· формируется сигнал установки системы в исходное состояние путем подачи на линию начальной установки интерфейса двух прямоугольных импульсов длительностью 30 мкС с интервалом 30 мкС;
· выполняется команда процессора СТОП.
В системе необходимо предусмотреть следующие линий запроса на внешние прерывания:
INT0 - отказ источника питания;
INT1 - сигнал Xа аварийного датчика ОУ;
INT2 - запрос от пульта управления (прерывание оператора);
INT3 - запрос от ЦВМ верхнего уровня.
Запросы на прерывания приведены в порядке убывания приоритетов (INT0 - высший приоритет). Система должна реагировать на запросы следующим образом:
INT0:
· вырабатывается сигнал установки системы в исходное состояние (см.п.1.2.3) ;
· выполняется команда СТОП.
INT1:
· на пульте управления включается аварийная сигнализация (световая с частотой 2Гц или звуковая с частотой 500Гц);
· на индикацию пульта выдается состояние двоичных датчиков х1, х2, х3, х4 и цифровой код NU1;
· выполняется команда СТОП.
INT2:
· выдается на индикацию значения следующих булевых переменных:
Þ функция f1,
Þ результат сравнения NU<=Q,
Þ значение выражения х1 & х2 & х3 & х4,
Þ значение выражения x1Úx2Úx3Úx4;
· выдается на индикацию значение сохраняемой в ПЗУ константы Q;
· организуется выход из прерывания на начало цикла управления.
INT3:
выдать в последовательный канал следующую информацию:
· код символа '!' ("Внимание!");
· двухзначный номер абонента (номер студента в списке группы);
· максимальное значение Y4, вычисленное за период от предыдущего сеанса связи до текущего цикла управления;
· минимальное значение Y4 за тот же период;
· код символа '#' ("Конец передачи").
Кроме перечисленных, в системе могут использоваться прерывания от ВУ, обеспечивающих связь с ОУ, системного таймера и канала последовательного обмена.
Программное обеспечение системы разрабатывается на языке Ассемблера соответствующего микропроцессора (микро-ЭВМ) и включает следующие основные модули:
· модуль начальной инициализации системы;
· модуль управления;
· подпрограммы обслуживания прерываний, в том числе драйвер последовательного канала;
· программа МОНИТОР.
1.4.1. Модуль начальной инициализации должен включать в себя тест системы процедуры загрузки управляющих слов в программируемые контроллеры и установку индикаторов пульта в исходное состояние.
1.4.2. Модуль управления реализует цикл управления, описанный в п. 1.2.
1.4.3. Подпрограммы обслуживания прерываний обеспечивают реакцию системы на внешние события согласно алгоритмам, приведенным в п. 1.3
1.4.4. Программа МОНИТОР должна обеспечивать доступ к регистрам процессора и ячейкам памяти со стороны отладочного пульта, возможность запуска программ в пошаговом или автоматическом режиме, формирование и аппаратное отслеживание одной точки останова.
Задания на курсовой проект, приведенные в разделе 4, включают в себя некоторый набор исходных данных и ограничений для проектирования управляющей ЦВМ. Все варианты задания сведены в таблицу 1. Строка таблицы представляет один вариант задания, причем номер варианта определяется номером группы (1..2) и порядковым номером студента по списку группы (1..25).
Задание определяет:
· базовый микропроцессор (микро-ЭВМ), на основе которого требуется построить управляющую ЦВМ. Это не исключает возможности применения БИС других серий, например, для реализации контроллеров прерываний, ПДП, последовательного обмена и др.;
· алгоритм управления определяется в задании видом функций f1 и f2, длительностями управляющих сигналов t1, t2, t3. В строках табл.1 имеются ссылки на таблицы 2 и 3, и которых и определены параметры f1, f2, t1, t2, t3. Для четных вариантов задания необходимо при срабатывании аварийного датчика (INT1) сформировать на пульте аварийную сигнализацию зуммером (500Гц), а для нечетных вариантов - светодиодом (2Гц);
· типы БИС, на которых должны быть реализованы блоки ПЗУ и ОЗУ, заданы в табл. 1.
В курсовом проекте предлагается следующий состав и порядок выполнения этапов:
1. Расшифровка и анализ задания.
2. Разработка процессорного модуля, интерфейса и уточненной структурной схемы.
3. Разработка подсистемы памяти.
4. Разработка подсистемы ввода/вывода.
5. Разработка подсистемы прерываний.
6. Разработка подсистемы ПДП[3].
7. Разработка отладочного пульта.
8. Разработка программного обеспечения.
9. Оформление проекта.
По номеру группы и порядковому номеру в списке группы следует выбрать строку табл.1, а также указанные в ней строки табл. 2, 3, выписать их содержимое. Изучить общую структуру системы и проанализировать возможность ее реализации на заданных БИС. Если в процессе предварительного анализа будут замечены противоречия в задании, например - несоответствие параметров БИС микро-ЭВМ и памяти, то следует скорректировать задание - самостоятельно или по согласованию с руководителем.
При реализации УМПС на базе однокристальной микроЭВМ следует прежде всего определить, следует ли использовать внешние ОЗУ и/или ПЗУ или ограничится ресурсами кристалла. С учетом принятого решения разрабатывается системный интерфейс, включающий средства подключения внешней памяти, подсистемы ввода/вывода других элементов УМПС.
Интерфейс проектируемой УМПС на базе однокристальной микропроцессора определяется типом заданного МП и практически не оставляет выбора при разработке. Поэтому этап проектирования интерфейса в этом случае сводится к изучению процедур управления системной шиной со стороны заданного МП.
Результатом разработки интерфейса должны быть:
- список линий интерфейса, их назначение и мнемоническое обозначение;
- алгоритмы основных процедур интерфейса (Чтение, Запись, Прерывание, ПП) - в форме ГСА или качественных временных диаграмм.
На этапе уточнения обобщенная структурная схема УМПС следует:
· изобразить все модули, входящие в состав МПС, в том числе полный набор УВВ, контроллеров прерываний, ПДП, селекторы адреса и т.п., пульты;
· показать состав линий магистрали, поступающих на каждый модуль и связь между модулями;
· произвести предварительное распределение адресного пространства системы, назначив адреса ОЗУ, ПЗУ и регистрам всех ВУ. Распределение адресов между ОЗУ и ПЗУ может уточняться при разработке ПО.
Результатами этапа должны быть:
- уточненная структурная схема УМПС;
- карта распределения адресного пространства.
Подсистема памяти разрабатываемой МПС включает в себя модуль ОЗУ и модуль ПЗУ, доступ к которым осуществляется по системной магистрали. Исходные данные для разработки ОЗУ и ПЗУ определены в таблице 1, где указаны типы применяемых микросхем.
Требуется разработать принципиальные схемы ОЗУ и ПЗУ с учетом особенностей функционирования заданных микросхем и схему селектора адресов, вырабатывающую сигналы выборки кристалла для модулей памяти с учетом распределения адресного пространства, принятого в п. 2.2, причем схема селекции может включать в себя селекторы ВУ, если память и ВУ функционируют в едином адресном пространстве.
Если в УМПС используются БИС динамического ОЗУ, то необходимо предусмотреть схему регенерации памяти. Для этого можно воспользоваться серийной БИС контроллера динамического ОЗУ (например, К1818ВТ03) или разработать схему управления на СИС. В УМПС на базе Z80 целесообразно использовать встроенный контроллер регенерации.
Результатом проектирования подсистемы памяти должны быть:
- принципиальная электрическая схема ОЗУ;
- принципиальная электрическая схема ПЗУ
- принципиальная электрическая схема селектора адреса.
2.4.1. В разрабатываемой МПС должна быть предусмотрена следующая номенклатура ВУ:
1) устройство ввода информации с цифровых датчиков x1, x2, x3, x4;
2) устройство ввода информации с аналогового датчика NU1;
3) устройство ввода информации с аналогового датчика NU2;
4) устройство ввода информации с аналогового датчика NU3;
5) устройство ввода константы К с пульта оператора;
6) устройство вывода цифрового управляющего сигнала y1;
7) устройство вывода цифрового управляющего сигнала y2;
8) устройство вывода цифрового управляющего сигнала y3;
9) устройство вывода 8-разрядного кода Y4 на ЦАП;
10) устройство вывода значений x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3 на светодиодную индикацию пульта оператора;
11) устройство вывода кода NU1 на индикацию пульта оператора;
12) устройство вывода кода Y4 на индикацию пульта оператора;
13) устройство вывода аварийной сигнализации на пульт оператору.
Кроме того, к средствам ввода/вывода можно отнести управляющие регистры и регистры состояния контроллеров прерываний, ПДП, последовательного обмена, о которых будет сказано ниже. Каждое из перечисленных выше устройств должно получить свой адрес в едином адресном пространстве или в пространстве ввода/вывода. При этом следует учесть, что устройства 1..4, 6..9 относятся к ВУ объекта управления, а 5, 10..13 - к пульту оператора. В качестве средств ввода/вывода можно использовать многорежимные буферные регистры или специальные интерфейсные БИС, входящие в базовую серию или другие серии, совместимые с базовой (например, БИС КР580ВВ55).