
- •1 Модульна структура мпс 9
- •2 Системи числення, коди, двійкова і двійково-десяткова арифметика, що використовується в мпс 15
- •3 Внутреннее построение мп и омэвм 32
- •4 Програмування мпс 46
- •5 Проектування модуля пам'яті мікропроцесорної системи 80
- •6 Введення-виведення даних у мпс 96
- •7 Системи переривань мп і омеом 117
- •8 Формування часових інтервалів у мпс 120
- •9 Зв'язок мп-ра і омеом з аналоговим об'єктом управління і з пк 133
- •Мета викладання дисципліни
- •Розробка програмного забезпечення для мпсу
- •1 Модульна структура мпс
- •1.1 Поняття мікропроцесор (мп), мікро - еом, однокристальна мікро-еом (омеом)
- •1.2 Призначення основних модулів мпс
- •1.3 Системна шина: адреси, даних і управління (рисунок 1.1)
- •1.4 Загальна характеристика мп-ра і однокристальної мікро-еом (омеом)
- •2 Системи числення, коди, двійкова і двійково-десяткова арифметика, що використовується в мпс
- •2.1 Двійкові, десяткові, двійково-десяткові (в упакованому і неупакованном форматі), восьми і шістнадцятирчні числа і коди, що використовуються в мпс. Коди ascii і коі-7
- •2.1.1 Десяткова система числення
- •2.1.2 Двійкова система числення
- •2.1.2.1 Переклад чисел із десяткової системи числення в двійкову
- •2.1.2.2 Двійкове рахування
- •2.1.3 Восьмерична система числення
- •2.1.3.1 Переклад чисел із десяткової системи числення в восьмеричну
- •2.1.3.2 Переклад із двійкової системи числення в восьмеричну
- •2.1.4 Представлення чисел в шістнадцятеричній системі числення
- •2.1.5 Двійково-десяткові числа (коди)
- •2.1.5.1 Двійково-десяткові числа в упакованому форматі
- •2.1.5.2 Двійково-десяткові числа в неупакованому форматі
- •2.1.5.3 Представлення десяткових чисел в коді ascii
- •Таблиця 2.4 – Код ср-866 (Dos)
- •2.2 Формати подання чисел: цілі числа зі знаком і без знаку
- •2.2.1 Подання чисел зі знаком
- •2.2.1.1 Прямий код числа
- •2.2.1.2 Зворотний код числа
- •2.2.1.3 Додатковий код числа
- •2.3 Формати чисел з нефіксованою точкою
- •2.5.3 Двійкове множення
- •2.5.4 Двійкове ділення
- •2.6 Двійково-десяткова арифметика
- •3 Внутреннее построение мп и омэвм
- •3.1 Структурна схема типового однокристального мікропроцесору (мп). Призначення окремих виводів і керуючих сигналів
- •Таблиця 3.1 - Призначення виводів і керуючих сигналів мп кр580вм80а
- •3.2 Основні вузли мп-ру вм80а (i8080)
- •3.3 Підключення мп до системної шини (сш) мікропроцесорної системи (мпс)
- •3.4 Структурна схема типової однокристальної мікро-еом (омеом). Призначення окремих виводів
- •3.5 Основні вузли омеом. Загальні риси і відмінності від структури мп
- •3.5.1 Загальні риси і відмінності структури омеом від структури мп, наприклад, 8-ми розрядного типу кр580вм80а
- •3.6 Тимчасові співвідношення в мп і омеом: такт, машинний цикл, командний цикл
- •4 Програмування мпс
- •4.1 Місце і роль керуючої програми в роботі мпс
- •4.2 Послідовність розробки робочої керуючої програми
- •4.3 Асемблер – машинно - орієнтована мова програмування
- •4.4 Основні системні програми: транслятори, компілятори, асемблери, налагоджувачі і інш.
- •4.5 Програмна (програмістська) модель мп-ра і омеом. Слово стан програми
- •Таблиця 4.1 - Позначення розрядів регістру ссп (psw) омеом мк51
- •Таблиця 4.2 - Призначення окремих розрядів регістру ссп (psw) омэвм мк51
- •Регістр пріорітетів пререривань Регістр маски пререривань
- •4.6 Характеристика системи команд мп-рів і омеом
- •4.6.1 Формати команд і даних
- •4.6.1.1 Формати команд
- •4.6.1.2 Формати даних
- •4.6.2 Довжина команд у байтах і їх розміщення у пам'яті програм
- •4.6.3 Вплив команд на прапорці (ознаки)
- •Таблиця4.4 – Команди, що впливають на установку прапорців омэвм
- •4.6.4 Час виконання команд
- •4.7 Способи адресаціі операндів
- •4.8 Основні групи команд мп і омеом
- •Таблиця 4.13 – Команди логічні, зсуву і обробки рядків
- •Таблиця 4.14 – Команди передачі управління і керування мікропроцесором
- •5 Проектування модуля пам'яті мікропроцесорної системи
- •5.1 Місце модуля пам'яті в мікропроцесорній системі (мпс)
- •5.2 Основна і зовнішня пам'ять мпс. Резидентна пам'ять омеом
- •5.3 Динамічна і статична пам'ять
- •5.4 Основні характеристики зп
- •5.5 Адресація комірок пам'яті всередині мікросхем
- •5.6 Проектування зп необхідного обсягу і розрядності
- •5.7 Розподіл необхідного обсягу зп між озп і пзп
- •5.8 Розробка засобів сполучення озп і пзп із системною шиною
- •5.9 Особливості проектування пам'яті великого обсягу. Розподіл пам'яті на сторінки
- •5.10 Види мікросхем пзп
- •5.11 Фізична і логічна організація пам'яті
- •5.12 Розподіл пам'яті на банки
- •5.13 Організація стека
- •5.14 Введення-виведення з прямим доступом до пам'яті
- •5.15 Приклад проектування модуля пам'яті
- •6 Введення-виведення даних у мпс
- •6.1 Місце пристроїв введення-виведення (пвв) у мпс
- •6.2 Інтерфейс мікропроцесора (омеом) і пвв
- •6.3 Резидентна (власна) і зовнішня система введення-виведення мп-в і омеом
- •6.4 Паралельний і послідовний введення-виведення
- •6.5 Обмін даними в мпс під керуванням програми і по перериванню
- •6.6 Підключення пвв до системної шини і зовнішніх пристроїв
- •6.6.1 Спрощена структура ппі вв55
- •6.7 Програмування введення-виведення
- •6.7.1 Програмування ппі вв55
- •6.7.1.1 Режими роботи ппі
- •6.7.1.2 Обмін інформацією через ппі в режимі 1
- •6.7.1.2.1 Введення в режимі 1
- •6.7.1.2.2 Виведення у режимі 1
- •6.8 Адресація пвв
- •7 Системи переривань мп і омеом
- •7.1 Система переривань мп-ра вм86
- •7.2 Система переривань омеом типу мк51
- •7.1 Система переривань мп-ра вм86
- •7.2 Система переривань омеом типу мк51
- •Таблиця 7.1 – Джерела переривань і адреси підпрограм що їх обслуговують
- •8 Формування часових інтервалів у мпс
- •8.1 Способи формування часових інтервалів
- •8.2 Використання таймерів у мпс
- •8.2.1 Програмований таймер кр580ви53
- •8.2.1.1 Умовна позначка і будова таймера
- •Таблиця 8.2 – Вплив управляючих сигналів на роботу таймера
- •8.2.1.2 Режими роботи таймера
- •8.2.1.3 Програмування роботи пт
- •8.2.1.4 Зчитування інформації з таймера
- •8.2.1.5 Приклад застосування таймера
- •8 Рисунок 8.5 – Використовування таймера кр580ви53 в схемі поєднання мікропроцесорної системи з модемом .2.2 Блок таймерів-лічильників омеом
- •9 Зв'язок мп-ра і омеом з аналоговим об'єктом управління і з пк
- •9.1 Структура типової локальної мікропроцесорної системи управління (лмпсу)
- •9.1.1 Призначення і схемна реалізація окремих вузлів лмпсу
- •9.1.1.1 Аналоговий мультиплексор (ампс)
- •9.1.1.2 Пристрій вибірки-зберігання (пвз)
- •9.1.1.3 Аналого-цифровий перетворювач (ацп)
- •9.1.1.4 Ведена однокристальна мікроЕом (омеом)
- •9.1.1.5 Шинний формувач (шф)
- •9.1.1.6 Регістри (Рг1...Рг3)
- •9.1.1.7 Схеми узгодження рівнів (сур1...Сур3)
- •9.2 Застосування ацп і пвз при введенні аналогової інформації в мпс
- •9.2.1 Розрахунок ацп
- •9.2.2 Ацп к1113 пв1
- •9.2.2.1 Опис мікросхеми к1113 пв1
- •9.2.2.2 Розрахунок мікросхеми к1113 пв1
- •9.2.2.3 Введення даних від ацп в мпс через ппі в режимі 0
- •9.2.3 Пристрій вибірки і зберігання (пвз)
- •9.2.3.1 Обґрунтування застосування пвз
- •9.2.3.2 Принцип дії, схема й основні параметри пвз
- •9.2.3.3 Функціональні можливості і схема включення мікросхеми пвз к1100ск2 (кр 1100ск2)
- •9.2.4 Ацп max154
- •9.2.4.1 Опис мікросхеми max154. Часові діаграми і режими роботи
- •9.2.4.1.1 Опис роботи паралельного 4-х розрядного ацп
- •9.2.4.2 Розрахунок ацп max154
- •9.3 Застосування цап при виведенні цифрової інформації з мпс1
- •9.3.1 Розрахунок цап на матриці r-2r з підсумовуванням струмів
- •9.3.2 Цап к 572 па1
- •9.3.2.1 Опис мікросхеми к 572 па1
- •9.3.2.2 Розрахунок цап к 572 па1
- •9.3.3 Цап max506
- •9.3.3.1 Опис мікросхеми max506
- •9.3.3.2 Розрахунок цап max506
- •9.4 Особливості апаратної і програмної реалізації модуля ацп- цап мпс
- •9.4.1 Апаратний рівень
- •9.4.2 Програмний рівень
- •9.5 Обмін між мп-м (омеом) і пк по послідовному каналу зв'язку за допомогою інтерфейсу rs-232с
- •9.5.1 Універсальний асинхронний послідовний програмований приймач – передавач (уапп)
- •9.5.2 Пристрій перетворення рівнів (ппр)
- •9.5.3 Роз’єм rs-232c
- •9.5.4 Буферний регістр адреси rs – 232с
- •9.5.5 Шинний формувач
- •9.6 Вибір і розрахунок датчиків, нормуючих перетворювачів і фільтрів нижніх частот (фнч)
- •9.6.1 Вибір і розрахунок датчиків і нормуючих перетворювачів
- •9.6.1.1 Вибір датчиків
- •9.6.1.2 Вибір і розрахунок нормуючих перетворювачів
- •9.6.2 Вибір фнч
- •9.6.3 Розрахунок фнч
- •9.7 Розробка схеми алгоритму і керуючої програми
- •Список літератури
3.3 Підключення мп до системної шини (сш) мікропроцесорної системи (мпс)
В МП КР580ВМ80А використовується архітектура з 3 системними шинами: системної шини адреси (США), системної шини даних (СШД) і системної шини управління (СШУ). На рисунку 3.4 приведена структурна схема системи з 3 шинами для МП КР580ВМ80А.
-
Рисунок 3.4 – Структурна схема системи з 3 шинами
США є однонаправленою, тобто сигнали передаються лише від зовнішніх виводів МП. США в МПС пов'язана з безліччю адресних входів, що підключені паралельно, тому сумарний струм для адресних ліній МПС може за величиною перевершувати припустиме значення вихідних ліній МП. Отже, для збільшення навантажувальної здатності вихідних адресних ліній МП їх необхідно буферірувати. Як буфер США з МП КР580ВМ80А може використовуватися формувач шини адреси – мікросхема КР580ВА86, виходи якої мають 3 стани, що дозволяє відключати ША від МП в режимі прямого доступу до пам'яті (ПДП) [5, 31].
При підключенні СШД до МП необхідно враховувати і можливість перевантаження виводів МП і те, що СШД є двунаправленою, тобто передача даних ведеться в обох напрямках (однак в кожний момент часу дані передаються лише в одному напрямку). Тому СШД підключається до МП через двонаправлений буфер шини даних, функції якого також може виконувати мікросхема КР580ВА86.
СШУ
є по суті однонаправленою, тобто по
одним лініям сигнали надходять в МП, а
по другим від нього, тобто,
необхідності організації двостороннього
обміну по одним і тим самим
лініям немає. СШУ підключається до МП
через формувач управляючих сигналів
(ФУС), який формує управляючі сигнали в
залежності від слова-стану МП, що
зберігається
в зовнішньому регістрі стану
(ЗРС), і вихідних сигналів МП : DBIN и
.
ФУС
виробляє 5 основних сигналів:
.
ФКС може бути виконаний на твердій
лозіці або з використанням спеціалізованого
системного контролеру
типу КР580ВК28, що
виконує
також роль шинного формувача [5, 31].
Підводячи підсумок, зауважимо , що буферування системної шини використовується для збільшення навантажувальної здатності виводів МП , при цьому зберігаєтьсяі можливість відключення системної шини від МП в режимі ПДП, а також забезпечення двостороннього обміну для ШД.
3.4 Структурна схема типової однокристальної мікро-еом (омеом). Призначення окремих виводів
Рисунок 3.5 – Структурна схема МК51 |
Наприклад, розглянемо структурну схему ОМЕОМ типу МК51, що представлена на рисунку 3.5. МК виконана на основі сучасної n-MOП або КМОП технології і випускається в корпусі БІС, що має 40 зовнішніх виводів. Позначення на електричних схемах і найменування виводів МК51 показані на рисунку 3.6. Призначення окремих виводів МК51 приведено в таблиці 3.2.
Таблиця 3.2 – Призначення виводів ОМЕОМ
N виведення |
Обозн. |
Призначення |
Тип |
1-8 |
Р1.0 - Р1.7 |
8-розрядний двонаправлений порт Р1. Вхід адреси А0 – А7 під час перевірки внутрішнього ПЗП (РПЗУ) |
Вхід / вихід |
9 |
RST/ VPD (СБРОС/ РП) |
Сигнал загального скидання Вивід резервного живлення ОЗП від зовнішнього джерела (для 1816) |
Вхід |
10-17 |
Р3.0 - Р3.7 |
8-розрядний двонаправлений порт Р3 з додатковими функціями: |
Вхід / вихід |
|
Р3.0 |
Послідовні дані приймача – RxD |
вхід |
|
Р3.1 |
Послідовні дані передавача – ТxD |
Вихід |
|
Р3.2 |
Вхід
зовнішнього переривання 0-
|
вхід |
|
Р3.3 |
Вхід
зовнішнього переривання 1-
|
вхід |
|
Р3.4 |
Вхід таймера/лічильника 0: - Т/CNT0 |
вхід |
|
Р3.5 |
Вхід таймера/лічильника 1: - Т/CNT1 |
вхід |
|
Р3.6 |
Вихід
стробуючого сигналу під
час
запису
в зовнішню пам'ять даних: -
|
Вихід |
|
Р3.7 |
Вихід
стробуючого сигнала під
час
зчитування
з зовнішньої памяті
даних -
|
Вихід |
18 19 |
BQ2 BQ1 |
Виводи для підключення кварцевого резонатору |
вхід вихід |
20 |
0 В |
Загальний вивід |
|
21-28 |
Р2.0 - Р2.7 |
8-розрядний
двохнаправлений
порт Р2. Вихід адреси А8 - А15 в режимі
роботи з зовнішньою памятю.
В режимі перевірки внутрішнього
ПЗУ виводи Р2.0 - Р2.3 використовуються
як вхід адреси А8 - А11. Вивід Р2.7 –
дозвіл читання ПЗУ: -
|
Вхід / вихід |
29 |
РМЕ (РВПП) |
Дозвіл зовнішньої програмної пам'яті (активний сигнал – логічний 0) |
Вихід |
30 |
ALE
/
(САВП
/
|
Вихідний
сигнал дозволу фіксації адреси. При
програмуванні РПЗУ сигнал: -
|
Вхід / вихід |
31 |
( |
Блокування роботи з внутрішньою пам'яттю програм. При програмуванні РПЗУ подається сигнал UPR |
вхід |
32-39 |
Р0.7 – Р0.0 |
8-розрядний двонаправлений порт Р0. Шина адреси / даних при работі з зовнішньою пам'яттю. Вихід даних D7 – D0 в режимі перевірки внутрішнього ПЗУ (РПЗУ) |
вхід / вихід |
4 |
UCC |
Вивід живлення від джерела напруги +5 В |
вхід |
Рисунок 3.6 – Найменування
виводів МК51