Найменування схеми

Найменування схеми визначається її видом і типом, а шифр схеми складається з літери, яка визначає вид схеми, і цифри, яка визначає її тип. Наприклад, схема електрична принципова має шифр Е3.

Елементи схеми

Всі елементи на схемі повинні бути визначені однозначно. Для цього дані про елементи записують в таблицю, яку заповнюють зверху вниз і роз-міщують на першому аркуші, або виконують у вигляді самостійного документа на форматі А4. Кожний елемент схеми повинен мати позиційне позначення, яке включає в себе позначення літерою та порядковий номер. Наприклад, позначення літерою: резистор – R, конденсатор – С, котушка індуктивності – L, амперметр – А, вольтметр – V, генератор – Г, діод напівпровідниковий – Д, дросель – Др, кнопка – Кн, прилад електронний – Л, двигун – М, запобіжник – Пр, реле – Р, тріод напівпровідниковий – Т, трансформатор – Тр і т.д. Позиційне позначення виконують поряд з умовним знаком праворуч від нього або над ним. Порядкові номери призначаються відповідно до послідовності розташування елементів зверху вниз і зліва направо. Елементи записують в таблицю в порядку розташування їх в додатку до ГОСТ 2.702-75. У межах кожної групи елементи розташовують в порядку збільшення їх позиційних номерів. Елементи одного типу з однаковими електричними параметрами, які мають на схемі послідовні порядкові номери, допускається записувати у графі «Поз.» в один рядок, за типом, наприклад, Сı…Сn, а у графі «Кол.» – загальну кількість таких елементів.

16, 24 Билет

1 Типи мікроконтролерів. Опис ядра

Якщо представити всі сучасні мікроконтролери то можна розділити на наступні основні типи:

• Вбудовувані (embedded) 8-розрядні МК;

• 16 і 32-розрядні МК;

• Цифрові сигнальні процесори.

Промисловістю випускаються дуже широка номенклатура вбудованих МК. У них всі необхідні ресурси (пам'ять, пристрої введення-виведення і т.д.) розташовуються на одному кристалі з процесорним ядром. Якщо подати харчування і тактові імпульси на відповідні входи МК, то можна сказати, що він як би «оживе» і з ним можна буде працювати. Зазвичай МК містять значну кількість допоміжних пристроїв, завдяки чому забезпечується їх включення в реальну систему з використанням мінімальної кількості додаткових компонентів. До складу цих МК входять:

• Схема початкового запуску процесора (Reset);

• Генератор тактових імпульсів;

• Центральний процесор;

• Пам'ять програм (E(E)PROM) і програмний інтерфейс;

• Засоби введення/виводу даних;

• Таймери, що фіксують кількість командних циклів.

Загальна структура МК показана на мал. 1.1. Ця структура дає уявлення про те, як МК зв'язується з зовнішнім світом. Більш складні вбудовувані МК можуть додатково реалізовувати наступні можливості:

• Вбудований монітор/налагодження програм;

• Внутрішні засоби програмування пам'яті програм (ROM);

• Обробка переривань від різних джерел;

• Аналоговий введення/виводу;

• Послідовний ввід/вивід (синхронний та асинхронний);

• Паралельний ввід/вивід (включаючи інтерфейс з комп'ютером);

• Підключення зовнішньої пам'яті (мікропроцесорний режим).

Всі ці можливості значно збільшують гнучкість застосування МК і роблять більш простим процес розробки систем на основі. Деякі МК (особливо 16 - і 32 біт) використовують тільки зовнішню пам'ять, яка включає в себе як пам'ять програм (ROM), так і деякий обсяг пам'яті даних (RAM), необхідний для даного застосування. Вони застосовуються в системах, де потрібен великий обсяг пам'яті і відносне не велика кількість пристроїв (портів введення/виводу. Типовим прикладом застосування такого МК з зовнішньої пам'яттю є котроллер жорсткого диску (HDD) з буферної кеш-пам'яттю, який забезпечує проміжне зберігання і розподіл великих обсягів даних (порядку декількох мегабайт). Зовнішня пам'ять дає можливість такого мікроконтролеру працювати з більш високою швидкістю, ніж вбудований МК. Цифрові сигнальні процесори (DSP) - відносно нова категорія процесорів. Призначення DSP полягає в тому, щоб отримувати поточні дані від аналогової системи, обробляти дані і формувати відповідний відгук у реальному масштабі часу. Вони зазвичай входять до складу систем, використовуючись як пристроїв керування зовнішнім обладнанням, і не призначені для автономного використання.

 Ядро микроконтроллеров AVR выполнено по усовершенствованной RISC-архитектуре (enhanced RISC). Арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее все вычисления, подключено непосредственно к 32 рабочим регистрам, объединенным в регистровый файл. Благодаря этому АЛУ выполняет одну операцию (чтение содержимого регистров, выполнение операции и запись результата обратно в регистровый файл) за один машинный цикл. Практически каждая из команд (за исключением команд, у которых одним из операндов является 16-разрядный адрес) занимает одну ячейку памяти программ.

В микроконтроллерах AVR реализована Гарвардская архитектура, которая характеризуется раздельной памятью программ и данных, каждая из которых имеет собственные шины доступа к ним. Такая организация позволяет одновременно работать как с памятью программ, так и с памятью данных. Разделение шин доступа позволяет использовать для каждого типа памяти шины различной разрядности, причем способы адресации и доступа к каждому типу памяти также различны.

Еще одним решением, направленным на повышение быстродействия, является использование технологии конвейеризации. Конвейеризация заключается в том, что во время исполнения текущей команды производится выборка из памяти и дешифрация кода следующей команды. Причем длительность машинного цикла микроконтроллеров AVR составляет всего один период тактового генератора.

Файл регистров быстрого доступа содержит 32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения связанных непосредственно с ALU. За один тактовый цикл из файла регистров выбираются два операнда, выполняется операция и результат вновь возвращается в файл регистров.

Шесть из 32 регистров могут быть использованы как три 16-разрядных регистра указателя косвенной адресации адресного пространства данных, обеспечивающие эффективное вычисление адресов. Один из этих указателей адреса используется, также, как указатель адреса для функции непрерывного просмотра таблиц. Эти 16-разрядные дополнительные регистры обозначаются как X-регистр, Y-регистр и Z-регистр.

В дополнение к операциям с регистрами, регистровый файл может использоваться и для обычной адресации памяти. Это объясняется тем, что файл регистров располагается по 32 младшими адресами пространства данных, и к ним можно обращаться, как к обычным ячейкам памяти.