В более сложных последовательных схемах возможно
большее число логических переходов
Ограничения
ПЛУ
Если поведение объекта (алгоритм действий) оказывается сложным, например, число условных переходов стало
достаточно большим, то более эффективным будет применение микропроцессорной техники (МПТ) для реализации соответствующих алгоритмов.
МПТ обладает гораздо большей гибкостью в записи управляющих инструкций на языке ЦЛУ (машинных программ)
Микро процессорные устройства
(МПУ)
Процессорные устройства эффективнее ПЛУ, поскольку алгоритм их работы еще легче пишется на языке ЦЛУ, он наименее «жесткий» из всех и, составленный в виде программ, называется SOFT
«Жесткость» логики – качественная характеристика трудоемкости перенастройки логики ЦЛУ на новые изменившиеся правила
Общие
положения
Микропроцессор МП
В настоящее время активно развивается автоматизация технических систем
(например, АСУ ТП) на основе микропроцессоров, (микро)контроллеров…
Микропроцессор (МП) - это программно управляемое устройство (ЦЛУ), осуществляющее
процесс обработки информации
Почти все современные МП помещаются на одной микросхеме (это однокристальные МП)
Основные
выводы
МП
Производительность
МП
МП содержит набор выводов, через которые происходит обмен информацией с другими ЦЛУ.
Выводы МП можно подразделить на три категории:
Адресные
Информационные 
Управляющие
Каждая категория образует набор параллельных
проводов (шину). Шина адреса ША, шина данных ШД…
Шины связывают МП с другими ЦЛУ (микросхемами
памяти ОЗУ и ПЗУ, устройствами ввода-вывода и т.д.)
Определяется
1.Тактовой частотой МП
2.Соотношением числа элементарных операций с
тактовой частотой
3.Числом адресных проводов (разрядностью ША)
4.Числом информационных проводом
(разрядностью ШД)
Пример
Типы
МПУ
Процессору с 8 разрядной ШД нужно 4 временных такта, чтобы считать 32-битное слово, а процессор с 32 разрядной ШД, сделает это за один временной такт
1. Микропроцессоры и микроконтроллеры
(МП и МК)
Простой тип, в них большинство узлов выполнены в виде одной микросхемы
2. Контроллеры на МПУ
Управляющие системы, модули средств автоматизации. Их структура построена для конкретных задач
(регуляторы, полевая автоматика, системы сбора информации,
организация сетей, обработки аналоговых сигналов)
3. Персональные компьютеры (ПК),
программируемые логические контроллеры, (PLC),
промышленные контроллеры …
Упрощенный
состав
МП
Принцип
работы
МПУ
(в общих чертах)
1.Все регистры приводятся в исходное состояние
2.В память МПУ вводится информация. Она содержит
управляющую программу (инструкции) и некоторые данные
3.Устройство управления согласно счетчика команд считывает содержимое первой ячейки памяти, где записана первая инструкция и организует её выполнение
4.В ходе выполнения получаются данные, (заносятся в
ячейки памяти, указанные в самой инструкции), либо
выполняется условие перехода на определенный адрес
(в том числе из за возникшего события - прерывания)
5. Определяется адрес следующей инструкции: если не
было условия перехода – выполняется следующая по адресу ячейки (в счетчике команд) инструкция, если был условный переход – выполняется инструкция, на которую указывает этот переход
6. Далее процесс идет по порядку выстроенного алгоритма программы
Принцип
работы
МПУ
(в общих чертах)
№ 21
result
Тем самым организуется автоматическая работа МПУ с выполнением сложных последовательностей инструкций в зависимости от выполнения определенных условий
Язык ЦЛУ с применением МПУ вместо «жесткого» языка схем - становится «гибким» языком программирования
Управля |
|
Данные |
|||||
ющая |
|
data |
1 |
||||
1. |
Add |
|
для |
||||
|
|
2 |
|||||
№ |
|
|
|
|
|
data |
|
програм |
|
работы |
|||||
2. |
ST |
L |
|
data |
3 |
||
№ |
ма |
|
|
|
|||
|
|
|
data 4 |
||||
3. |
|
NOP |
|
||||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Mov |
|
|
|
||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
Обмен между устройствами
Шинная
(BUS)
архитектура
МПУ
Бесшинная архитектура требует большого числа линий связи для каждого ЦЛУ
Для шинной (bus) архитектуры все ЦЛУ обмениваются по общим правилам - протоколам
(описывают электрическую и логическую совместимость).
Здесь все единообразно и унифицировано
Микрокон
троллер
(МК)
как
малое
МПУ
Самый массовый (и дешевый) тип МПУ для создания нижних уровней АСУ – это микроконтроллер (МК)
МК построен как однокристальная СБИС –
микросхема (малые габариты, низкая стоимость, высокая надежность, гибкость настроек) для решения широкого
круга задач автоматизации во всех отраслях
Большая́ часть микропроцессоров (МП) - по сути
микроконтроллеры (МК)
Современный МК представляет обобщенную структуру
МПУ (внутри содержит CPU, внутренние RAM, ROM, ус-ва
ввода/вывода – порты …). При этом CPU является ядром МК.
Переназначение функции портов МК Архитектура МК осуществляет мультиплексор по данным
настроек служебных регистров