КР по АВМИC / записка

Учреждение образования

Белорусский Государственный университет

информатики и радиоэлектроники

Контрольная работа

по курсу: Архитектура вычислительных машин и систем

Выполнил: учащийся гр. 800502

Федяков М. Ю.

2012

Контрольная работа № 1.

Вариант № ??

Задание:

Построить микропроцессорную систему (МПС), которая осуществляет ввод/вывод аналогового сигнала, реализацию математического выражения у(х) и визуализацию результата. Написать программу, осуществляющую ввод\вывод и вычисление арифметического выражения. Требования к МПС:

1. ;

2. Микропроцессор (МП) фирмы Motorola MC68HC11;

3. Тактовая частота процессора – 2 МГц;

4. ПЗУ = 19 Кбайт;

5. ОЗУ = 17 Кбайт;

6. АЦП внутренняя на 3 канала;

7. ПЗУ, ОЗУ – внешние;

8. Ввод сигнала осуществляет аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вывод – 4 семи сегментных индикатора.

Построение МПС.

Для разработки МПС по заданным характеристикам за основу возьмём следующий принцип её функционирования:

1. Аналоговый сигнал подается на вход МПС.

2. АЦП преобразует аналоговый сигнал в его цифровое значение и передает его на МП.

3. МП, используя программу вычисления арифметического выражения записанную в ПЗУ, выполняет вычисление арифметического выражения.

4. Результат вычисления МП сохраняет в ОЗУ.

5. Результат вычисления МП передаёт в цифровом виде на индикаторы.

Согласно вышеописанному принципу блок-схема МПС будет состоять из следующих блоков (рис 1.): АЦП, МП, ПЗУ, ОЗУ, ИДК.

ПЗУ

ОЗУ

у(х)

АЦП

МП

ИДК

х

Рис.1. Блок схема МПС.

Согласно требований к МПС для МП необходимо использовать микропроцессор фирмы Motorola семейства MC68HC11. Семейство М68НС11 является одним из наиболее распространенных в мире семейств МП. Это семейство включает несколько десятков моделей, которые имеют одинаковое процессорное ядро, но отличаются объемом и типом используемой памяти, номенклатурой периферийных устройств и рядом других характеристик (тактовая частота, температурный диапазон, тип корпуса).

В проектируемой МПС будем использовать МП МС68НС11А8 являющийся базовой моделью семейства МС68НС11, который имеет типовой состав периферийных устройств. Логическая структура МП показана на рисунке 2.

Примечание: * - входы неиспользуемые в 48-выводном корпусе (тип DIP).

Рис. 2. Логическая структура МП МС68НС11А8.

Так как при реализации МПС на МП МС68НС11А8 будем задействовать порт Е, то будем использовать МП MC68HC11A8CFN2 (МП МС68НС11А8 в PLCC-корпусе, рис. 3) .

Рис. 3. Назначение выводов МП МС68НС11А8 в PLCC-корпусе.

Учитывая, что не определены многие параметры МПС (уровни входного и выходного сигналов, принципы оптимизации и т.д.) то незаданные параметры будем выбирать по собственному усмотрению. Например, при оптимизации выберем принцип использования минимального количества электронных компонентов и использования одного напряжения питания. Для пояснения перечислим некоторые особенности подключения к MC68HC11A8CFN2 дополнительных элементов для реализации требований к проектируемой МПС:

1. Напряжение питания V_DD = 5В ± 10%.

2. Частота задаётся внешним генератором, для работы МП на частоте 2 МГц используется генератор на 8 МГц.

3. Порты В, С МП будем использовать для задания адреса данных во внешней памяти.

4. Порт С будем использовать для записи данных во внешнюю память реализованную с использованием микросхем:

   1. для реализации внешнего ПЗУ = 19 Кбайт.

   2. для реализации внешнего ОЗУ = 17 Кбайт,

5. Также, при переключении в рабочий режим, порт С будем использовать для вывода данных на индикаторы.

6. Порт Е будем использовать для считывания аналоговых данных.

7. Так как МП используется в рабочем расширенном режиме, то на выводы MODA и MODB подаётся напряжение логической единицы.

8. Для подачи на вход МП уровня логического нуля вход МП соединяют с общей шиной питания.

9. Для развязки линий данных и адреса порта С используем микросхему регистра Philips 74HC373.

10. Для подключения нескольких микросхем памяти используем логический элемент ИЛИ реализованный на микросхеме типа ЛЛ1 и(или) ЛЛ2 (4 и 2 элемента "ИЛИ" соответственно) и микросхемы типа ЛН1 имеющей 6 элементов "НЕ".

Более подробные технические характеристики, логическая структура маркировка выводов и правила подключения элементов содержатся в используемой литературе (1-10). Все используемые элементы работают на частотах свыше 2 МГц, следовательно скорость работы МПС будет зависеть только от скорости работы МП.

Составим карту памяти МПС (с учётом требований):

Адрес:	Назначение:
0000 – 00FF	Внутренняя ОЗУ = 256 байт
0100 – 0FFF	Не используется
1000 – 103F	Блок из 64-ёх регистров
1040 – 1FFF	Не используется
2000 – 5fFF	Внешнее ПЗУ = 16 Кбайт
6000 – 67FF	Внешнее ПЗУ = 2 Кбайт
6800 – 6Bff	Внешнее ПЗУ = 1 Кбайт
6C00 – 6fff	Не используется
7000 – AFFF	Внешнее ОЗУ = 16 Кбайт
B000 – B3FF	Внешнее ОЗУ = 1 Кбайт
B400 – B5FF	Не используется
B600 – B7FF	Внутреннее РПЗУ = 512 байт
B800 – B803	Индикаторы
B804 - DFFF	Не используется
E000 - FFFF	Внутреннее ПЗУ = 8 Кбайт

Составим алгоритм вычисления арифметического выражения:

1. Считываем x₁, x₂, x₃

2. если х₃ =0, то у=мах. Переход на п. 6

3. Вычисляем x₁²

4. Вычисляем х₃³

5. Вычисляем у.

6. Значение у помещаем в ОЗУ.

7. Значение у передаем на индикаторы.

8. Переходим к п.1

Адрес индикаторов = 1011 1000 0000 0000.

Начальный адрес внешней памяти равен 2000₁₆ = 0010 0000 0000 0000₂.

Таблица истинности для управления модулями внешней памяти

№	Старшие адреса						ПЗУ				ОЗУ
	А15	А14	А13	А12	А11	А10	16к	2к	1к	16к		1к
0			1				*
1			1			1	*
2			1		1		*
3			1		1	1	*
4			1	1			*
5			1	1		1	*
6			1	1	1		*
7			1	1	1	1	*
8		1					*
9		1				1	*
10		1			1		*
11		1			1	1	*
12		1		1			*
13		1		1		1	*
14		1		1	1		*
15		1		1	1	1	*
16		1	1					*
17		1	1			1		*
18		1	1		1				*
19		1	1	1						*
20		1	1	1		1				*
21		1	1	1	1					*
22		1	1	1	1	1				*
23	1									*
24	1					1				*
25	1				1					*
26	1				1	1				*
27	1			1						*
28	1			1		1				*
29	1			1	1					*
30	1			1	1	1				*
31	1		1							*
32	1		1			1				*
33	1		1		1					*
34	1		1		1	1				*
35	1		1	1								*

Позиция	Тип	Количество
	Микросхемы
DD1	MC68HC11	1
DD2	MC33064	1
DD3	74HC373	1
DD4	561лн2	1
DD5, DD11	К155ЛИ1	1
DD6-DD8	К155ИД7	3
DD9, DD10	К555лИ6	2
DD12	HCT138	11
DD13	LS247	11
DD14-DD17	533ИР23	4
DD18-DD21	HD1131	4
DD22	TMS 2708-35	1
DD23	M27128A	1
DD24	Am2716B	1
DD25	IDT7130SA	1
DD26	IDT7006S	1
DD27	7805	1