- •Основы микропроцессорной техники
- •В.И. Енин
- •В.И. Енин
- •Введение
- •После изучения дисциплины необходимо знать
- •После изучения дисциплины необходимо уметь
- •В.1. Роль и место курса “Микропроцессорная техника” в учебном процессе
- •1. Микропрограммные автоматы
- •После изучения главы необходимо знать
- •1.1. Автомат без памяти
- •1.2. Микропрограммный автомат
- •1.2.1. Автомат с памятью
- •1.2.2. Микропрограммный автомат в системе управления
- •1.2.3. Структурный автомат
- •1.3. Схемная реализация микропрограммных автоматов
- •2. МикропрограмМируемые контроллеры и микропроцессоры
- •После изучения главы необходимо знать
- •2.1. Блок микропрограммного управления
- •2.2. Блок обработки цифровых данных.
- •3. Принципы организации эвм
- •После изучения главы необходимо знать
- •3.1. Выполнение команд в эвм
- •Система команд и методы адресации
- •Подпрограммы
- •3.2. Общие принципы организации ввода-вывода
- •3.2.1. Программный режим ввода-вывода
- •3.2.2. Обмен информацией в режиме прерывания программы
- •3.2.3. Прямой доступ к памяти
- •3.2.4. Подключение внешних устройств
- •4. Архитектура однокристального микропроцессора
- •После изучения главы необходимо знать
- •4.1. Архитектура микропроцессора к580ик80а
- •4.1.1. Формат команд микропроцессора к580ик80а
- •4.1.2. Методы адресации микропроцессора к580ик80а
- •4.1.3. Команды безусловной и условной передач управления
- •4.1.4. Примеры команд процессора к580ик80а
- •4.2. Организация обмена в однокристальных микроЭвм
- •4.2.1. Функционирование микропроцессора
- •4.2.2. Подключение озу и регистров внешних устройств
- •5. Системы счисления и арифметические операции над числами
- •После изучения главы необходимо знать
- •5.1. Системы счисления для представления чисел в эвм
- •5.2. Представление в эвм целых двоичных чисел без знака
- •5.3. Представление в эвм целых чисел со знаком
- •5.3.1. Представление чисел со знаком в прямом коде
- •5.3.2. Представление чисел со знаком в дополнительном коде
- •5.3.3. Особенности выполнения сложения двоичных чисел без знака и со знаком
- •1. Примеры сложения чисел без знака.
- •2. Примеры сложения чисел со знаком.
- •5.4. Двоично-десятичная система представления чисел
- •5.5. Представление чисел в формате с плавающей точкой
- •Примеры представления чисел типа single
- •Примеры представления чисел типа real
- •6. Семейство процессоров х86
- •После изучения главы необходимо знать
- •6.1. Архитектура процессора 8086
- •Регистры процессора
- •Инструкции процессора
- •Сегментация памяти
- •Методы адресации
- •Распределение памяти
- •Прерывания
- •Функционирование
- •6.2. Процессоры 80286
- •Реальный режим
- •Защищенный режим
- •Прерывания
- •Регистр состояния задачи
- •Некоторые особенности функционирования
- •Функциональная схема pc at
- •7. Шина isa и интерфейсы сопряжения с устройствами управления
- •После изучения главы необходимо знать
- •7.1. Конструкция шины isa
- •Выводы шины isa
- •Распределение адресов на системной плате ат
- •Циклы магистрали
- •Прямой доступ к памяти
- •Регенерация памяти
- •Основные электрические характеристики линий isa
- •7.2. Проектирование устройств сопряжения для шины isa
- •7.2.1. Селекторы (дешифраторы) адреса
- •7.2.2. Операционная часть интерфейса
- •7.2.3. Микросхемы для построения интерфейсов Условные графические обозначения элементов цифровой техники
- •7.2.4. Микросхемы приемопередатчиков сигналов магистрали
- •Микросхемы селекторов адреса выходных регистров
- •8. Интерфейс centronics
- •После изучения главы необходимо знать
- •8.1. Порядок обмена по интерфейсу Centronics
- •8.2. Программируемый параллельный интерфейс ( ппи)
- •9. Обмен данными по интерфейсу rs-232
- •После изучения главы необходимо знать
- •9.1. Назначение линий связи rs-232
- •9.2. Подключение модема к rs-232
- •9.3. Подключение терминалов к rs-232
- •9.4. Подключение удаленных объектов управления
- •9.5. Назначение портов rs-232
- •10. Отсчёт реального времени в эвм
- •После изучения главы необходимо знать
- •10.1. Программируемый таймер
- •10.1.1. Режимы работы таймера
- •10.1.2. Таймер на системной плате ibm pc
- •10.2. Программируемый контроллер прерываний
- •10.2.1. Режимы работы пкп
- •10.2.2. Программирование пкп
- •10.3. Прерывания в ibm pc
- •10.3.1. Векторы прерывания
- •10.3.2. Прерывания bios и dos
- •10.3.3. Написание собственных прерываний
- •10.4. Отсчёт реального времени в эвм
- •10.5. Процедуры и функции для работы с прерываниями
- •После изучения главы необходимо знать
- •11.1. Архитектура 32-разрядных процессоров
- •11.1.1. Регистры процессора
- •11.1.2. Организация памяти
- •11.1.3. Режимы адресации
- •11.1.4. Ввод и вывод
- •11.1.5. Прерывания и исключения
- •11.1.6. Процессоры Pentium
- •11.2. Страничное управление памятью
- •11.3. Кэширование памяти
- •Кэш прямого отображения
- •Ассоциативный кэш
- •12. Однокристальные микроконтроллеры
- •После изучения главы необходимо знать
- •12.1. Однокристальный микроконтроллер к1816
- •12.2. Avr микроконтроллеры
- •12.3. Процессоры обработки сигналов
- •12.3.1. Однокристальный цифровой процессор обработки
- •12.3.2. Цифровые процессоры обработки сигналов (цпос)
- •13. Промышленное оборудование для цифровых систем управления
- •После изучения главы необходимо знать
- •13.1. Оборудование для централизованных систем управления
- •13.1.1. Персональные компьютеры для целей управления
- •13.1.2. Промышленные рабочие станции
- •13.1.3. Шасси для ibm совместимых промышленных компьютеров
- •13.1.4. Модульные промышленные компьютеры mic-2000
- •13.1.5. Процессорные платы
- •13.1.6. Устройства для сбора данных и управления
- •13.2. Оборудование для распределенных систем сбора данных и управления
- •13.2.1. Модули удаленного сбора данных и управления adam-5000
- •13.2.2. Модули удаленного сбора данных и управления adam-4000
- •13.3. Прикладное программное обеспечение
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Оглавление
- •Системы счисления и арифметические
7.2.2. Операционная часть интерфейса
З аписываемые данные могут быть записаны в выходные регистры, к разрядам которых можно подключать линии дискретного управления исполнительными механизмами. Подключение исполнительных механизмов желательно производить, используя оптоэлектронную развязку для гальванического разделения маломощных сигналов управления (обычно TTL уровня) от силовых цепей. К выходам отдельных регистров возможно подключение ЦАП для получения аналоговых управляющих сигналов. Наличие развязки необходимо и в этом случае.
Пример подключения выходных регистров приведен на рисунке 7.12.
Для ввода дискретных сигналов от объекта управления их можно подключить к входу передатчика или входам группы параллельно включенных передатчиков. Управление передачей осуществляется стробом чтения, поступающим на вход разрешения передачи. При этом для уменьшения числа передатчиков перед его входом может быть установлен коммутатор управляемый или младшими разрядами адреса SA или определенными разрядами выходного регистра (рис.7.13.).
П ри использовании для управления коммутатором младших разрядов адреса они не должны быть использованы для целей селекции адреса.
При вводе аналогового сигнала он подается на АЦП, с выхода которого цифровой сигнал поступает на вход передатчика (виртуальный входной регистр) и передается в шину данных по сигналам управления как цифра.
Для регистрации быстропротекающих процессов перед АЦП устанавливается устройство выборки-хранения, обеспечивающее замораживание сигнала на время преобразования.
Н екоторые АЦП имеют выходы с тремя состояниями, что позволяет подключать их непосредственно к шине данных. Они имеют также дополнительные входы-выходы, обеспечивающие подключение к шинам ЭВМ: готовность, разрешение передачи, пуск (рис.7.14.).
Д ля ввода группы аналоговых сигналов перед АЦП устанавливают аналоговый коммутатор (рис.7.15.). Управление аналоговым коммутатором производят от выходного регистра, куда предварительно выводят номер аналогового канала. Запуск АЦП производят от фронта строба чтения, завершающего цикл обмена, или от разряда выходного регистра. Сигнал готовности АЦП может быть использован двумя способами. При обмене по опросу флага готовности используется входной регистр (регистр состояния), к разряду которого подключается линия готовности АЦП. Сигнал готовности может быть использован также для формирования сигнала задержки цикла обмена IO CH RDY. При этом необходимо у читывать, что время преобразования не должно превышать максимально допустимое время задержки. Сигнал готовности также можно использовать для формирования сигнала требования прерывания.
7.2.3. Микросхемы для построения интерфейсов Условные графические обозначения элементов цифровой техники
Э лементы цифровой техники представлены на принципиальных схемах условными обозначениями в виде прямоугольника разделенного на поля (рис. 7.16). В основном поле помещается обозначение функции элемента. В дополнительных полях помещают информацию о функциональном назначении выводов (метки), которые состоят из букв алфавита, цифр и специальных знаков без пробела. В месте подведения вывода размещается указатель на тип вывода. Обозначение некоторых указателей представлено на рис. 7.17. Обозначение некоторых функций приведено в табл. 7.1. Метки содержат информацию о назначении выводов (таблица 7.2). Вверху поля меток выхода помещается условное обозначение типа выходного каскада микросхемы, если он имеет особенности (рис.7.18.).
Обозначение функции Табл.7.1
обозначение |
функция |
обозначение |
функция |
ДС |
дешифратор |
RG |
регистр |
СД |
шифратор |
СТ |
счетчик |
CPU |
процессор |
MUX |
мультиплексор |
RAM |
память с произвольным доступом |
B |
приемопередатчик |
ROM |
постоянная память |
1 |
логическое "ИЛИ" |
M |
память |
& |
логическое "И" |
L |
логика |
=1 |
исключающее "ИЛИ" |
Функциональное назначение выводов Табл.7.2
MO |
режим |
DI |
входные данные |
R |
сброс |
DO |
выходные данные |
RD |
чтение |
DB |
входные и выходные данные |
WR |
запись |
Е |
разрешение |
S |
установка |
RQ |
запрос |
ST |
пуск |
|
|