2. Структура микропроцессорной системы

Рассмотрим МПС основанную на принстонской архитектуре, которая содержит объединенные общей магистралью МП, память, модуль ввода/вывода и контроллеры внешних устройств. В качестве внешних устройств могут быть клавиатура, объекты управления, дисплей и т. д. (рис. 8). Рассмотрим в отдельности составные блоки МПС.

Рис. 8. Структурная схема микропроцессорной системы

2.1. Модуль питания

При разработке электронно-вычислительных средств (ЭВС) и ЭВМ необходимо обеспечить автоматический перевод на пониженное энергопотребление в периоды неактивности. В настоящее время существует две системы управления питанием.

АРМ (Advanced Power Management – набор функций, позволяющий программам управлять параметрами энергопотребления персонального компьютера) которая, поддерживается практически всеми системами, начиная с систем на базе процессоров 386 и 486;

ACPI (Advanced Configuration and Power Interface – усовершенствованный интерфейс конфигурации и управления питанием). Впервые выпущенный и разработанный совместно компаниями Hewlett-Packard, Intel, Microsoft, Phoenix и Toshiba. Данный система определяет общий интерфейс для обнаружения аппаратного обеспечения, управления питанием и конфигурации системной платы и устройств, используемая во всех новых ЭВМ и ЭВС начиная с 1998 года. Отличие между этими системами следующее:

- в АРМ основная роль управления питанием отводится аппаратному обеспечению;

- в ACPI – управление питанием отводится программному обеспечению и BIOS, что упрощает настройку системы и работу с ней.

С помощью ACPI определяется стандартный метод для управления питанием компьютера. В предыдущей системе управления питанием АРМ основное внимание уделялось энергопотреблению процессора, жесткого диска и монитора. ACPI контролирует не только энергопотребление, но и конфигурацию устройств Plug and Play. При использовании ACPI конфигурирование устройств Plug and Play и управление энергопотреблением осуществляется на уровне операционной системы, а не с помощью программы установки параметров BIOS.

Система ACPI подключает и конфигурирует устройства по мере их использования (дисководы CD-ROM, сетевые адаптеры, жесткие диски и принтеры).

Интерфейс ACPI организуется путём размещения в определённой области оперативной памяти нескольких таблиц, содержащих описание аппаратных ресурсов и программных методов управления ими. Каждый тип таблицы имеет определённый формат, описанный в спецификации. Кроме того, таблицы, содержащие методы управления устройствами и обработчики событий ACPI, содержат код на языке AML (ACPI Machine Language).

При проектировании МПС с использованием МК и сигнальных процессоров, где напряжение питания может оказаться ниже оптимального. В качестве источников питания могут использоваться батареи, выпрямители переменного тока с фильтрами, генераторы постоянного тока.

Чтобы сгладить возможные броски напряжения, особенно в схемах с общим питанием для микросхем и моторов, параллельно питающим линиям включают электролитический конденсатор 100-1000 мкФ (C1), который обычно дополняют керамическим конденсатором около 0,1 мкФ (C2) для фильтрации высокочастотных и среднечастотных помех (рис 9). Этот конденсатор обеспечит повышенный выходной ток при переходных процессах.

Для того чтобы развязать питание моторов и микросхем, в положительную линию питания МК включают диод, например, 1N4001 или 1N4004.

Среди МК и МП существуют микросхемы, имеющие двойное питание: цифровое и аналоговое. К таким микросхемам относятся, например, ATmega8535, ATmega8 и ATtiny26. В стандартном включении выводы цифрового и аналогового питания соединяют между собой. Выводы GND уже замкнуты внутри МК через сопротивление 0,7 Ом, и их обычно просто соединяют с "землей" (рис. 10).

Рис. 9. Схема включения конденсаторов С1 и С2

Рис. 10. Схема включения конденсаторов С1 и С2

Керамические конденсаторы С1 и С2 емкостью 0,1 мкФ располагают максимально близко к выводам ИС. Если у МК нет вывода аналогового питания, то вместо двух, включают один конденсатор, и нет катушки индуктивности.