- •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
1.2. Микропрограммный автомат
1.2.1. Автомат с памятью
Наряду с автоматами без памяти существуют автоматы с памятью, выходные сигналы которых зависят и от предыстории автомата, т.е. сигналов, присутствовавших на его входе в предшествующие моменты времени. Такой автомат должен содержать функциональные элементы памяти. Предыстория автомата отражается в памяти автомата изменением его внутреннего состояния. При электронной реализации автомата его внутреннее состояние связывают с содержимом внутреннего запоминающего регистра, который хранит двоичный код присвоенный текущему состоянию. Т.о. состояние автомата представлено двоичным кодом состояния (числом), которое присваивается каждому состоянию (обычно в порядке возрастания двоичных чисел).
П римером автомата с памятью может служить устройство управления включающее исполнительный механизм при втором нажатии пусковой кнопки. На единственный вход такого автомата поступает сигнал логической "1" или логического "0" в зависимости от состояния кнопки. Выход автомата подключен к ИМ. Последовательность входных сигналов для включения ИМ должна быть: 0101.
Для различения событий появления на входе автомата второго "0" от исходного сигнала "0" необходимо эти события связать с различными внутренними состояниями автомата, которые можно пронумеровать двоичными числами: исходное состояние (0), состояние после первого включения (1) и т.д. В этом случае можно выделить 4 состояния автомата: исходное (00), после первого нажатия кнопки (01), после отпускания кнопки (10), после второго нажатия (11). Таким образом, для данного примера мы имеем 4 состояния: 002, 012, 102, 112.
В синхронных автоматах, работающих в дискретном времени, изменение (запоминание нового состояния) осуществляется по фронту синхросигнала, поступающего от внешнего генератора. Для запоминания кода текущего состояния используются триггеры и регистры. Для запоминания двоичного числа (кода состояния) в данном примере необходимо 2 триггера.
1.2.2. Микропрограммный автомат в системе управления
Автомат с памятью или микропрограммный автомат представляет собой управляющее устройство (УУ) или управляющий автомат (УА) для объекта управления, который представляет собой операционное устройство (ОУ) или операционный автомат (ОА), выполняющий определенные операции, требуемые пользователю. В качестве ОА могут выступать различные устройства: станки, стиральные машины, арифметическо-логическое устройство (АЛУ) и др. Информация о результатах выполненной операции или о состоянии ОА поступает на вход управляющего автомата (рис.1.1). На вход управляющего автомата поступают также внешние управляющие сигналы. Задачей управления является обеспечение выполнения ОА последовательности операций (алгоритма) в соответствии с внешними управляющими сигналами и сигналами результата предыдущей операции. Заметим, что элементарное действие в ОА называется микрооперацией, совокупность одновременно выполняемых микроопераций называется микрокомандой, а последовательность микрокоманд образует микропрограмму.
Микропрограммный автомат (МПА) позволяет реализовать достаточно сложные алгоритмы работы с учетом предыстории системы, т.е. потока входных сигналов, поступивших на его входы в предшествующие моменты времени. МПА способен формировать многоканальные дискретные сигналы управления требуемой длительности и в заданной последовательности, т.е. микропрограмму.