- •Основы микропроцессорной техники
- •В.И. Енин
- •В.И. Енин
- •Введение
- •После изучения дисциплины необходимо знать
- •После изучения дисциплины необходимо уметь
- •В.1. Роль и место курса “Микропроцессорная техника” в учебном процессе
- •1. Микропрограммные автоматы
- •После изучения главы необходимо знать
- •1.1. Автомат без памяти
- •1.2. Микропрограммный автомат
- •1.2.1. Автомат с памятью
- •1.2.2. Микропрограммный автомат в системе управления
- •1.2.3. Структурный автомат
- •1.3. Схемная реализация микропрограммных автоматов
- •2. МикропрограмМируемые контроллеры и микропроцессоры
- •После изучения главы необходимо знать
- •2.1. Блок микропрограммного управления
- •2.2. Блок обработки цифровых данных.
- •3. Принципы организации эвм
- •После изучения главы необходимо знать
- •3.1. Выполнение команд в эвм
- •Система команд и методы адресации
- •Подпрограммы
- •3.2. Общие принципы организации ввода-вывода
- •3.2.1. Программный режим ввода-вывода
- •3.2.2. Обмен информацией в режиме прерывания программы
- •3.2.3. Прямой доступ к памяти
- •3.2.4. Подключение внешних устройств
- •4. Архитектура однокристального микропроцессора
- •После изучения главы необходимо знать
- •4.1. Архитектура микропроцессора к580ик80а
- •4.1.1. Формат команд микропроцессора к580ик80а
- •4.1.2. Методы адресации микропроцессора к580ик80а
- •4.1.3. Команды безусловной и условной передач управления
- •4.1.4. Примеры команд процессора к580ик80а
- •4.2. Организация обмена в однокристальных микроЭвм
- •4.2.1. Функционирование микропроцессора
- •4.2.2. Подключение озу и регистров внешних устройств
- •5. Системы счисления и арифметические операции над числами
- •После изучения главы необходимо знать
- •5.1. Системы счисления для представления чисел в эвм
- •5.2. Представление в эвм целых двоичных чисел без знака
- •5.3. Представление в эвм целых чисел со знаком
- •5.3.1. Представление чисел со знаком в прямом коде
- •5.3.2. Представление чисел со знаком в дополнительном коде
- •5.3.3. Особенности выполнения сложения двоичных чисел без знака и со знаком
- •1. Примеры сложения чисел без знака.
- •2. Примеры сложения чисел со знаком.
- •5.4. Двоично-десятичная система представления чисел
- •5.5. Представление чисел в формате с плавающей точкой
- •Примеры представления чисел типа single
- •Примеры представления чисел типа real
- •6. Семейство процессоров х86
- •После изучения главы необходимо знать
- •6.1. Архитектура процессора 8086
- •Регистры процессора
- •Инструкции процессора
- •Сегментация памяти
- •Методы адресации
- •Распределение памяти
- •Прерывания
- •Функционирование
- •6.2. Процессоры 80286
- •Реальный режим
- •Защищенный режим
- •Прерывания
- •Регистр состояния задачи
- •Некоторые особенности функционирования
- •Функциональная схема pc at
- •7. Шина isa и интерфейсы сопряжения с устройствами управления
- •После изучения главы необходимо знать
- •7.1. Конструкция шины isa
- •Выводы шины isa
- •Распределение адресов на системной плате ат
- •Циклы магистрали
- •Прямой доступ к памяти
- •Регенерация памяти
- •Основные электрические характеристики линий isa
- •7.2. Проектирование устройств сопряжения для шины isa
- •7.2.1. Селекторы (дешифраторы) адреса
- •7.2.2. Операционная часть интерфейса
- •7.2.3. Микросхемы для построения интерфейсов Условные графические обозначения элементов цифровой техники
- •7.2.4. Микросхемы приемопередатчиков сигналов магистрали
- •Микросхемы селекторов адреса выходных регистров
- •8. Интерфейс centronics
- •После изучения главы необходимо знать
- •8.1. Порядок обмена по интерфейсу Centronics
- •8.2. Программируемый параллельный интерфейс ( ппи)
- •9. Обмен данными по интерфейсу rs-232
- •После изучения главы необходимо знать
- •9.1. Назначение линий связи rs-232
- •9.2. Подключение модема к rs-232
- •9.3. Подключение терминалов к rs-232
- •9.4. Подключение удаленных объектов управления
- •9.5. Назначение портов rs-232
- •10. Отсчёт реального времени в эвм
- •После изучения главы необходимо знать
- •10.1. Программируемый таймер
- •10.1.1. Режимы работы таймера
- •10.1.2. Таймер на системной плате ibm pc
- •10.2. Программируемый контроллер прерываний
- •10.2.1. Режимы работы пкп
- •10.2.2. Программирование пкп
- •10.3. Прерывания в ibm pc
- •10.3.1. Векторы прерывания
- •10.3.2. Прерывания bios и dos
- •10.3.3. Написание собственных прерываний
- •10.4. Отсчёт реального времени в эвм
- •10.5. Процедуры и функции для работы с прерываниями
- •После изучения главы необходимо знать
- •11.1. Архитектура 32-разрядных процессоров
- •11.1.1. Регистры процессора
- •11.1.2. Организация памяти
- •11.1.3. Режимы адресации
- •11.1.4. Ввод и вывод
- •11.1.5. Прерывания и исключения
- •11.1.6. Процессоры Pentium
- •11.2. Страничное управление памятью
- •11.3. Кэширование памяти
- •Кэш прямого отображения
- •Ассоциативный кэш
- •12. Однокристальные микроконтроллеры
- •После изучения главы необходимо знать
- •12.1. Однокристальный микроконтроллер к1816
- •12.2. Avr микроконтроллеры
- •12.3. Процессоры обработки сигналов
- •12.3.1. Однокристальный цифровой процессор обработки
- •12.3.2. Цифровые процессоры обработки сигналов (цпос)
- •13. Промышленное оборудование для цифровых систем управления
- •После изучения главы необходимо знать
- •13.1. Оборудование для централизованных систем управления
- •13.1.1. Персональные компьютеры для целей управления
- •13.1.2. Промышленные рабочие станции
- •13.1.3. Шасси для ibm совместимых промышленных компьютеров
- •13.1.4. Модульные промышленные компьютеры mic-2000
- •13.1.5. Процессорные платы
- •13.1.6. Устройства для сбора данных и управления
- •13.2. Оборудование для распределенных систем сбора данных и управления
- •13.2.1. Модули удаленного сбора данных и управления adam-5000
- •13.2.2. Модули удаленного сбора данных и управления adam-4000
- •13.3. Прикладное программное обеспечение
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Оглавление
- •Системы счисления и арифметические
После изучения главы необходимо знать
основную номенклатуру цифровых устройств, предназначенных для сбора данных и управления,
назначение, использование и области применения устройств.
Одной из наиболее продвинутых фирм в России на рынке оборудования для автоматизации технологических процессов является фирма Advantech, на примере которой рассмотрим номенклатуру изделий более подробно. Все выпускаемое оборудование можно условно разделить на группы по назначению и области применения.
13.1. Оборудование для централизованных систем управления
13.1.1. Персональные компьютеры для целей управления
Они выполняются в виде плоского устройства с вмонтированным монохроматическим или цветным жидкокристаллическим индикатором на основе активной матрицы, которая занимает всю переднюю панель. Предлагается большая номенклатура устройств с различной комбинацией типов процессоров, индикаторных панелей и интерфейсов. В их основе лежит высокоинтегрированные одноплатные компьютеры на базе различных процессоров от Pentium ММХ до Intel 386SX-40. Они имеют отсеки для установки накопителей на магнитных дисках , интерфейсы для подключения НГМД и НЖМД, приводы CD-ROM, несколько последовательных и параллельный порт, выход для подключения внешней клавиатуры. Для расширения функциональных возможностей снабжаются гнездами расширения PCI или ISA плат и имеют контроллер сети Ethernet. Могут быть оснащены сенсорным экраном. При монтаже вставляются в раму. Типичные размеры от 375*285*93мм до 197*142*63мм.
13.1.2. Промышленные рабочие станции
П ромышленная рабочая станция представляет собой ЭВМ с клавиатурой, размещенные в едином корпусе и удовлетворяющие требованиям на защиту от вредных внешних условий среды: пыли, влаги, доступу посторонних лиц, введению инородных тел. Станции предназначены для применения в заводских цехах при монтаже в стойки. Для дешевизны часто используют в качестве индикатора электронно-лучевые трубки. Клавиатура встраивается в переднюю панель. Станция выполнена на основе расширительной объединительной платы, имеющей до 10 слотов разных типов (ISA,PCI, CPU) для подключения платы процессора и плат расширения. Могут снабжаться накопителями на гибких и жестких магнитных дисках. Клавиатура имеет, кроме рабочих клавиш ввода данных и функциональных клавиш, еще программируемые клавиши микрокоманд. Типичный вид станции представлен на рисунке 13.1.
Примером может служить AWS-825P, в которой пассивная объединительная плата имеет кроме гнезда процессора еще 4 ISA и 2 PCI слота (гнезда разъема). Станция имеет накопитель на ГМД и 15" цветной монитор, НЖМД может быть установлен по заказу. Габариты - 482*450*356мм.
Другой пример - MIPC-50CT - малогабаритная рабочая станция. Она не имеет встроенной клавиатуры, но по заказу может быть установлен сенсорный экран. Станция имеет 4 гнезда ISA расширения, монохромный ЖКИ, НГМД. НЖМД устанавливается по заказу. В станции используются платы ISA половинного формата. Размер 344*260*152.
13.1.3. Шасси для ibm совместимых промышленных компьютеров
Они представляют собой металлические корпуса, обеспечивающие повышенную защиту плат компьютера, установленных внутри, от вредных условий цехов. Корпуса имеют объединительную плату и источник питания для процессорной платы и плат расширения. В них предусмотрены места для НГМД и НЖМД в ударопрочных отсеках. Объединительные платы имеют от 6 до 20 слотов расширения, куда устанавливаются плата процессора и платы связи с объектами управления. Габариты: от 482*267*457 до 215*186*158мм.