Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Методические указания

по выполнению курсового проекта по дисциплине

"Микропроцессорные системы"

для студентов специальности 230100 «Вычислительные машины комплексы системы и сети» и бакалавров по направлению 552800 «Информатика м вычислительная техника»

Ижевск - 2008

УДК 681.3.06

Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине "Микропроцессорные системы" для студентов специальности 230100 «Вычислительные машины комплексы системы и сети» и бакалавров по направлению 552800 «Информатика м вычислительная техника» /Сост. С.В. Моченов. – Ижевск: Издательство ИжГТУ, 2008. - 16 с.

Методические указания рассмотрены на методической комиссии кафедры «Вычислительная техника»

Заведующий кафедрой ВТ, д.т.н., профессор В.А.Куликов

1.Цель и задачи курсового проекта

Цель курсового проекта:

• изучить методику постановки задачи проектирования микропроцессорных систем и ее формализацию,

• изучить методику предпроектного анализа состояния проблемной области и оформить Техническое задание на проектируемую микропроцессорную систему,

• получить навыки поэтапного комплексного проектирования аппаратных и программных средств микропроцессорных систем,

• получить навыки применения средств разработки систем на базе микроконтроллеров и ПЛИС,

• научиться использовать современные информационные технологии при проектировании микропроцессорных систем (Интернет, программные пакеты текстовых и графических редакторов).

Выполнение курсового проекта должно обеспечить студенту прочные знания и практические навыки в проектировании микропроцессорных систем (МПС), а также подготовку прочной основы, а при правильном выборе темы и необходимые материалы, для последующего успешного выполнения и защиты выпускной квалификационной работы (ВКР) бакалавра или инженера по соответствующей специальности.

Выполнение курсового проекта осуществляется поэтапно на основе требований ГОСТа на информационные технологии:

ГОСТ 34

ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Автоматизированные системы. Стадии создания. ГОСТ 34.602-89. Информационная технология. Техническое задание на создание автоматизированной системы. ГОСТ 34.603-92. Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем.

ГОСТ 19 - ЕСПД

ГОСТ 19.001-77. Единая система программной документации. Общие положения. ГОСТ 19.101-77. Единая система программной документации. Виды программ и программных документов. ГОСТ 19.102-77. Единая система программной документации. Стадии разработки. ГОСТ 19.104-78. Единая система программной документации. Основные надписи. ГОСТ 19.105-78. Единая система программной документации. Общие требования к программным документам. ГОСТ 19.106-78. Единая система программной документации. Требования к программным документам, выполненным печатным способом. ГОСТ 19.201-78. Единая система программной документации. Техническое задание. Требования к содержанию и оформлению. ГОСТ 19.202-78. Единая система программной документации. Спецификация. Требования к содержанию и оформлению. ГОСТ 19.401-78. Единая система программной документации. Текст программы. Требования к содержанию и оформлению. ГОСТ 19.402-78. Единая система программной документации. Описание программы. ГОСТ 19.501-78. Единая система программной документации. Формуляр. Требования к содержанию и оформлению. ГОСТ 19.502-78. Единая система программной документации. Общее описание. Требования к содержанию и оформлению. ГОСТ 19.506-79. Единая система программной документации. Описание языка. Требования к содержанию и оформлению.

В процессе выполнения работы над проектом некоторые требования ГОСТа по согласованию с преподавателем могут быть опущены, что связано с учебным характером проекта и его ограниченным объемом.

Базовые требования к специалисту (бакалавру), определяющие основные аспекты знаний и практических навыков, которыми должен обладать студент, включают в себя: классификацию, краткие характеристики возможностей и применений микропроцессорных средств; архитектуру МПС; организацию подсистем обработки, управления, памяти и ввода-вывода; основные задачи, связанные с проектированием МПС; архитектурные особенности однокристальных микро-ЭВМ и микроконтроллеров, организацию и особенности проектирования систем на их основе, области применения, средства разработки и отладки.

Особое внимание должно быть уделено выбору темы проекта. Эта задача решается студентом самостоятельно, но под непосредственным контролем со стороны преподавателя, что гарантирует выбор темы курсового проекта и его содержание, соответствующее профилю специальности.

Преподаватель может предложить студенту тему из имеющегося у него списка с учетом требований развития технологической и научно-исследовательской базы кафедры или университета и удовлетворяющую требованиям специальности или направлению подготовки.

При самостоятельном выборе темы студентом рекомендуется технология, предполагающая использование некоторого принципа формулировки задачи заключающаяся в следующем.

За исходные данные принимаются:

1) набор ключевых слов, связанных с применением информатики, компьютерной техники, вычислительной техники, микропроцессорной техники, информационных технологий, защиты информации и т.д.;

2) набор ключевых слов, связанных с областью техники, науки или технологий, где будет применяться та или иная проектируемая компьютерная система. Таким образом, определяется проблемная область, выявляется объект или объекты некоторой системы, взаимодействующие с некоторой гипотетической (проектируемой) микропроцессорной системой;

3) набор ключевых слов, определяющих суть процессов, выполняющихся микропроцессорной (вычислительной) системой (измерение, преобразование, хранение, выборка, анализ данных, расчет траектории, расчет параметров процесса, прогнозирование поведения, отслеживание по кривой управления, вычисление статистических характеристик, корреляционных зависимостей, формирование управляющих воздействий и т.п.);

4) набор измеряемых физических величин;

5) набор датчиков для измерения физических величин;

6) набор исполнительных и регистрирующих устройств, необходимых для управления и контроля за состоянием системы (объекта).

После определения поля деятельности, связанного с разработкой микропроцессорной системы, определяется проблема (задача), которая должна быть решена с помощью проектируемой микропроцессорной системы. При этом следует придерживаться рекомендаций ГОСТа на разработку информационных систем.

В соответствии с фундаментальным положением теории систем - функции определяют структуру – предлагается следующая процедура разработки проекта, определяющая суть функционально-системного подхода к проектированию микропроцессорной системы. При этом следует иметь в виду: задачи, проблемы возникают в процессе практической деятельности. Эффективность того или иного процесса определяется через критерии эффективности. Проектирование МПС осуществляется с целью решения задачи, проблемы, устранения узких мест, повышения качества работы существующих систем, их модернизации. Поэтому, после определения того, «что делать», необходимо ответить на вопрос «как это сделать», имея в виду разрешение проблемы, задачи с помощью проектируемой микропроцессорной системы, подключаемой некоторым образом к объекту управления или основной системе и влияющей должным образом на этот объект или систему.

Таким образом, разрешение проблемы, задачи связано с необходимостью изменения ситуации на объекте или системе за счет целенаправленных воздействий и процедур над компонентами управляемого объекта или системы с помощью средств микропроцессорной системы.

Решение этой задачи на основе функционально-системного подхода предполагает выполнение следующих действий:

1. Анализ ситуации и выявление причин возникновения данной проблемы.

2. Предлагаются (разрабатываются) различные общие и частные подходы к решению проблемы:

3. Из всестороннего анализа возможных подходов строится общая концепция, обеспечивающая решение проблемы.

4. Формируется техническое задание на разрабатываемую микропроцессорную систему.

4. Определяется назначение системы.

Таким образом, устанавливаются обобщенные функции, задачи, которые должна будет выполнять проектируемая система.

6. Формируются цели создания микропроцессорной системы. Разрабатываются обобщенные критерии эффективности работы системы, т.е., целевые показатели, по которым оценивается результативность, эффективность работы объекта или системы в целом с возможностью их эффективной коррекции за счет применения проектируемой микропроцессорной системы.

7. Разрабатывается обобщенный алгоритм функционирования системы.

8. Формируется перечень функций, задач, реализуемых системой.

6. Определяется обобщенная структура системы:

• совокупность блоков, реализующих отдельные задачи;

• входные, выходные и управляющие информационные потоки для каждого блока;

• источники и приемники информации для каждого блока;

• связи, определяющие функциональную зависимость между блоками.

10. Определяются возможные варианты реализации (аппаратный, программный, комбинированный). Оцениваются перспективы использования готовых информационных продуктов и аппаратных средств.

11. Выбирается вариант реализации с оценкой достоинств и недостатков каждого из вариантов по заранее выбранному набору критериев.

12. Осуществляется привязка к стандартным интерфейсам и протоколам обмена информацией. Учитываются требования ГОСТов и международных стандартов.

13. Строится математическая и информационная модели проектируемой системы.

14. Проверяется правильность функционирования модели.

15. Осуществляется корректировка модели.

16. Выполняется итерационная процедура для отдельных задач и блоков по пунктам 7-15. Детализируется структура каждого блока, определяется необходимость в новых блоках и связях, учитываются временные характеристики и временные диаграммы реализации каждой задачи, подзадачи и т.д. Процесс завершается по достижении определенного уровня детализации, обеспечивающего практическую возможность реализации системы на аппаратном или программном уровне.

17. Разработка прототипа системы.

18. Испытание прототипа.

19. Разработка автоматизированной системы.

20. Пункты 17-18 и 18-19 выполняются с использованием итерационной процедуры.

Таким образом, в процессе работы над проектом студент должен решить следующий комплекс задач исследовательского и инженерно-практического характера:

1. ознакомление с заданием и выбор темы курсового проекта из предлагаемого списка тем или других тем, аналогичных по объему и согласованных с руководителем курсового проекта;

2. поиск и изучение информации о состоянии предметной области и рынка систем и объектов управления с аналогами и прототипами из всевозможных источников (литература, периодика, конференции, Интернет, информация о потребительских свойствах и функциях аналогичных товаров непосредственно от ведущих фирм производителей или торговых фирм и т.п.);

3. всесторонний анализ собранной информации с целью дальнейшего выбора оптимальных и обоснованных проектных решений;

4. тщательная детализация задачи, завершающаяся разработкой документа «Техническое задание», которое согласуется и утверждается руководителем курсового проекта;

5. разработка структурной схемы микропроцессорной системы;

6. разработка алгоритма функционирования МПС;

7. разработка функциональной схемы МПС;

8. разработка схемы принципиальной электрической МПС;

9. моделирование МПС или ее части по согласованию с руководителем на основе средств разработки для конкретного микроконтроллера и специализированных или универсальных специальных прикладных пакетов;

10. разработка и отладка программного обеспечения.

Таким образом, во время выполнения курсового проекта студент решает задачи теоретического и проектного характера. На каждом этапе осуществляется контроль своевременности и полноты полученных результатов.