СТИСЛІ ВІДПОВІДІ НА ПИТАННЯ ДЛЯ ДЕРЖАВНОЇ АТЕСТАЦІЇ

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

«МІКРОПРОЦЕСОРНІ пристрої та СИСТЕМИ»

1. Загальна структура мікропроцесорної управляючої системи.

Как и всякая система автоматического управления (регулирования) микропроцессорная управляющая система состоит из:

• объекта управления;

• датчиков состояния объекта и окружающей среды;

• решающего устройства;

• исполнительных механизмов (оборудования).

Рассмотрим подробнее состав решающего устройства, выполненного на базе микропроцессоров (микроконтроллеров):

• цифровые входы с защитой, согласованием по уровню сигнала и, возможно, гальванической (как правило, оптической) развязкой;

• входы аналоговых сигналов датчиков с цепями защиты и иногда масштабирования (усиления);

• цифровые интерфейсы (разъёмы, цепи защиты и согласования уровней при необходимости) для связи с интеллектуальными датчиками;

• микроконтроллер (с БИС расширения при необходимости) или система на кристалле куда входят:

- счётчик команд;

- дешифратор команд с шинами адреса и данных программной памяти;

- память программы;

- арифметически-логическое устройство;

- операционные регистры;

- несколько типов памяти данных (оперативная, полупостоянная) с шинами адреса и данных;

- таймеры;

- аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи;

- порты ввода/вывода (общего назначения);

- контроллеры цифровых интерфейсов (I²C, SPI, LIN, RS-485 и др.);

• цифровые выходы логические, транзисторные и тиристорные ключи, электромагнитные реле с цепями защиты и, возможно, гальванической развязки;

• аналоговые выходы по току и напряжению и ШИМ выходы для управления исполнительным оборудованием;

• цифровые интерфейсы связи с интеллектуальным исполнительным оборудованием;

• интерфейс связи (обычно цифровой) с верхними уровнями системы автоматизации судна;

• местная панель управления, включающая кнопки, переключатели дискретные а возможно и знакосинтезирующие и графические индикаторы.

2. Формалізація проектування мікропроцесорного обладнання та систем.

При проектировании технических систем используется блочно-иерархический подход, при котором представления о проектируемой системе расчленяются на иерархические уровни. На высшем уровне используется наименее детализованное представление, отражающее только самые общие черты и особенности проектируемой системы. На следующих уровнях степень подробности рассмотрения возрастает, при этом система рассматривается не в целом, а отдельными блоками. Такой подход позволяет на каждом уровне формулировать и решать задачи приемлемой сложности, поддающиеся уяснению и пониманию человеком и решению с помощью имеющихся средств проектирования. Разбиение на блоки должно быть таким, чтобы документация на блок любого уровня была обозрима и воспринимаема одним человеком. Преимущества блочно-иерархического подхода состоят в том, что сложная задача большой размерности разбивается на последовательно решаемые группы задач малой размерности, причем внутри групп разные задачи могут решаться параллельно.

Так общая (сложная) задача для МК-системы может быть разбита на ряд глобальных задач меньшей размерности, располагаемых на следующем (за общей задачей) уровне иерархии таких, например как:

1. Организация взаимодействия МК с объектом управления;

2. Обработка данных;

3. Организация связи оператора в обслуживаемых МК-системах;

4. Организация связи между отдельными МК в многопроцессорной системе;

5. Организация связи с ЭВМ более высокого уровня (например IBM PC).

Рассмотрим основные задачи системного и функционально-логического уровней проектирования МКС совместно с соответствующими уровнями алгоритмического проектирования.

Основными задачами системного и архитектурного уровней являются:

• определение принципов организации МКС;

• разработка структурной схемы, т.е. определение состава устройств и способа их взаимодействия в процессе функционирования аппаратуры;

• выбор ОМК и других БИС;

• уточнение функций реализуемых МПУ, и их разделение на функции, реализуемые аппаратным и программным путями;

• определение требований к параметрам устройств и формирование технических заданий (ТЗ) на разработку отдельных устройств МКС.

Основные задачи функционально-логического и микропрограммного уровней следующие:

• детализация функций выполняемых каждым устройством;

• разработка функциональных и принципиальных схем всех устройств;

• алгоритмическая реализация функций, выполняемых программным путем, и представление алгоритмов на одном из принятых алгоритмических языков или Ассемблере;

• синтез контролирующих и диагностических тестов;