- •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
13.2. Оборудование для распределенных систем сбора данных и управления
Серия приборов ADAM-5000 и ADAM-4000 предназначена для создания распределенных систем сбора данных и управления на основе стандарта последовательного интерфейса RS-485, а также промышленного интерфейса CAN (Controller Area Network). Приборы обеспечивают гальванически изолированный ввод-вывод аналоговых сигналов, дискретный ввод-вывод, релейный вывод. Приборы позволяют организовать многоточечные промышленные сети, управляемые центральным компьютером, в которых не требуется мгновенная реакция на события связанные с контролируемым объектом.
13.2.1. Модули удаленного сбора данных и управления adam-5000
Серия ADAM-5000 представляет собой аппаратно-программный комплекс, предназначенный для сбора информации о территориально-распределенном контролируемом объекте, первичной обработки данных путем фильтрации и нормализации аналоговых и дискретных сигналов, выдачи управляющих воздействий на объект и обмена данными с центральной ЭВМ (Рис.13.3.).
Устройства серии (до 256) объединяются в многоточечную сеть на основе симметричной двухпроводной линии связи (витая пара, радиоканал). Каждое устройство имеет свой идентификационный номер, устанавливаемый переключателями. Каждое устройство может обеспечить локальное двухпозиционное регулирование независимо от ЭВМ.
Устройства осуществляют прием и дешифрацию команд от ЭВМ по последовательному каналу связи, ввод и вывод аналоговых и дискретных сигналов, автоматическую проверку работоспособности. Имеется возможность дистанционной настройки аварийных уставок и параметров шкалы измерительных каналов.
Устройства серии реализованы на процессоре 80188 и состоят из модуля процессора и сменных модулей ввода-вывода. Внешний вид представлен на рисунке 13.4..
М одуль процессора имеет ОЗУ и ПЗУ по 256Кбайт, выполняется в разных модификациях. Имеет сторожевой таймер и часы, входы RS-232/485 и обеспечивает обмен со скоростью 1200-115200 бит/сек. Имеются модули преобразования RS-232/CAN (Controller Area Network) обеспечивающие связь до 1000м. Имеются сменные модули: 8-ми канального аналогового ввода, 7-ми канального ввода сигналов термопар, 4-х канального аналогового вывода, 16-канального дискретного ввода, 16-канального вывода, 6-канальный модуль релейной коммутации.
Для надежного автономного функционирования в промышленных условиях выпускается программируемый микроконтроллер серии ADAM-5510. Он подобен устройствам серии 5000, но еще имеет встроенную операционную систему, которая совместима с MS-DOS, что позволяет программировать на языках высокого уровня. Правда, перед записью программы в ПЗУ ее необходимо преобразовать в коды процессора 80188 с помощью сервисной программы. Устройство допускает до 64 каналов дискретного ввода-вывода о да 32 каналов аналогового ввода.
Для реализации сети на основе промышленной шины CAN выпускается модификация ADAM-5000/CAN. Для преобразования интерфейса RS-232 в CAN выпускается преобразователь.
13.2.2. Модули удаленного сбора данных и управления adam-4000
Модули серии ADAM-4000 являются малогабаритными интеллектуальными многофункциональными устройствами связи с объектами, разработанными для применения в промышленных условиях эксплуатации. Встроенный микропроцессор обеспечивает функции ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, с последующей их фильтрацией и нормализацией и преобразованием в форму, принятую для передачи по последовательному каналу. В модулях реализована функция удаленной программной настройки диапазона принимаемых аналоговых сигналов. Модули серии объединяются в многоточечную сеть на базе управляющего компьютера. Устройства серии ADAM-4000 объединяются в сеть на базе стандарта RS-485, который является одним из наиболее распространенных промышленных стандартов последовательной двунаправленной передачи данных по симметричной двухпроводной линии связи. Управление сетью осуществляется центральным компьютером путем передачи команд и приема ответных сообщений от модулей. Команды и данные передаются в символьном коде т.е. в кодах ASCII.
С ерия ADAM-4000 подобна серии ADAM-5000, но ее модули имеют меньшие функциональные возможности и выполнены в другом конструктиве. Так модуль ADAM-4018 имеет 6 дифференциальных и два униполярных каналов аналогового ввода и позволяет подключать непосредственно термопары. Модуль ADAM-4016 имеет 1 канал аналогового вывода. ADAM-4050 имеет 7 каналов дискретного ввода и 8 вывода, а ADAM-4060 имеет 4 контакта реле. Все модули имеют сторожевой таймер. Вид модуля представлен на рисунке 13.5.