- •Федеральное агентство по образованию
- •Пояснительная записка
- •Федеральное агентство по образованию
- •1 Литературный обзор
- •2 Разработка структурной схемы устройства функционального контроля восьмиразрядных микроконтроллеров
- •3 Разработка электрической схемы устройства функционального контроля восьмиразрядных микроконтроллеров
- •3.1 Разработка электрической схемы функционального контроля ис в сравнении с эталоном
- •3.2 Разработка электрической схемы, обеспечивающей прием данных из компьютера
- •3.2.1 Разработка электрической схемы для блока «ram 1»
- •3.2.2 Разработка электрической схемы для блока «ст 1»
- •3.2.3 Разработка электрической схемы для блока «ms 1»
- •3.2.4 Разработка электрической схемы для блоков «Буфер данных 1» и «Буфер данных 2»
- •3.2.5 Разработка электрической схемы для блока «Логика управления 1»
- •3.3 Разработка электрической схемы, обеспечивающей передачу данных в компьютер
- •3.3.1 Разработка электрических схем для блоков «ram 2», «ct 2», «ms 2», «Буфер данных 3» и «Буфер данных 4»
- •3.3.2 Разработка электрической схемы для блока «Логика управления 2»
- •4 Выбор и обоснование алгоритмов фт озу
- •4.1 Общие сведенья
- •4.1.1 Способы построения алгоритмических функциональных тестов озу
- •4.1.2 Описание неисправностей в двоичном дш адреса озу
- •4.1.3 Описание неисправностей и методы их устранения в матрице озу
- •4.2 Построение фт, проверяющего озу непосредственно после воздействия специальных факторов
- •4.3 Построение фт, проводящее полную проверку озу после всех спецвоздействий
- •5. Выбор и обоснование фт ппзу. Построение алгоритмов
- •5.1 Особенности функционального контроля зу с преимущественным считыванием информации
- •5.2 Построение фт, проверяющего ппзу непосредственно после воздействия специальных факторов
- •5.3 Построение фт, проводящее полную проверку ппзу
- •6 Выбор и обоснование фт набора команд. Построение алгоритмов
- •6.1 Общие сведенья
- •6.1.1 Общая характеристика
- •6.1.2 Типы команд
- •6.1.3 Типы операндов
- •6.1.4 Группы команд
- •6.1.5 Обозначения, используемые при описании команд.
- •6.2 Построение фт, проверяющего набор команд непосредственно после воздействия специальных факторов
- •6.3 Построение фт, проверяющего набор команд
- •7 Разработка печатной платы для схемы функционального контроля ис в сравнении с эталоном
- •7.1 Создание компонентов и ведение библиотек
- •7.2 Создание компонента кр1533тл2 с помощью программы работы с библиотеками p-cad Library Executive
- •7.3 Создание схемы электрической принципиальной с помощью программы p-cad Schematic
- •7.4 Разработка топологии печатных плат
- •7.5 Топология разработанной печатной платы
- •8 Организационно-экономическая часть
- •8.1 Предварительная оценка планируемой к выполнению проектно- конструкторской работы
- •8.2 Организация и планирование окр
- •8.2.1 Расчет трудоемкости окр
- •8.2.2 Распределение трудоемкости окр по исполнителям
- •8.2.3 Расчет договорной цены научно- технической продукции
- •8.3 Технико- экономический анализ конкурентоспособности новой конструкции рэа
- •8.3.1 Выбор и обоснование товара- конкурента
- •8.3.2 Анализ технической прогрессивности нового устройства контроля
- •8.3.3 Анализ изменений функциональных возможностей нового устройства контроля
- •8.3.4 Анализ соответствия новой конструкции рэа нормативам
- •8.3.5 Образование цен товара- конкурента и нового товара
- •8.3.6 Расчет годовых издержек потребителя в условиях эксплуатации
- •8.3.7 Расчет полезного эффекта
- •8.3.8 Расчет нижнего и верхнего пределов нового товара
- •8.3.9 Образование цены потребления и установление коммерческой конкурентоспособности
- •8.3.10 Обоснование конкурентоспособности новой конструкции рэа. Условия выхода на рынок
- •9 Безопасность жизнедеятельности и экологичность
- •9.1 Безопасность жизнедеятельности
- •9.1.1 Анализ вредных и опасных факторов труда в лаборатории нии
- •9.1.2 Обеспечение санитарно-гигиенических требований к помещениям нии и рабочим местам сотрудников
- •9.1.3 Характеристика шума и мероприятия по его снижению
- •9.1.4 Требования к освещению помещений и рабочих мест
- •9.1.5 Вредные факторы при работе с монитором
- •9.1.6 Противопожарная защита
- •9.1.7 Электробезопасность
- •9.1.8 Электормагнитные поля и их нормирование
- •9.1.9 Расчет вентиляции
- •9.2 Экологичность
- •9.3 Оценка устойчивости микроконтроллера к воздействию проникающей радиации
- •9.3.1 Влияние ионизирующего излучения на кристалл микроконтроллера
- •9.3.2 Расчет защитного экрана от нейтронного излучения
6 Выбор и обоснование фт набора команд. Построение алгоритмов
6.1 Общие сведенья
6.1.1 Общая характеристика
Микро-ЭВМ рассматриваемого семейства являются типичными микропроцессорными устройствами с архитектурой SISC - со стандартным набором команд. Поэтому их система команд довольно обширна и включает в себя 111 основных команд. Их длина - один, два или три байта, причем большинство из них (94%) - одно- или двухбайтные. Все команды выполняются за один или два машинных цикла (соответственно 0.5 или 1 мкс при тактовой частоте 24 МГц), исключение - команды умножения и деления, которые выполняются за четыре машинных цикла (2 мкс). Микро-ЭВМ семейства 8051 используют прямую, непосредственную, косвенную и неявную, адресацию данных
В качестве операндов команд микро-ЭВМ семейства 8051 могут использовать отдельные биты, четырехбитные цифры, байты и двухбайтные слова.
Все эти черты обычны для набора команд любого SISC-процессора и по сравнению с RISC набором команд обеспечивает большую компактность программного кода и увеличение быстродействия при выполнении сложных операций.
В то же время, набор команд семейства 8051 имеет несколько особенностей, связанных с типичными функциями, выполняемыми микроконтроллерами - управлением, для которого типичным является оперирование с одноразрядными двоичными сигналами, большое число операций ввода выводи и ветвлений программы.
Наиболее существенная особенность системы команд рассматриваемых микроЭВМ это возможность адресации отдельных бит в резидентной памяти данных. Кроме того, как отмечалось, некоторые регистры блока регистров специальных функций также допускают адресацию отдельных бит. Карты адресов отдельных бит в резидентной памяти данных и в блоке регистров специальных функций.
6.1.2 Типы команд
Всего микро-ЭВМ выполняют 13 типов команд, они приведены в таблице. Как следует из нее, первый байт команды всегда содержит код операции (КОП), а второй и третий (если они присутствуют в команде) -адреса операндов или их непосредственные значения.
Таблица. 6.1- Типы команд
Тип команды |
Первый байт D7...D0 |
Второй байт D7...D0 |
Третий байт D7...D0 |
тип 1 |
коп |
|
|
тип 2 |
коп |
#d |
|
тип 3 |
коп |
ad |
|
тип 4 |
коп |
bit |
|
тип 5 |
коп |
rel |
|
тип 6 |
коп |
a7...a0 |
|
тип 7 |
коп |
ad |
#d |
тип 8 |
коп |
ad |
rel |
тип 9 |
коп |
ads |
add |
тип 10 |
коп |
#d |
rel |
тип 11 |
коп |
bit |
rel |
тип 12 |
коп |
ad16h |
ad 16I |
тип 13 |
коп |
#d16h |
#d16l |
6.1.3 Типы операндов
Состав операндов включает в себя операнды четырёх типов: биты, 4-битные цифры, байты и 16-битные слова.
Микроконтроллер имеет 128 программно-управляемых флагов пользователя. Имеется также возможность адресации отдельных битов блока регистров специальных функций и портов. Для адресации битов используется прямой 8-битный адрес (bit). Косвенная адресация битов невозможна. Карты адресов отдельных битов представлены на рис. 6 .
Четырёхбитные операнды используются только при операциях обмена SWAP и XCHD.
Восьмибитовым операндом может быть ячейка памяти программ (ПП) или данных (резидентной (РПД) или внешней (ВПД)), константа (непосредственный операнд), регистры специальных функций, а также порты ввода/вывода. Порты и регистры специальных функций адресуются только прямым способом. Байты памяти могут адресоваться также и косвенным образом через адресные регистры R0, R1, DPTR и PC.
Двухбайтные операнды - это константы и прямые адреса, для представления которых используются второй и третий байты команды.
Адреса |
(D7) |
|
(D0) | |||||
7FH |
|
| ||||||
2FH |
7F |
7Е |
7D |
7С |
7В |
7А |
79 |
78 |
2ЕН |
77 |
76 |
75 |
74 |
73 |
72 |
71 |
70 |
2DH |
6F |
6Е |
6D |
6С |
6В |
6А |
69 |
68 |
2СН |
67 |
66 |
65 |
64 |
63 |
62 |
61 |
60 |
2ВН |
5F |
5Е |
5D |
5С |
5В |
5А |
59 |
58 |
2АН |
57 |
56 |
55 |
54 |
53 |
52 |
51 |
50 |
29Н |
4F |
4Е |
4D |
4С |
4В |
4А |
49 |
48 |
28Н |
47 |
46 |
45 |
44 |
43 |
42 |
41 |
40 |
27Н |
3F |
3Е |
3D |
3С |
3В |
ЗА |
39 |
38 |
26Н |
37 |
36 |
35 |
34 |
33 |
32 |
31 |
30 |
25Н |
2F |
2Е |
2D |
2С |
2В |
2А |
29 |
28 |
24Н |
27 |
26 |
25 |
24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
23Н |
1F |
1Е |
1D |
1С |
1В |
1А |
19 |
18 |
22Н |
17 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
21Н |
0F |
0Е |
0D |
0С |
0В |
0А |
09 |
08 |
20Н |
07 |
06 |
05 |
04 |
03 |
02 |
01 |
00 |
1FH…18Н |
|
|
|
Банк 3 |
|
|
| |
17Н…10Н |
|
|
|
Банк 2 |
|
|
| |
0FH…08Н |
|
|
|
Банк 1 |
|
|
| |
07Н…00Н |
|
|
|
Банк 0 |
|
|
|
Рисунок 6.1- Карта адресуемых битов в резидентной памяти данных.