ПРИСТРІЙ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ОБРОБКИ АНАЛОГОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ. Курсова робота з Архітектура комп'ютерів. Робота № 531227

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:

2008

Тип роботи:

Курсова робота

Предмет:

Архітектура комп'ютерів

Завантажити

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

Міністерство освіти та науки України Національний університет “Львівська Політехніка” Кафедра САПР Курсова робота З курсу “Архітектура комп’ютерів ” ПРИСТРІЙ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ОБРОБКИ АНАЛОГОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ Керівник: ЛЬВІВ-2008 Завдання на курсову роботу студента ??????????????? Тема роботи: Мікропроцесорна обробка аналогової інформації. Термін здачі студентом закінченої роботи 20.XII.2008р Вхідні дані для роботи: Функціональна залежність Розрядність АЦП і ЦАП: 10 Полярність вхідного сигналу: двополярний Організація обміну з АЦП: через переривання контролера КР580ВН59 за адресою 00D8h. Використати режим роботи КР580ВВ55 “1” 2К вибірок. Вид функціонального вузла: системний контролер з використанням КР589ИР12. Об’єм ПЗП і організація мікросхеми пам’яті: 32К з організацією 8192х8 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 : “Архітектура комп’ютерів”, 2008. Курсова робота складається з 46 сторінок, 13-ти таблиць, 17-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 9 3.Вибір і обґрунтування типу АЦП І ЦАП 12 3.1 Вибір типу АЦП 12 3.2 Вибір типу ЦАП 16 3.3 Структура представлення даних 18 4.Структурна схема та алгоритм функціонування МПП 20 4.1 Опис структурної схеми МПП 20 4.2 Розподіл адресного простору 22 4.3 Алгоритм функціонування МПП 24 5. Загальна структура програми роботи МПП 27 5.1 Опис програм вводу, виводу 31 5.2 Опис програм обробки інформації 32 5.3 Оцінка верхньої фінітної частоти вхідного аналогового сигналу 33 6. Побудова блоку пам’яті. 34 6.1. Вибір і обґрунтування типу мікросхеми. 34 6.2.Виділення адресного простору для блоку памяті. 35 6.3. Опис визначення кількості мікросхем пам’яті в блоці. 37 6.4. Синтез схеми адресного дешифратора для блоку пам’яті. 39 7. Опис функціонального вузла 41 Аналіз результатів та висновки 45 Список використаної літератури 46 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 Термін “мікропроцесор”, звичайно, несе певну інформацію про пристрій, названий таким іменем. Це пристрій для обробки даних. На відміну від стандартного ЦП логічні схеми МП реалізовані на одній або декілька ВІС, а так як останній також називаються мікросхемами, то стає зрозумілим походження терміна “мікропроцесор”. Очевидно, що обробка даних – одна із головних функцій МП, яка включає як і маніпулювання так і обрахунок даних. Іншою функцією МП є управління системою. Схеми управління дозволяють декодувати і виконувати програми – набір команд для обробки даних. Робота мікропроцесора складається з наступних кроків: спочатку вибирається команда, потім логічна схема її декодує, після чого здійснюється виконання цієї команди. Також відбувається обмін інформацією з зовнішніми пристроями, які під’єднані до мікропроцесора. Мікропроцесори являють собою цифрові великі інтегральні схеми (ВІС), призначені для виконання простих операцій, інакше названих командами, що зчитуються і здійснюються послідовно з великою швидкістю. До числа внутрішніх схем мікропроцесора відносяться багаторозрядні регістри, рівнобіжні тракти даних, буфери для підключення зовнішніх пристроїв, багатофункціональні схеми, логічні схеми синхронізації і керування. Багатофункціональні схеми придназначені для реалізації простих арифметичних і логічних дій над двійковими числами, що знаходяться в регістрах процесора, і пересилок даних як усередині процесора, так і між ним і зовнішніми пристроями. Схеми синхронізації і керування задають порядок дій процесора, для виконання функцій синхронізації їм необхідні тактові імпульси, що постійно поступають. Розвиток інтегральної технології і схемотехніки цифрових електронних схем призвів до появи інтегральних мікросхем із великою і дуже великою ступенями інтеграції (ВІС і ДВІС), що містять на однім кристалі (в однім корпусі) декілька десятків тисяч, а в останніх розробках сотні тисяч елементарних транзисторів. На основі таких схем в останні роки вдалося створити мікропроцесори функціонально закінчені, що управляються збереженою в пам'яті програмою (здебільшого малорозрядні) пристрої опрацювання цифрової інформації, виконані у виді однієї або декількох ВІС або ДВІС. Мікропроцесорні засоби використовуються у виді мікропроцесорних комплектів інтегральних мікросхем, що мають єдине конструктивно-технологічне виконання і призначених для спільного застосування. Мікропроцесорний комплект крім самого мікропроцесора містить мікросхеми, що підтримують функціонування мікропроцесора і розширюють його логічні можливості. Мікроконтролер являє собою логічний автомат з високим ступенем детермінованості, який допускає небагато варіантів в його системному включенні. В пристроях управління об’єктами мікроконтролери розглядаються у вигляді сукупності апаратно-програмних засобів. При проектуванні мікроконтролерів треба вирішувати одну з найскладніших задач розробки: задачу оптимального розподілу функцій між апаратними засобами і програмним забезпеченням. Рішення такої задачі ускладнюється тим, що взаємоз’язок і взаємодія між апаратними і програмними засобами динамічно змінюються. 1. Синтез аналогової схеми фільтру Пристрій, 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; , ( – сталі величини. На Схемі 1. зображена функціональна схема аналогово фільтру, який задається рівнянням (1.1). ОП1 - інтегратор; ОП3 – інвертор; ОП4 - диференціатор; ОП2 - суматор (схема додавання-віднімання). Дана схема аналогово фільтру реалізована на активних елементах, тобто на операційних підсилювачах. (1.2) (1.3) (1.4) 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) (2.4) 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: (2.5) 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: (2.6) Застосувавши до нього вищевказані заміни отримаємо: (2.7) (2.8) (2.9) (2.10) Отже рівняння цифрового фільтру є нерекурсивним і виглядає наступним чином: (2.11) (2.12) Цифровий фільтр може бути реалізований як апаратурно, так і програмно. При апаратурній розробці необхідними схемними елементами є вузли, що реалізують перемножуючи, суматори і елементи затримки.На схемі 3 зображена структурна схема апаратної реалізації цифрового фільтра, який описується рівнянням (2.10). Дана структурна схема складається з суматора, який об’єднує три складові. Перша складова складається із елемента множення, який виконує операцію хі*а0. Друга складова включає елемент затримки і множення і виконує операцію хі-1*а1. Третя складова виконує операцію Zі*b0. 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 Напівпровідникова ВІС функціонально закінченого АЦП типу К1113ПВ1 призначена для застосування в електронній апаратурі в складі блоку аналогового вводу. Мікросхема виконує функцію 10-розрядного аналого-цифрового перетворення однополярного або біполярного вхідного сигналу з представленням результатів перетворення двійкового коду. Мікросхема К1113ПВ1 виготовлена в 18-вивідному герметичному мало керамічному корпусі типу 238.18-1 з вертикальним розміщенням виводів. Характеристики АЦП К1113ПВ1: Розрядність – 10. Час перетворення, 30 мкс. Похибка, зумовлена нелінійністю, (0,1% К1113ПВ1 – АЦП послідовного наближення, що містить в своєму складі наступні вузли: внутрішнє джерело опорної напруги, тактовий генератор, компаратор напруг, формувач сигналу готовності даних. АЦП має вихідні пристрої з трьома стабільними станами, що спрощує його спряження з сигналами МПП. Нижче подано схему даного АЦП: D1(D10 – цифрові виходи U2 – напруга живлення U1 – друга напруга живлення START – пуск АЦП IN – аналоговий вхід ZS – зсув нуля READY – готовність даних AGND – аналогова земля DGND – цифрова земля Схема 3. Мікросхема К1113ПВ1 Включення АЦП в режим однополярного сигналу здійснюється під’єднанням виводу 15 (зсув нуля) до 16 (цифрова земля). 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 одиниці. 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 до 10,24В і двополярний ( 5,12В. Встановлення АЦП у вихідний стан і запуск його в режим перетворення проводиться зовнішнім логічним сигналом «гашення перетворення». По закінченні перетворення АЦП виробляє сигнал «готовність даних», який означає, що на цифрові виходи поступила інформація. Запуск АЦП в режимі переривання здійснюється видачею 0 в один з розрядів каналу С паралельного інтерфейсу. По закінченні перетворення на вході “готовність даних” з’являється сигнал логічного 0, який інвертується і подається на вхід синхронізації С тригера. При цьому на його вихід Q подається сигнал логічної одиниці, який поступає на вхід запиту переривання IRQ0 KП. Все це можливе тільки в тому випадку, коли INTE=1 (сигнал дозволу переривання). МП після запиту переривання встановлює INTE=0 (заборонене переривання) і видається слово стану з INTA=1 (підтвердження переривання, тобто виконується машинний цикл переривання. На МП формується сигнал DBIN=1. Це означає, що МП читає з ШД деяку інформацію, яка не вибирається з пам’яті. В цей час КП формує і видає код команди CALL з заданою адресою і там виконується обробник переривань. По цій команді МП переходить на підпрограму обробки переривань. Нижче подана часова діаграма роботи ВІС К1113ПВ1: Запуск АЦП здійснюється подачею сигналу START , після закінчення перетворення подається сигнал READY ,на МП, що призводить до переривання. Під час виконання переривання у програмі здійснюється зчитування даних з портів А та В ППІ. У вихідному буфері дані знаходяться до тих пір поки не поступлять нові, відповідно до цього на часовій діаграмі (третій графік) розряди даних будуть наявні постійно. Запуск АЦП (сигнал Запуск) здійснюється через паралельний інтерфейс КР580ВВ55 (розряд 7 каналу С). ППІ використовується в режимі 0, сигнал “Готовність” поступає на вивід запиту переривання IR6 контролера переривання КР580ВН59. Схема 4. Структурна схема 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 коду і резисторної напруги. Для роботи в режимі з виходом по напрузі до ЦІС ЦАП К572ПА1 підключається зовнішній ДОН і операційний підсилювач (ОУ) з ціллю створення від’ємного зворотнього зв’язку (ВЗЗ), працюючого в режимі сумування струму. Електричні параметри даної мікросхеми наведені в таблиці 3. Схема 5. ВІС ЦАП К572ПА1А Нумерація і призначення виводів мікросхеми: 1 – аналоговий вихід 1; 2 – аналоговий вихід 2; 3 – загальний вивід; 4 – цифровий вхід 1 (СР); 5 –12 – цифрові входи 2-9; 13 – цифровий вхід 10 (МР); 14 – напруга джерела живлення; 15 – опорна напруга UREF; 16 – вивід резистора зворотнього зв'язку. Метод перетворення, що використовується в ІС К572ПА1А, передбачає сумування у відповідності з заданим значенням двійкового коду всіх розрядних струмів, зважених за двійковим законом і пропорційних значенню опорної напруги на виводі 15. Таблиця 1 Основні характеристики К572ПА1А Характеристика Не менше Не більше Число розрядів 10 ( Дифереренційна нелінійність (LD, % -0,1 0,1 Час встановлення вихідного струму tSі, мкс ( 5 Вихідний струм зміщення нуля IO0, мА ( 100 Абсолютна похибка перетворення в кінцевій точці шкали (FS, МР -30 30 Струм споживання ICC, мА ( 2 Значення струмів на виводах 1 і 2 в результаті цифро-аналогового перетворення визначаються за формулами: , де – значення двійкового розряду на цифровому вході , - інверсне значення, URЕF – значення опорної напруги. При вживанні джерела опорної напруги В з використання підключення резистора зворотнього зв’язку, розміщеного на кристалі, крок квантування мікросхеми складає 10мВ. Схема 6. 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 8 розрядів, тобто xn повинний виражатись одним байтом. Виходячи з цього, знайдемо, скільки розрядів займатиме результат yn . Для заданого рівняння (дискретизованого) цифрового фільтру у вигляді: (3.3.1) (3.3.2) 1< a0 ; 1 > а1 ; 1 > b0 Тоді результат перетворення АЦП в залежності від вхідного сигналу подамо у вигляді таблиць. Таблиця 2 Залежність вхідного сигналу і результату перетворення АЦП Вхід Код +Uxmax 1023 +Uxmax/2 511 0 0 Таблиця 3 Залежність цифрового входу yn і виходу після перетворення ЦАП Код Вихід ЦАП 1023 +Uxmax 511 +Uxmax /2 0 0 255×1023+255×1023+255×1023=260865( 20 біт ) (3.3.3) Відводимо по одному байту для представлення коефіцієнтів a,а1,b0. Отже для коефіцієнта a відводиться 8 розрядів. В свою чергу xn, xn-1 , xn-2 не можуть мати більше ніж 10 розрядів тому що така розрядність АЦП. Під добутки а0xn, а1xn-1, b0Zn-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 20 розрядів. Так як в нас ЦАП 10-ми розрядний то виводиться лише 10 старших розрядів, а решта 10 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. 7.Структура представлення даних У пам’яті всі дані розташовані з певної комірки в такій послідовності, як показано на Схемі 8. Під коефіцієнти a0, а1, b0 відводиться по одному байту, під змінні xn, xn-1, yn, Zn-1 – по десять розрядів, тому що така розрядність АЦП Кінцевий результат обчислень зсувається вправо до отримання 10-ти розрядів. Ці розряди записуються в пам’ять і виводяться на ЦАП. Одержана структура визначає формати виконання арифметичних операцій обчислення вихідного значення цифрового фільтра. 4.Структурна схема та алгоритм функціонування МПП 4.1 Опис структурної схеми МПП Для мікропроцесорних пристроїв характерна шинна структура, під якою розуміється те, що всі компоненти МПП під’єднані до системної шини. Структурна схема можливої реалізації проектованого МПП наступна: Схема 8.Структурна схема мікропроцесорного пристрою Як ми бачимо до складу МПП входять наступні елементи: МП, ПЗП, ТГ, СК, ОЗП, АЦП, ЦАП, СШ. Системна шина в свою чергу складається з ША, ШД та ШК. ША є 16-розрядною односпрямованою; ШД ( 8-розрядна двоспрямована; ШК ( набір окремих ліній, які мають свою напрямленість. МП в складі МПП виконує наступні функції: формує адреси команд; зчитує інформацію з зовнішніх пристроїв та пам’яті; виконує над нею арифметичні та логічні операції; аналізує результати і записує дані в пам’ять і зовнішні пристрої, функціонуючи при цьому під управлінням команд з деякої фіксованої множини; при необхідності записує результати в пам’ять; реагує на зовнішні сигнали. ТГ призначений для формування синхроімпульсів та приймає участь в прийомі та видачі керуючих сигналів забезпечуючи функціонування МП та інших МПП. ПЗП служить для постійного зберігання незмінної інформації необхідної для функціонування МПП (програма функціонування ЦФ ). ОЗП служить для тимчасового зберігання інформації, що використовується при розрахунках. СК призначений для формування певних керуючих сигналів (MEMR, MEMW, I/OR, I/OW, INTA). ППІ служить для обміну інформацією з зовнішніми пристроями (ЦАП і АЦП). АЦП отримує на вході МПП аналоговий сигнал та перетворює його в цифровий код. ЦАП здійснює зворотнє перетворення. Поступивший на його вхід двійковий код він перетворює у відповідний аналоговий сигнал. Отже МПП працює за таким принципом: сигнал поступає на аналоговий вхід АЦП. АЦП перетворює сигнал в двійковий код звідки через ППІ поступає до МП, де він обробляється. МП звертається до пам’яті для отримання нових команд та тимчасового збереження результатів. Отримавши результат, МП посилає двійковий код через ППІ на ЦАП, де код перетворюється у відповідний аналоговий сигнал, що поступає на вихід МПП. Крім того в склад МПП входять наступні допоміжні елементи: програмований контролер переривань; буферний регістр для виводу сигналів на ЦАП окремі логічні елементи; дешифратори. Таблиця 4. Позначення Опис Мікросхема МП Мікропроцесор КР580ВМ80 ГТІ генератор тактових імпульсів КР580ГФ24 СК системний контролер КР589ИР12 ШФ шинний формувач КР580ВА87 ППІ програмований паралельний інтерфейс КР580ВВ55 АЦП Аналогово-цифровий перетворювач К1113ПВ1 ЦАП Цифро-аналоговий перетворювач К572ПА1 ПКП Програмований контролер переривань КР580ВН59 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 асинхронний обмін інформацією за даними адресами з пам’яттю (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’яттю 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 зовнішніх пристроїв вводу/виводу. До переваг даного підходу можна віднести можливість використання різноманітних команд пересилання даних. Інший підхід використовує роздільне керування пам’яттю 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 адресний простір пам’яті буде максимальним (64К). ПЗП 0000H jmp 0071H 00D8H jmp 0300H 007EH Головна програма 0300H Обробник переривань Об’єм 32 Кілобайти ОЗП FC00H Xn FC02H a0 FC03H a1 FC04H b0 FC05H Xn-1 FC07H Zn-1 FC09H Yn FC0AH допоміжні … FFFF SP Об’єм 1 Кілобайт Схема. 9. Розподіл простору адрес в МПП обробки аналогового сигналу. Нижче приведені таблиці розподілу адресного простору схем пам’яті і зовнішніх пристроїв. Таблиця 5 Адреси комірок пам’яті (ОЗП) 1111100000000000b FС00h Мінімальна адреса 1111111111111111b ffffh Максимальна адреса Таблиця 6 Адреси комірок пам’яті (ПЗП) 0000000000000000b 0000h Мінімальна адреса 0111111111111111b 7аffh Максимальна адреса Таблиця 7 Адреси портів ППІ (АЦП) 00000000b 00h Порт А 00000001b 01h Порт В 00000010b 02h Порт С 00000011b 03h РКС Таблиця 8 Адреси портів ППІ (ЦАП) 11111100b fch Порт А 11111101b fdh Порт В 11111110b feh Порт С 11111111b ffh РКС Таблиця 9 Адреси портів ПКП 01111110b 7Еh А=0 01111111b 7Fh А=1 4.3 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 тактів. 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. Схема 10. Алгоритм функціонування МПП Так як в алгоритмі функціонування МПП є зациклення то в блок схемі немає потреби ставити блок кінця алгоритму, бо МПП подовжує працювати до тих пір поки не буде відключено подачу живлення. 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 1, в цьому режимі сигнал готовність даних надходить на порт С в ППІ і пізніше потупає на відповідний вхід контролера переривань, порт А і порт В – на ввід. ППІ, до якого підключений ЦАП 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 – 00D8h, запит – IR6, спосіб формування молодшого байту адреси підпрограми обробки переривання – XXXYYY00. Обнулення змінних ( xn-1, уn-1, ) 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 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 16. 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 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 11. 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 Основна програма функціонує згідно алгоритму. Вона починається з ініціалізації мікросхеми КР580ВВ55 для обміну з ЦАП і АЦП. Після того АЦП встановлюється (після гашення) в режим перетворення вхідного сигналу. ORG 100H mvi a,a ; занесення в пам’ять коефіцієнтів sta fc02h mvi a,b sta fc03h mvi a,c sta fc04h lxi sp,ffffh lxi h,fc00h ;очищення комірок пам’яті для xn-1 та yn-1 shld fc05h shld fc07h mvi a,0beh ;ініціалізація ППІ (АЦП) out 03h mvi a,0a4h ;ініціалізація ППІ (ЦАП) out ffh mvi A,DCH ; Програмування ПКП: Завантаження КСІ 1. out 07EH mvi A,00h ; Завантаження КСІ 2. out 07FH mvi 0efh ;маскування непотрібних запитів на переривання. out 07Fh lxi h, 2048 push h Work 5 mov 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 mvi a,0fh ;запуск АЦП out 03h ;Початок обробки інформації. ;визначення xna0 16 lhld fc00h 5 mov d,h 5 mov e,l 13 lda fc02h 17 call dmult 13 sta 0bh 16 shld fc0ch ;визначення xn-1a1 16 lhld fc05h 5 mov d,h 5 mov e,l 13 lda fc03h 17 call dmult 13 sta fc0eh 16 shld fc0fh ;визначення zn-1b0 16 lhld fc07h 5 mov d,h 5 mov t,l 13 lda fc04 17 call dmult 13 sta fc11h 16 shld fc12h ;визначення yn 13 lda fc0ah 5 mov b,a 16 lhld fc0bh 5 mov c,h 5 mov d,l ;в регістрах В, С, D - xna0 13 lda fc0bh 5 mov e,a 16 lhld fc0eh 17 call plus 13 lda fc10h 5 mov e,a 16 lhld fc11h 17 call plus ; в регістрах В, С, D - yn 5 mov a,b ;зсуваємо так щоб в регістрах В, С були 10 старших розрядів 4 rrc 5 mov b,a 5 mov a,c 4 rar 5 mov c,a 5 mov a,b 4 rrc 5 mov b,a 5 mov a,c 4 rar 5 mov c,a 5 mov a,b ; занесення 10 старших розрядів результату в комірки для yn 13 sta fc09h 5 mov a,c 13 sta fc0ah 16 lhld fc00h 16 shld fc05h ;занесення xn в комірку для xn-1 16 lhld fc09h 16 shld fc07h ;занесення xn-1 в комірку для xn-2 16 lhld

Курсова робота Архітектура комп'ютерів

17.07.2020 10:07-

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