Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “ (стр. 1 из 5)

Курский государственный технический университет

Кафедра вычислительной техники

Методические указания

к курсовому проекту по дисциплине

“Микропроцессорные системы”

Проектирование управляющей микроЭВМ

Курск – 1999 г.

Составитель А.П.Жмакин

Методические указания к курсовому проекту по дисциплине "Микропроцессорные системы". Курский государственный технический университет, 1999. 19 с.

Предназначены для студентов, обучающихся по специальности 22.01 - "ЭВМ, комплексы, системы и сети".

Рецензент :

Редактор :

Подписано в печать ____________. Формат 60*84 1/16.

Бумага для множительных аппаратов. Печать офсетная.

Усл.печ.л. _____. Уч.-изд.л. _____. Тираж 100 экз.

Заказ _______. Бесплатно.

Курский государственный технический университет.

Подразделение оперативной полиграфии Курского государственного технического университета

Адрес: 305039 Курск, ул. 50 лет Октября, 94

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ.................

1.1. Общая структура разрабатываемой ЦВМ.........................................

1.2. Алгоритм управления объектом..........................................................

1.3. Реакция системы на внешние события.................................................

1.4. Общая структура программного обеспечения...................................

1.5. Структура задания...............................................................................

2. ЭТАПЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ. СОДЕРЖАНИЕ ЭТАПОВ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ..................................................

2.1. Расшифровка и анализ задания.........................................................

2.2. Разработка процессорного модуля, интерфейса и уточненной структурной схемы..........................................................................................................

2.3. Разработка подсистемы памяти.........................................................

2.4. Разработка подсистем ввода/вывода, прерываний и ПДП...............

2.5. Разработка отладочного пульта........................................................

2.6. Разработка программного обеспечения............................................

3. Задания..................................................................................................

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

АЦП	- аналого-цифровой преобразователь
БИС	- большая интегральная схема
ВУ	- внешнее устройство
ГСА	- граф-схема алгоритма
ЗУ	- запоминающее устройство
КПО	- контроллер параллельного обмена
КПДП	- канал прямого доступа в память
МП	- микропроцессор
МПС	- микропроцессорная система
ОЗУ	- оперативное запоминающее устройство
ОП	- отладочный пульт
ОУ	- объект управления
ПДП	- прямой доступ в память
ПЗУ	- постоянное запоминающее устройство
ПМ	- процессорный модуль
ПО	- программное обеспечение
РОН	- регистр общего назначения
СИС	- схема средней степени интеграции
УВВ	- устройство ввода/вывода
УМПС	- управляющая микропроцессорная система
ЦАП	- цифро-аналоговый преобразователь

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проектирования по курсу "Микропроцессоры и микропроцессорные системы" является:

· обобщение, закрепление и углубление знаний по дисциплинам, связанным с проектированием средств ВТ: "Схемотехника", "Теория и проектирование ЭВМ и С", "Основы проектирования микропроцессорных устройств";

· формирование навыков разработки и оформления текстовой и графической технической документации;

· развитие навыков устных сообщений по содержанию технического проекта.

Содержанием курсового проекта является разработка микропроцессорной управляющей ЦВМ, реализующей заданные взаимодействия с объектом управления (ОУ) и разработка программных средств системы, обеспечивающих выполнение заданного алгоритма управления.

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1.1. Общая структура разрабатываемой ЦВМ

1.1.1. Управляющая ЦВМ проектируется на базе однокристального микропроцессора или однокристальной микро-ЭВМ и включает в себя следующие основные устройства:

· процессорный модуль;

· память, состоящую из ОЗУ и ПЗУ;

· устройства параллельного ввода/вывода для связи с ОУ;

· блок последовательного канала для связи с ЭВМ верхнего уровня;

· программируемый системный таймер;

· контроллер прерываний;

· контроллер прямого доступа в память^[1];

· пульт управления;

· отладочный пульт.

1.1.2. Все модули (устройства) системы объединяются интерфейсом (магистралью), требования к которому определяются заданным типом микропроцессора (микро-ЭВМ).

Обмен данными по интерфейсу может осуществляться как в едином адресном пространстве, так и в разделенном с помощью управляющих сигналов обращения к ЗУ и ВУ.

1.1.3. Процессорный модуль включает в себя микропроцессор (микроЭВМ) и, при необходимости, дополнительные БИС (СИС), обеспечивающие реализацию вспомогательных функций (тактовый генератор, шинные формирователи, регистры-защелки и др.).

1.1.4. Устройства ввода для связи с ОУ должны обеспечить ввод в ПМ значений x₁, x₂, x₃, x₄ двоичных датчиков, а так же 8-разрядных двоичных кодов NU₁, NU₂, NU₃, принимаемых с выходов АЦП. Сигнал датчика аварийной ситуации x_a воспринимается только подсистемой прерываний.

Устройства вывода на ОУ должны обеспечить выдачу двоичных управляющих воздействий y₁, y₂, y₃ определенной длительности и кода управляющего напряжения Y₄ - 8-разрядного двоичного вектора на вход ЦАП.

В структуру ОУ входит устройство, принимающее массив данных из ПЗУ (ОЗУ) в режиме прямого доступа в память[2] (ПДП). Запрос на ПДП возникает асинхронно по отношению к процедуре управления.

1.1.5. Пульт управления должен обеспечивать ввод в ПМ значения 8-разрядной двоичной константы К, ввод двоичного значения сигнала "СТОП", формирование сигнала начальной установки системы, вывод на светодиодную индикацию значений x₁, x₂, x₃, x₄, y₁, y₂, y₃, NU₁, Y₄. Кроме того, необходимо предусмотреть светодиод или зуммер аварийной сигнализации.

1.1.6. Системный таймер должен обеспечить отсчет временных задержек, реализуемых при работе алгоритма управления.

1.1.7. Блок последовательного обмена предназначен для передачи на ЦВМ верхнего уровня информации о состоянии процесса управления. По запросу со стороны "центральной" ЦВМ разрабатываемая УЦВМ должна обеспечить выдачу по последовательному каналу кадра, содержимое которого приведено в п. 1.3 (прерывание INT3). Передача информации с верхнего уровня на нижний не предусмотрена.

1.1.8. Контроллер прерываний обеспечивает фиксацию запросов на прерывания от различных источников (см. п. 1.3) и дисциплину обслуживания запросов.

В подсистеме векторного прерывания контроллер формирует код команды вызова, а при наличии в системе радиального входа запроса на прерывания - код состояния регистра запросов.

1.1.9. Отладочный пульт предназначен для подключения к системе только в процессе ее отладки (поиска неисправностей) и должен обеспечивать доступ к ячейкам памяти, портам ввода/вывода. Кроме того, с помощью отладочного пульта должна быть обеспечена возможность пошаговой и/или потактовой работы системы. Управление в процессе отладки обеспечивает программа МОНИТОР, хранящаяся в системном или "теневом" ПЗУ.

1.2. Алгоритм управления объектом

1.2.1. Для формирования управляющего воздействия y₁ снимается информация с цифровых датчиков x₁, x₂, x₃, x₄ и вычисления значения булевой функции f₁(x₁, x₂, x₃, x₄).

При единичном значении f₁ вырабатывается управляющий сигнал y₁=1 длительностью t₁. Это значит, что через t₁ после выдачи y₁=1 необходимо выработать y₁=0.

1.2.2. При обработке информации с аналоговых датчиков ПМ принимает коды NU₁, NU₂ с выходов АЦП и код константы К с тумблерного регистра пульта управления. Далее вычисляется значение функции NU=f₂(NU₁, NU₂, K) и сравнивается с константой Q, хранящейся в ПЗУ. В зависимости от результатов сравнения вырабатывается (аналогично y₁) один из двух двоичных управляющих сигналов y₂ или y₃ заданной длительности по следующему правилу:

если NU < Q, то выдать у₂ длительностью t₂, иначе выдать у₃ длительностью t₃.

Далее формируется управляющее воздействие Y₄, для чего с АЦП вводится значение NU₃ и производится вычисление по формуле

Y₄= 4´NU₃,

а значение Y₄ в виде 8-разрядного кода выдается на вход ЦАП.

Все двоичные переменные и константы, участвующие в вычислениях: NU₁, NU₂, NU₃, K, Q, Y₄ рассматриваются как целые без знака.

1.2.3. После выдачи всех управляющих воздействий проверяется состояние тумблера "СТОП" на пульте управления. Если СТОП=0, цикл управления начинается с начала, иначе выполняется процедура останова системы, включающая следующие действия: