- •Оглавление
- •Лекция № 1 Введение в проблемы построения автоматизированных систем.
- •Основные вопросы курса:
- •1.1. Функциональные компоненты, необходимые для построения автоматизированного комплекса.
- •1.2. Особенности проектирования и основные требования к автоматизированным системам для научных исследований (асни).
- •1.3. Принципы построения автоматизированных систем.
- •Лекция №2 Средства управления объектами автоматизации.
- •2.1. Архитектурные возможности эвм.
- •Центральный процессор
- •Основные регистры процессора эвм семейства Macintosh.
- •Основные регистры процессора эвм семейства ibm pc.
- •2.2. Основная память.
- •Форматы представления чисел в озу.
- •2.3. Каналы ввода-вывода информации.
- •Общая структура магистрали эвм
- •Передача информации по системной магистрали
- •Вывод данных Ввод данных
- •Лекция №3 Принципы организации обмена данными между эвм и внешними устройствами.
- •3.1 Режимы обмена данными
- •3.2 Безусловная передача данных.
- •Лекция №4 Техническая реализация усо в эвм семейства ibm и методика управления обменом.
- •Карта регистров усо
- •4.1. Программные средства реализации безусловного обмена данными в среде BorlandPascal
- •4.2. Обмен данными между эвм и ву по готовности ву
- •4.2.1. Функциональная схема интерфейса ввода данных в эвм по готовности ву.
- •Техническая реализация интерфейса в ас на основе эвм семейства ibmpc
- •Лекция №5 Технические характеристики ацп, усилитель, мультиплексор.
- •5.1 Программная модель интерфейса
- •5.2 Алгоритм одноканальных измерений входного сигнала
- •5.3. Методика управления и оценки состояния внешних устройств
- •5.4. Проверка, установка, сброс отдельных разрядов регистра ву
- •Лекция №6 Обмен данными между эвм и внешними устройствами с прерыванием текущей программы.
- •6.1 Принцип организации обмена данными
- •6.2 Алгоритм обслуживания ву с прерыванием.
- •1. Опрос ву.
- •3. Комбинированный способ идентификации ву.
- •6.3 Блок-схема алгоритма обслуживания ву с прерыванием.
- •6.4 Механизм приоритетов. Вложенные прерывания.
- •6.5 Принципы построения интерфейса обмена данных с прерыванием программы.
- •6.6 Техническая реализация интерфейса обмена данными с прерыванием программы.
- •1. Приоритетная цепочка:
- •2. Реализация многоуровневых вп в эвм семейства ibm.
- •Технические характеристики бис Intel 8259a.
- •6.7 Программируемые режимы обслуживания ву.
- •6.8 Схема включения пкп к системной шине ву.
- •6.9 Аппаратные прерывания в порядке их приоритетов и назначения.
- •6.12 Схема каскадирования контроллеров прерывания.
- •Методика программирования контроллера прерываний.
- •6.13 Программирование пкп в процессе обслуживания ву и работы системы.
- •6.14 Методика программирования обмена данными с прерыванием программы.
- •6.15 Реализация методики обмена данными с прерыванием программы между в эвм в автоматизированных системах на основе эвм семейства ibm pc в средеBorland Pascal. Установка вп.
- •6.16 Техническая реализация обмена данными с прерыванием программы.
- •6.17 Категории прерываний эвм семейства ibmpc.
- •Основные черты программных прерываний.
- •Краткий обзор функций bios.
- •Лекция №7. Программируемые интервальные таймеры-счетчики (пит).
- •7.1 Схема включения пит к автоматизированной системе (ас).
- •Карта программно доступных регистров пит
- •7.2 Состав и назначение регистров каналов.
- •7.3 Формат регистров таймера.
- •7.3 Режимы работы таймера.
- •1 Группа.
- •2 Группа.
- •3 Группа.
- •7.4 Методика программирования таймера.
- •1. Инициализация пит.
- •2. Чтение текущего содержимого ce.
- •7.5 Синхронизация операций реального времени. Системный таймер эвм семейства ibmpcIntel8254.
- •7.6 Реализация методики программирования таймера в среде BorlandPascal.
- •7.7 Пит Intel 8253 на интерфейсной плате l-154.
- •7.8 Многоканальное измерение сигналов.
- •Лекция №8 Автоматизированные системы на основе стандартных магистрально-модульных интерфейсов.
- •Лекция №9 Интерфейс камак (camac).
- •9.1 Конструктивная совместимость элементов системы.
- •9.2 Магистраль крейта камак.
- •9.3 Пространственно-временные диаграммы на магистрали крейта.
- •9.4 Виды и назначение адресных операций на магистрали крейта.
- •Операции интерфейса камак
- •Лекция №10 Технические средства на основе интерфейса камак. Модули интерфейса камак.
- •10.1 Схемы формирования статусных сигналов.
- •10.2 Управляющие модули камак.
- •Управляющая часть кк.
- •10.3 Программная модель кк типа ккп3 для эвм семейства ibmpc.
- •10.4 Методика управления контроллером крейта и модулями камак.
- •10.5 Методика построения программного обеспечения в ас на основе унифицированных магистрально-модульных интерфейсных систем.
- •Лекция №11 Разработка интерфейсно-ориентированной библиотеки процедур для управления крейтом камак.
- •Лекция №12 Методика контроля состояния модулей в интерфейсе камак.
- •Лекция№13 Компоненты ас на основе интерфейса камак.
- •13.1 Разработка схемы прибора генератора с заданными амплитудно-частотными характеристиками.
- •13.2 Измерение временных параметров импульсных сигналов.
- •13.3 Схема соединения модулей.
- •Программная реализация алгоритма измерения частоты fвх или периода Tвх.
- •Программная реализация алгоритма измерения длительности одиночного импульса.
- •13.4 Реализация прерываний от модуля камак в автоматизированных системах.
- •Лекция №14 Обмен данными между эвм и ву в режиме пдп.
- •14.1 Алгоритм обмена в режиме пдп.
- •14.2 Программная модель интерфейса ву и кпдп (минимальная конфигурация).
- •Программная модель кпдп.
- •Методика запуска обмена данными по каналу пдп.
- •14.3 Реализация пдп в эвм на основе единого магистрального канала.
- •14.4 Реализация пдп в эвм на основе изолированного магистрального канала.
- •14.5 Назначение каналов контроллера пдп и адреса регистров страниц.
- •Лекция №15 Функциональный состав и программная модель кпдп.
- •15.1 Блок управления.
- •15.2 Каналы контроллера пдп.
- •15.3 Каскадирование контроллеров пдп.
- •Лекция №16 Методика программирования контроллера пдп.
- •Лекция№17 Реализация пдп в ас на основе камак.
- •17.1 Алгоритм выполнения кк операции пдп.
6.17 Категории прерываний эвм семейства ibmpc.
Все прерывания делятся на 3 категории:
Внешние или аппаратные прерывания.
Прерывания по особой ситуации или внутренние прерывания.
Программные прерывания.
1. Внешние или аппаратные прерывания генерируются ВУ в ответ на некоторые события, требующие внимания ЦП.
2. Внутренние прерывания возникают, когда ЦП наталкивается на абсолютно бессмысленные команды.
Пример: по особой ситуации.
IntNo=0 – деление на 0.
IntNo=1 – в регистре флаговIF=1.
IntNo=2 –NMI–NoneMaskedInterrupt, немаскируемые прерывания.
3. Программные прерывания – не возникают неожиданно - возникают, если какая-то программа вызывает это прерывание, служит для вызова других программ, которые находятся в: ПЗУ – BIOS, ОЗУ –DOS.
Основные черты программных прерываний.
Программные прерывания функционируют так же, как и аппаратные прерывания. Программные прерывания не разделены по приоритетам, могут вызываться друг из друга. Аппаратное прерывание тоже может получить прерывание при выполнении программного прерывания.
Ассемблерная команда INT<номер типа прерывания>.
Реакции ЦП на эту команду:
Сохраняет свое состояние.
Определяет адрес ВП.
Загружает в СК содержимое ВП.
Приступает к выполнению соответствующей процедуры.
В языках высокого уровня также можно использовать программные прерывания. Они становятся доступны при объявлении в программе модуля DOS.* (WinDOS.*).
Procedure Intr(IntNo:byte; var Regs: registers); (если вызываем из Windows: var Regs:TRegisters).
Тип Registersопределяют таким образом (дляDOS):
Type Registers=record case integer of
0: (AX, BX, CX, DX,BP, SI, DI, DS, ES, Flags: word);
1: (AL, AH, BL, BH, CL, CH, DL, DH: byte) end;
Для Windows: Type TRegisters вместо Type Registers.
Один и тот же номер типа может содержать несколько функций: AH– номер функции,AL– номер подфункции.
Краткий обзор функций bios.
№ Типа прерывания |
Функция или группа функций |
5 |
Печать графической копии экрана |
11h |
Оборудование RAM |
12h |
Объем памяти |
13h |
Управление НТМД |
14h |
Управление последним портом |
16h |
Управление клавиатурой |
19h |
Перезапуск системы |
33h |
Управление мышкой |
Пример. Определение наличия сопроцессора.
Program Intr_copr; uses Dos;
Var R: registers;
Begin Intr($11, R);
If (R.AX and 2)<>0 then Writeln (‘Есть сопроцессор’) else Writeln(‘Сопроцессор отсутствует’); end.
Команда, используемая для обращения к памяти DOS:ProcedureMSDOS(varRegs:registers);
Пример. Получить версию операционной системы.
Uses WinDOS, winCRT;
Var R:TRegisters;
Begin R.AH=$30; MSDOS(R);
Writeln(‘Версия ОС=’, R.AL, ‘:’, R.AH); End.
Лекция №7. Программируемые интервальные таймеры-счетчики (пит).
Программируемые интервальные таймеры-счетчики (ПИТ) предназначаются для:
Для синхронизации компонентов автоматизированной системы во времени.
Для формирования временных интервалов.
Измерения длительности импульсов, частоты, периода сигнала.
Деление частоты сигнала.
Для подсчета числа событий.
Практически все ПИТ используют ТТЛ. Уровни ТТЛ: низкий – 0 В, высокий – 5 В.
Обобщенная функциональная схема ПИТ включает:
GATE |
Рис. 7.1 Обобщенная функциональная схема ПИТ.
Вход CLKпри появлении на нем фронта импульса счетчик увеличивает или уменьшает содержимое регистра счетчика. В регистр счетчика можно записать некоторое число, которое называется константа пересчета, счетчик будет считать, начиная с этого значения. Содержимое регистра счетчика всегда отражает число импульсов, поступивших на входCLK.
Вход GATE– входные ворота, служит для управления счетом. ЕслиGATE= 1, счет разрешен, еслиGATE=0, счет запрещен.
Выход OUT– переключается в зависимости от выбранного режима работы. Если содержимое счетчика увеличивается при каждом импульсе на входеCLK, то при достижении максимального значения, выход переключается. Максимальное значение называетсяTerminalcount. Если содержимое счетчика уменьшается при каждом импульсе на входеCLK, то выходOUTпереключается, когда содержимое счетчика достигнет нуля. Это значение также называетсяTerminalCount. ВыходOUTподключается к элементам автоматизированной системы для синхронизации действий.
Основные характеристики счетчиков-таймеров:
Разрешение - определяется числом бит в регистре счетчика. Эта характеристика говорит, до какого максимального значения счетчик может считать. Современные счетчики могут считать 16-48 двоичных разрядов.
Максимальная тактовая частота - определяет максимальную скорость, с которой можно переключать вход CLK. При большей максимальной тактовой частоте может считать быстрее. Максимальная частота счета: 1÷100 МГц.
Рассмотрим ПИТ Intel8253,Intel8254.
Эти таймеры программно-совместимы и отличаются быстродействием.
Технические характеристики:
Число независимых каналов – 3;
Число режимов работ канала – 6;
Разрешение каждого канала – 16 бит;
Содержимое регистра счетчика уменьшается с каждым импульсом на входе CLK.Terminalcountнаступает когда содержимое счетчика становится равным нулю;
Максимальная тактовая частота на входе CLK:Intel8253 – 2 МГц,Intel8254 – 8 МГц;
Формат счета импульсов – двоичный или двоично-десятичный;
КМОП-технология, напряжение питания - 3÷6 В, корпус по DIP-технологии, содержит 24 вывода.