Курсовая работа6 / МОЁ_ПУ
.docСанкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет
имени В.И. Ульянова (Ленина) «ЛЭТИ»
Кафедра ВТ
Пояснительная записка
к курсовой работе
по дисциплине
″ Периферийные устройства ЭВМ ″
Вариант 6
Факультет : КТИ
Группа: 2373
Выполнила: Паршина А.В.
Проверил: Фураев И.А.
Санкт-Петербург
2006
Содержание
Задание |
3 |
Уточнение задания |
3 |
Структурная схема устройства |
4 |
Выбор элементной базы |
5 |
Программная модель устройства |
14 |
Заключение |
16 |
Список литературы |
17 |
Приложение 1 |
18 |
|
18 |
|
18 |
3. Пример программы на C для работы с устройством |
18 |
Приложение 2 - схема принципиальная электрическая |
|
Приложение 3 - перечень элементов |
|
1. Задание
Разработать систему сбора аналоговой информации со следующими характеристиками:
Магистраль |
ISA |
Диапазон входных напряжений |
2 В |
Количество каналов |
1 |
Входное сопротивление |
50 Ом |
Разрядность АЦП |
12 |
Максимальная частота дискретизации |
10 МГц |
Гальваническая развязка от магистрали |
нет |
Режимы обмена с магистралью |
программный |
по заполнению буфера |
|
Объем буфера |
128К |
1.1 Уточнение задания
Устройство представляет собой систему сбора аналоговой информации для цифровой ЭВМ. Информация представляет собой напряжение, изменяющееся в диапазоне от -2 до +2 вольт, подаваемое на аналоговый вход устройства. Устройство имеет один 16-разрядный программно-доступный регистр.
При помощи программирования устройства, т.е. записи определенной информации в управляющий регистр, должны быть доступны следующие возможности:
- программный запуск, т.е. запуск после установки определенного бита в регистре управления;
-
программное чтение данных, т.е. чтение считанной и оцифрованной информации из программы путем чтения порта ввода/вывода;
-
выставление запроса на прерывание при переполнении FIFO.
2. Структурная схема устройства
Обозначения:
УП - усилитель-преобразователь; его задача - преобразовать сигнал к диапазону измерения АЦП и обеспечить требуемое входное сопротивление;
АЦП - аналого-цифровой преобразователь; преобразует входной аналоговый сигнал в цифровую форму;
FIFO - последовательная память, организованная по принципу "первый вошёл - первый вышел"; накапливает данные в режимах программного обмена и обмена по прерыванию;
БУ – блок управления; содержит цифровую часть схемы, отвечающую за программное взаимодействие через порты ввода/вывода, обработку ошибок, управление режимами, прерывания и т.д.
СА - селектор адреса; в случае появления адреса устройства на шине адреса СА формирует соответствующие сигналы и передает их в БУ;
ISA - шина ЭВМ, к которой подключено устройство;
ШД - шина данных;
ША - шина адреса;
ШУ - шина управления.
3. Выбор элементной базы
-
Аналого-цифровой преобразователь
Назначение аналого-цифрового преобразователя (АЦП) -преобразовывать аналоговый сигнал, поступающий с коммутируемых каналов в цифровую форму.
Для реализации задания был выбран 12-разрядный АЦП фирмы Analog Devices AD9220.
Далее приводятся некоторые характеристики выбранного АЦП:
3.2 Усилитель
В данном случае усилитель используется для решения следующих задач:
1) на вход выбранного АЦП подается напряжение в диапазоне 0…5В,а с канала поступает -2..+2В;
2) обеспечение необходимого сопротивления, т.к. с канала поступает 50 Ом.
Выбран усилитель фирмы Analog Devices AD8616:
|
|
Схема включения усилителя и АЦП:
причем: R2=R3, R1=R4.
Данная схема включения обеспечивает необходимое напряжение на аналоговом входе АЦП следующим образом: напряжение -2..+2В смещается на 2В, а затем при помощи усилителя с коэффициентом усиления Kу = 1.25 преобразуется к диапазону 0..5В.
Kу = R2/R1=1.25
3.3 Буфер, размером 128К
В качестве буфера была выбрана микросхема FIFO CY7C4255 фирмы Cypress, объемом 128К.
.
3.4 Элементы серии 1554.
КР1554ИР23:
Микросхема представляет собой 8-разрядный управляемый по фронту регистр с параллельным вводом-выводом данных, с тремя состояниями на выходе. Корпус типа 2140.20-8, масса не более 2,6 г, 4321.20 – В.
Назначение выводов: 1 – вход разрешения состояния высокого импеданса выхода EZ; 2, 5, 6, 9, 12, 15, 16, 19 – выходы данных D0…D7; 3, 4, 7, 8, 13, 14, 17, 18 – входы данных DО0…DО7; 10 – общий; 11 – вход тактового импульса по уровню С; 20 – напряжение питания.
КР1554ЛИ1 – 4 логических элемента 2И
КР1554ЛЛ1 – 4 логических элементов 2ИЛИ
4. Программная модель устройства
Устройство имеет 16-разрядный программно-доступный регистр, которому присвоен условный адрес BASE. Этот регистр доступен как для чтения, так и для записи.
Формат регистра при записи:
содержимое данного регистра определяет команду, передаваемую устройству, при этом регистр имеет следующий формат:
разрешение старта
разрешение прерывания по признаку
"ПЕРЕПОЛНЕНИЕ FIFO"
Не используются
Сброс FIFO
назначения разрядов регистра при записи в него информации:
CSR(0) (разрешение старта), запись 1 в этот разряд разрешает работу АЦП, которое преобразует аналоговое значение в цифровой сигнал;
CSR(1) – (разрешение прерывания по переполнению FIFO), запись 1 в этот разряд разрешает выдачу прерывания на магистраль при переполнении буфера;
CSR(2) – (сброс FIFO), запись 1 в этот разряд приводит к сбросу указателей записи и чтения в буферном ОЗУ типа FIFO;
CSR(3 - 15) – не используется.
Формат регистра при чтении:
содержимое данного регистра определяет состояние устройства
назначение разрядов регистра при чтении:
CSR(0) – (признак переполнения FIFO), единичное значение этого разряда означает возникновение в устройстве переполнения буфера FIFO;
CSR(1 - 3) – не используется;
CSR(4 - 15) – (значащие разряды), двоичный код преобразованного АЦП аналогового входного сигнала.
Заключение
В результате выполнения данного курсового проекта было разработано периферийное устройство для сбора аналоговой информации. Устройство предназначено для подключения к шине ISA. Была разработана программная модель устройства и программа на C, демонстрирующая работу с устройством.
Список литературы:
-
Справочник. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги (серии КБ1502 – К1563). Нефедов А.В. Москва, РадиоСофт, 2001 г.
-
Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. М.Гук. СПб. Питер, 2003 г.
-
Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. М.Гук. СПб. Питер, 2002 г.
-
Цифровая схемотехника. Е.П. Угрюмов. СПб. БХВ-Петербург, 2002г.
5. http://www.analog.com/
Приложение 1
1. Описание функционирования схемы
Сигналы с шины ISA приходят на ПЛМ и там дешифруются. Если пришел сигнал старта, то запускается АЦП, которое преобразует аналоговое значение в цифровой сигнал. Далее данные поступают в буфер FIFO. При переполнении буфера происходит прерывание (или пользователь сам отслеживает переполнение буфера по соответствующему флагу в CSR). По прерыванию пользователь считывает данные из буфера, задавая адрес регистра DR(см. регистровую модель).
2. Реализуемые на ПЛМ сигналы
Адрес CSR – 0x00h
Адрес DR – 0x02h
Обозначим:
SCSR = !AEN&!A9&!A8&!A7&!A6&!A5&!A4&!A3&!A2&!A1&!A0
SDR = !AEN&!A9&!A8&!A7&!A6&!A5&!A4&!A3&!A2&!A1&A0
Название |
Функция |
WRCSR |
!IOW & SCSR |
RDCSR |
!IOR & SCSR |
RDDR |
!IOR & SDR |
3. Листинг программы работы с устройством
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
#include<dos.h>
; Переход к главной подпрограмме.
;--------------------------------------------
CSEG AT 0
LJMP init
; Переход к подпрограмме обработки прерывания.
;---------------------------------------------------------------
CSEG AT 30h
LJMP prog_Int
init:
char answer, temp;
int mark = 0;
FILE *pointer = fopen("c:\rezults", "w");//в файл записывается результат
do
{
clrscr();
_setcursortype(_NOCURSOR);
printf("\n Program example.\n");
printf("\n 1. Start.");
printf("\n 2. Enable IRQ.");
printf("\n 3. Reset FIFO.");
printf("\n 4. Quit.");
fflush(stdin);
answer = getch();
switch (answer)
{
case '1':
clrscr();
outport(0x00, 0x01); break;
case '2':
clrscr();
outport(0x00, 0x02); break;
case '3':
clrscr();
outport(0x00, 0x03);
break;
default: break;
}
} while (answer != '4');
loop:
JMP loop
IntSG SEGMENT CODE
RSEG IntSG
prog_Int:
temp = inport(0x02);
fwrite(&temp, 1, 1, pointer);
RETI
END