Синхронизация и последовательность

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АВТОМАТИКИ

ПЕТРЕНКО А.Н.

ЦИФРОВАЯ

ЭЛЕКТРОНИКА:

МИКРОПРОЦЕССОРЫ

И МИКРО-ЭВМ

ДНЕПРОПЕТРОВСК

ОГЛАВЛЕНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………….. 5

1. ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ……………………………..….. 8

Назначение и виды цифро-аналоговых

преобразователей ………………………………………………… 8

1.2. Основные параметры ЦАП ……………………...….……... 9

1.3. Принципы построения ЦАП…………………...…………. 10

1.4. Серийные микросхемы ЦАП……………………………… 14

2. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ…………... 18

2.1. Принципы аналого-цифрового преобразования

сигналов …………………………………………………...…….. 18

2.2. Основные характеристики АЦП ………………………… 22

2.3. Принципы построения АЦП ……………………………… 23

3. ВИДЫ ДВОИЧНЫХ КОДОВ……...…………. 28

3.1. Беззнаковые двоичные коды……………………………… 28

3.2. Знаковые обратные двоичные коды………………………29

3.3. Знаковые дополнительные двоичные коды…………….. 30

Представление дробных чисел в двоичном коде

с фиксированной запятой………………………………………. 32

Представление чисел в двоичном коде с

плавающей запятой………………………………………………33

3.6. Запись десятичных чисел …………………………………. 35

3.7. Суммирование двоично-десятичных чисел………..……. 36

3.8. Арифметико-логические устройства ………..……………36

4. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ

СИСТЕМЫ………………………………………………………40

Функции микропроцессорных систем

и микро-ЭВМ ……………………………………………………..40

Принципы построения микропроцессорных

систем и микро-ЭВМ …………………………………………….42

Структура и функционирование микропроцессорных

систем …………………………………………………………….. 45

4.4. Микроконтроллеры …………………………………………49

4.5. Микропроцессорные комплекты и микро-ЭВМ …...….. 51

МИКРОПРОЦЕССОР СЕРИИ 1821

(Intel 8085A) ……………………………..…..………………. 52

5.1. Структура микропроцессора К1821ВМ85А ……….……. 52

5.2. Блок регистров ………………………………………..……. 53

Синхронизация и последовательность

действий МП ……………………………………….……………. 55

5.4. Система прерываний ……..………………….……………..61

6. КОМАНДЫ МИКРОПРОЦЕССОРА ……..63

7. СИСТЕМНАЯ ШИНА

МИКРОПРОЦЕССОРА ….……………………………66

7.1. Понятие системной шины микропроцессора ……………66

7.2. Адресное пространство микропроцессорного

устройства ………………………………………………………...67

7.3. Способы расширения адресного пространства

микропроцессора …………………………………………..…… 70

8. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ПОРТ ……………………….74

9. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ПОРТ …...………77

9.1. Синхронный последовательный порт ………………..…..77

9.2. Асинхронный последовательный порт …………………..80

10. СТАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАТИВНЫЕ

ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА …………82

11. ПОСТОЯННЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ

УСТРОЙСТВА ……………………………………………….86

11.1. ПЗУ на основе мультиплексора ………………………….86

11.2. Масочные ПЗУ ……………………………………………..88

11.3. Программируемые ПЗУ …………………………………..89

11.4. ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием …………………..90

11.5. Электрически стираемые ППЗУ …………………………92

11.6. FLASH-ПЗУ …………………………………………………92

12. ПОДКЛЮЧЕНИЕ ВНЕШНИХ

УСТРОЙСТВ К МИКРОПРОЦЕССОРУ…...94

13. ШИННЫЕ ФОРМИРОВАТЕЛИ ………….98

14. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ

ТАЙМЕРОВ ………………………………………………….101

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время для решения прикладных задач, связанных с автоматизацией и управлением технологических процессов, измерений, обработки сигналов широко используются микропроцессорные системы (МС) и микро-ЭВМ. Функции, которые при этом выполняют МС и микро-ЭВМ, можно классифицировать следующим образом:

- регистрация и первичная обработка данных о состоянии технологического процесса, включающие измерение и хранение информации о состоянии процесса, измерительных и управляющих устройств, а также подготовку данных о процессе для дальнейшего использования, которая означает их предварительную обработку;

- контроль процесса, включающий обработку информации для обслуживающего персонала о состоянии процесса и отдельных устройств для поддержания безаварийного производственного процесса; стабилизация и управление процессом (достижение высокой степени точности обработки материалов, обеспечение соответствующего качества продукции за счет фиксации номинальных значений управляемых параметров, автоматическая компенсация отрицательных воздействий на процесс);

- оптимизация процесса, включающая оптимальное управление устройствами автоматизации, подготовку выпуска продукции, оптимальное снабжение потребителей для достижения наиболее приемлемых значений народнохозяйственных, технико-экономических и других показателей.

Управляющая микро-ЭВМ обычно входит в состав первого (нижнего) уровня иерархической вычислительной структуры. Микро-ЭВМ осуществляет циклический или апериодический (по запросу) сбор аналоговых, двоичных или цифровых сигналов управляемого процесса, а также получает команды и данные от обслуживающего персонала и выполняет их первичную обработку. Эти данные служат для получения информации о состоянии технологического процесса и выработки соответствующих управляющих воздействий.

На других уровнях иерархии находятся блоки оптимизации, стабилизации и управления, а также контроля процессом. С каждого уровня иерархии поступают сигналы управления, направляемые непосредственно к периферийным устройствам и устройствам сопряжения с процессом или на нижние уровни иерархии в качестве исходных данных для реализации процедур управления. Информация от нижних к высшим уровням иерархии проходит обычно через блок модели технологического процесса. Модель описывает конкретный технологический процесс и, имитируя реакцию процесса на полученные сигналы и данные, передает информацию, являющуюся входными данными для блоков оптимизации, стабилизации и управления и контроля.

Такой иерархии функций, ориентированных на технологический процесс, ставится в соответствие блок организационных функций ЭВМ и координации выполнения процесса, который обеспечивает требуемые вычислительные процессы внутри управляющей микро-ЭВМ и взаимодействие ЭВМ с периферийными устройствами САУ.

Программы, входящие в операционной системы (ОС) и выполняющие организационные функции, хранятся либо в ПЗУ управляющей микро-ЭВМ, либо во внешней постоянной памяти, и загружаются в ОЗУ управляющей ЭВМ приее включении.

Пользовательские программы, реализующие алгоритмы оптимизации, стабилизации, управления и контроля, могут также храниться в ПЗУ или на внешних запоминающих устройствах. Управляющие микро-ЭВМ с жестко запрограммированными, неизменными алгоритмами работы обычно называют контролерами.

Пользовательские программы, применяемые в управляющих микро-ЭВМ для гибких автоматизированных производств, должны обладать гибкостью. В этом случае управляющая микро-ЭВМ может реализовывать различные алгоритмы в зависимости от протекающего в данный момент технологического процесса и менять эти алгоритмы при изменении процесса. Такие пользовательские программы хранятся во внешней памяти (магнитные диски, магнитные ленты) и загружаются для выполнения в ОЗУ микро-ЭВМ по командам оператора или по необходимости самой микро-ЭВМ. Для изменения алгоритмов управления достаточно заменить диск или ленту.

Наряду с универсальными микро-ЭВМ для решения перечисленных задач используются микропроцессорные системы. Они применяются при вычислениях, выполняют функции управления, используются при обработке звуковых сигналов и изображения. В зависимости от области применениямикропроцессора требования к нему могут быть различны. Это накладывает отпечаток на внутреннюю структуру микропроцессора. В настоящее время определилось три направления развития микропроцессоров:

§ универсальные микропроцессоры;

§ микроконтроллеры;

§ сигнальные микропроцессоры.

Универсальные микропроцессоры используются для построения универсальных вычислительных машин, в т.ч. персональных компьютеров и серверов. В них используются самые передовые решения по повышению быстродействия, не обращая особого внимания на габариты, стоимость и потребляемую энергию.

В технике специализированные вычислительные устройства используются для управления технологическими процессами, приборами и устройствами, системами измерения и связи. Такие вычислительные устройства называются контроллерами.

Для управления малогабаритными устройствами измерения, обработки сигналов и связи используются однокристальные микроЭВМ, которые в настоящее время называются микроконтроллерами. В микроконтроллерах максимальное внимание уделяется минимизации габаритов, стоимости и потребляемой энергии.

Еще один класс микропроцессоров решает задачи, которые традиционно решала аналоговая схемотехника. Это сигнальные процессоры. К сигнальным процессорам предъявляются специфические требования. От них требуются максимальное быстродействие, малые габариты, легкая стыковка с аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями, большая разрядность обрабатываемых данных и небольшой набор математических операций, обязательно включающий операцию умножения-накопления и аппаратную организацию циклов.

1. ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: