 3eH MVI A,02h ; Завантаження КСІ 2. OUT 3fH MVI A,00h ; Завантаження КСІ 3. OUT 3fH MVI A,fdh ;маскування ведучого ПКП OUT 7fH MVI A,f7h : OUT 3fH Work 5 mvi a,09h ; подача логічної одиниці в тригер 4-го біта порта С ( INTE ) 10 out 03h ; тобто дозвіл переривань ( для 1-го режиму ППІ ) 7

Курсова робота Комп'ютери та мікропроцесорні системи

31.03.2013 22:03-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись