3.2 Разработка структурной схемы устройства

На этом этапе необходимо произвести построение структурной схемы, описывающей основные функциональные части разрабатываемого устройства, их назначение и связи между ними, а также раскрыть алгоритм его работы по структурной схеме. Разработку структурной схемы необходимо выполнить в следующей последовательности:

- выделение и описание входных и выходных сигналов и временных соотношений между ними;

- формулировка обобщенного алгоритма функционирования устройства;

- выделение основных функциональных узлов и связей между ними;

- составление структурной схемы, анализ ее функционирования и описание работы устройства по структурной схеме;

- определение требований к параметрам функциональных узлов.

Входные и выходные сигналы устройства определены либо заданием на проектирование, либо характеристиками источника и приемника информации, являющимися внешними устройствами по отношению к проектируемому. Все сигналы следует по возможности сгруппировать в зависимости от их функций. Как для входных, так и для выходных сигналов выделяются информационные, адресные и управляющие (оповещающие). Информационные сигналы во входных цепях представляют информацию, подлежащую обработке, а в выходных - результирующую информацию. Адресные сигналы в простых системах, не предусматривающих обмен между несколькими источниками и приемниками, могут отсутствовать.

Сигналы управления и оповещения обязательно используются в любом, даже простейшем, устройстве для обеспечения связи и заданного порядка обмена данными между устройствами системы, синхронизации их работы. К ним относятся сигналы начальной установки и сброса, готовности, пуска, стробы сопровождения информационных и адресных сигналов.

Все сигналы, используемые в проектируемом устройстве для связи с источником и приемником информации, рекомендуется указать в таблице. Отдельные колонки таблицы следует отвести для описания электрических и временных параметров сигналов, порядка их поступления.

Формулировка обобщенного алгоритма функционирования цифрового устройства является по существу изложением его работы с выделением основных этапов передачи, преобразования и обработки входных сигналов. Поскольку структура и техническая реализация устройства еще не определены, чаще всего на этом этапе используется словесное описание алгоритма, в котором целесообразно выделить и пронумеровать предложения, описывающие отдельные этапы работы устройства.

Анализ обобщенного алгоритма функционирования устройства, если его описание является достаточно полным, позволяет выделить основные функциональные узлы, входящие в проектируемое устройство. Формальных методов проектирования структурной схемы устройства не существует. Обычно структура устройства составляется на основе анализа известной технической и патентной документации и литературных источников.

При выполнении курсового проекта за основу может быть взята типовая структура проектируемого устройства. При этом необходимо конкретизировать эту структуру с учетом требований технического задания и обобщенного алгоритма функционирования устройства. Из алгоритма функционирования можно выделить такие микрооперации как прием и хранение информации, счет, преобразование, выделение заданных кодовых комбинаций. Известны типовые функциональные узлы, выполняющие эти операции: регистры, устройства памяти, счетчики, преобразователи кодов, дешифраторы и т.п. Расположив и соединив между собой эти узлы в порядке, соответствующем последовательности выполнения операций, получаем первый, приближенный вариант структурной схемы. Далее выполняется анализ и описание работы устройства по этой схеме. В процессе анализа неизбежно будут добавляться связи между отдельными функциональными узлами, а в ряде случаев и новые узлы.