Выбор способа ввода – вывода данных.

Описание функционального назначения МПС и анализ возможных путей решения поставленной задачи.

Исходные данные.

Необходимо разработать низкочастотный генератор сигнала с помощью микропроцессорного вычислительного устройства. Форма сигнала - треугольная, частота сигнала – 40 Гц, амплитуда сигнала – произвольная.

Возможные пути решения поставленной задачи.

Рассмотрим два возможных пути решения поставленной задачи.

1) Получение сигнала в цифровой форме сведем к вычислению его значений в нескольких разноотсоящих точках периода, с периодом дискретизации Тd и циклическому повторению этих вычислений. Для этого необходимо знать, сколько отсчетов сигнала К будет в цикле. Оптимальное число отсчетов сигнала К определим рассчитав частоту дискретизации fd. Для этого необходимо рассчитать время формирования одного отсчета td, затрачиваемое на получение значения каждой точки tр и на вывод данной точки tв.

2) Второй путь решения поставленной задачи заключается в следующем: запишем значения функции в память в виде таблицы для данного типа сигнала, при этом вычисление функции заменится поиском значения соответствующей точки. В этом методе необходимо определить теже параметры, что и в выше рассмотренном (td, fd, K). Только в данном методе td складывается из времени формирования адреса ячейки памяти ta и времени вывода tв.

Прежде чем начать проектирование МПС необходимо выбрать метод решения поставленной задачи, т.к. именно он определяет основные конструктивные особенности МПС и основные ее характеристики.

Выбор метода решения поставленной задачи.

Используя первый метод решения поставленной задачи, МПС может обойтись без ПЗУ, но в этом случае резко уменьшится число отсчетов за период сигнала, т.к. у МП серии КР выполнение математических операций занимает десятки микросекунд. Это существенно ухудшает качество генерируемого сигнала. Также усложняется задача программирования данной МПС.

Используя второй метод решения поставленной задачи, необходимо использования ПЗУ в проектируемой МПС. Число отсчетов за период сигнала будет достаточно велико, т.к. нет надобности в выполнении математических операций. Процесс генерации сигнала в МПС будет достаточно прост. Но таблица отсчетов потребует большого объема памяти.

Итог: Учитывая основные преимущества и недостатки обоих методов, остановимся на втором методе решения поставленной задачи. Данный метод позволяет сгенерировать треугольный сигнал с высокой точностью при высокой скорости. Для уменьшения частоты дискретизации (тем самым уменьшим необходимый объем памяти, оставив при этом сигнал достаточно качественным) в число хранимых отсчетов введем программную задержку с помощью последовательности команд NOP (команда выполняется за 4 такта).

Выбор способа ввода – вывода данных.

Выбрав второй метод решения поставленной задачи, и исходя, из его особенностей выберем способ ввода – вывода данных.

Согласно выбранному методу: таблица отсчетов записывается и хранится в ПЗУ, МПС выбирает из памяти соответствующие точки (т.е. адреса ячеек памяти) и дает команду на вывод каждой точки. Т.е. каких – либо сигналов, и какой - либо информации, в процессе генерации сигнала с заданной частотой, с внешних устройств в МПС не поступает. Получается, что происходит непрерывный вывод информации на внешнее устройство.

Таким образом, нецелесообразно использовать программируемое устройство для

синхронно – асинхронных передающих каналов связи, т.к. его режимы работы (асинхронная передача, асинхронный прием, синхронная передача, синхронный прием с внутренней и внешней синхронизацией) просто-напросто не нужны.

Контроллер прерываний также не потребуется, потомучто внешних устройств посылающих запросы на прерывание нет.

Режим прямого доступа к памяти использовать в целях решения поставленной задачи также нецелесообразно. Хотя программируемое устройство прямого доступа к памяти предназначено для организации по требованию периферийного устройства высокоскоростного обмена данными между памятью системы и периферийными устройствами, минуя ЦП.

Использование режима ПДП потребует огромного объема памяти, как ПЗУ, так и ОЗУ, так как передача отсчетов будет осуществляться целыми массивами. А точность генерации сигнала будет не намного выше, и определяться в основном погрешностью нелинейности ЦАП.

Наиболее подходящим способом вывода данных (ввода как такового нет) является программно – управляемый вывод данных. Программа для реализации МПС будет цельной, и не будет содержать никаких подпрограмм прерывания. В ней будет четко записано, какие данные из ПЗУ, на какое устройство непрерывно выдавать.

Ниже будет рассчитано примерное число отсчетов необходимых для генерации треугольных импульсов с заданной точностью. Рассчитанное число отсчетов будет приблизительным и их количество можно будет уменьшить с помощью последовательности команд NOP (программная задержка, формируемая МП).

Таким образом все К отсчетов, зашитых в ПЗУ, будут выведены на выход ЦАП в течение времени t_c, которое определяется:

t_c = = 3.981 мс ;

Т.е. вывод данных осуществляется с помощью программно – управляемого режима.

3. Оценка общего числа программно опрашиваемых или программно -
доступных портов ввода-вывода.

Сигнал выводится на одно внешнее устройство-ЦАП. Состыковка ЦАП будет осуществляться через интерфейс (порт ввода-вывода). Интерфейс имеет k n-разрядных каналов ввода-вывода информации, направление передачи информации и режим работы которых определяется программным способом.

Для расширения функциональных возможностей проектируемого устройства, в разрабатываемую микропроцессорную систему будет включено программируемое устройство временных задержек, т.е. таймер (имеет k n-разрядных программируемых каналов). Таймер будет иметь k выходов, на которых будет генерироваться сигнал простейшей формы (меандр) с частотой определяемой программой.

Возможно, придется использовать какое - либо из вышеперечисленных устройств в нескольких экземплярах. Это станет ясно в процессе разработки МПС.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: