Содержание
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Анализ технического задания 7
2 РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОРНОГО МОДУЛЯ И ИНТЕРФЕЙСА 9
2.1 Анализ структуры ЦП К1816ВЕ51 9
2.2 Система команд К1816ВЕ51 21
3 ВЫБОР МОДУЛЕЙ ПАМЯТИ 25
3.1 Выбор оперативно запоминающего устройства 25
3.2 Выбор постоянно запоминающего устройства 27
4 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМ ВВОДА/ВЫВОДА, ПРЕРЫВАНИЙ, 30
ПРЯМОГО ДОСТУПА К ПАМЯТИ. ВЫБОР ТАЙМЕРА 30
4.1 Архитектура параллельного интерфейса КР580ВВ55 30
4.2 Архитектура программируемого контролера прерываний КР580ВН59 33
4.3 Архитектура программируемого таймера КР580ВИ53 34
4.5 Архитектура контролера прямого доступа к памяти КР580ВТ57 36
5 РАЗРАБОТКА ИНТЕРФЕЙСА И УТОЧНЕННОЙ СТРУКТУРНОЙ 38
СХЕМЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ 38
5.1 Буферный регистр КР580ИР83 38
5.2 Шинный формирователь КР580ВА87 38
5.3 Подключение микросхем, входящих в МПС к шинам данных и 39
шинам адреса 39
5.4 Разработка структурной схемы МПС 41
6 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 47
ПРИЛОЖЕНИЕ А 48
ВВЕДЕНИЕ
С развитием технологии и схемотехники цифровых интегральных схем появилась возможность создавать сложные устройства обработки цифровой информации в виде компактных микросхем.
Широкую популярность микропроцессоры получили благодаря своим высоким функциональным возможностям и эксплуатационным характеристикам, придавшим средствам вычислительной техники и автоматики качественно новые свойства: появились и получили широкое распространение микрокалькуляторы, микроЭВМ, персональные ЭВМ, интеллектуальные роботы. Такие характеристики микропроцессоров как малые габариты, масса, потребляемая мощность позволили применять их в областях, в которых использование традиционных средств вычислительной техники было принципиально невозможным.
Отдельный класс МС представляют однокристальные микроЭВМ. Интеграция всех составных частей МС (ЦП, памяти, подсистемы ВВ средств поддержки режима реального времени) привела к ряду ограничений на принципы ее организации, потребовала развития архитектуры в направлении, несвойственном для многокристальных компоновок. Организация однокристальных микроЭВМ ориентирована на применение встраиваемых в изделие недорогих управляющих МС реального времени, рабочая программа которых расположена в ПЗУ системы. По этой причине находящаяся на кристалле физическая память микроЭВМ делится на постоянную для записи программ и оперативную для хранения различных переменных, а сами приборы называются однокристальными микроконтроллерами. Такому делению физической памяти способствовали и технологические ограничения, свойственные системам на одном кристалле. Развитие интегральной технологии и расширение области применения однокристальных МК привели к дальнейшему совершенствованию архитектурных и структурных принципов их организации. Современные однокристальные МС обладают такими вычислительными ресурсами и возможностями управления в режиме реального времени, для получения, которых раньше необходимы были более дорогие многокристальные компоновки. Применение МК на одном кристалле особенно эффективно в системах, где наряду с небольшой памятью требуются интенсивно используемые средства ВВ в реальном масштабе времени.
Периодом становления архитектуры 8-разрядных однокристальных МК
считают 1977—1979гг., когда появились первые приборы этого класса: 8048 фирмы Intel, 3870 фирмы Mostek и 9940 фирмы Texas Instruments nc. Приборы 3870, 9940 были программно совместимы с многокристальными системами и во многом дублировали их архитектурные признаки, МК 8048 имели оригинальную организацию.
В 1980 г. фирмой Intel было разработано новое семейство однокристальных МК iMCS-51, аналогом которого является БИС отечественного производства К1816ВЕ51. Новое семейство обеспечивает совместимость с архитектурой iMCS48, но обладает более обширным и адресным и пространствами памяти программ и данных, усовершенствованными средствами ВВ и поддержки режима реального времени.
В архитектуре предусмотрено до 64К байт ПЗУ, часть которого реализуется на кристалле, 128/256 байт внутреннего ОЗУ, до 64К байт внешнего ОЗУ, 32 линии физического ВВ, программируемый последовательный интерфейс, два или три 16-разрядных таймера/счетчика и двухуровневая система прерываний с пятью или шестью источниками запросов.
Дальнейшее развитие получила система команд и способы доступа к отдельным элементам данных. В состав системы введены команды умножения и деления, реализован булев под процессор. Сейчас в семействе iMCS-5I более восьми однокристальных микроЭВМ с различными физическими возможностями. Развитие семейства продолжается.
Целью работы является проектирование управляющей микроЭВМ на основе однокристального МП К1816ВЕ51. Необходимо отразить общую структуру управляющей микроЭВМ, общую структуру программного обеспечения, осуществить разработку подсистемы памяти и подсистем ввода/вывода, прерываний, ПДП. Необходимо разработать блок схему управляющей программы и представить ее в общем виде.