Проектирование микропроцессорного модуля автоматизированной информационной системы - Курсовая работа

Микропроцессор (МП) - устройство, обрабатывающее информацию в соответствии с программой, подаваемой по командам на его входы, и реализованное в одной или нескольких БИС. Совокупность интегральных схем, совместимых по конструктивно-технологическому исполнению и предназначенных для совместного применения при построении МП, микро-ЭВМ и микропроцессорных систем, называется микропроцессорным комплектом (модулем). Таким образом, МП выполняет арифметические и логические операции, анализирует и принимает решения, изменяющие процесс вычисления, управляет процессом ввода-вывода информации, т. е. Микропроцессорный модуль является завершенной конструктивной единицей, состоящей из одного или нескольких микропроцессоров, оперативной памяти, программируемых контроллеров прерывания и прямого доступа в память и ряда портов ввода/вывода. МП-модули также широко применяются в различных измерительных приборах и системах, устройствах управления и автоматики и сложных бытовых приборах.Исходя из поставленных задач, опишем структурные элементы разрабатываемого модуля. Основная задача МП-модуля как устройства управления - организация обмена данными с пользователем и внешними устройствами, т.е. должен позволять вводить данные для обработки и выводить полученные результаты. Таким образом, в модуле должны присутствовать устройства ввода и вывода (УВВ). Промежуточные результаты, данные и программы пользователя необходимо хранить внутри МП-модуля. Так как МП-модуль состоит из многих различных устройств, перед началом работы необходимо проводить тестирование работоспособности каждого из них, при необходимости задавать начальные состояния.Таким процессором является МП К1810ВМ86. Т.к. для адресации 128 Кбайт ОЗУ недостаточно 16-ти адресных линий, необходимо реализовать максимальный режим работы процессора. Данный модуль должен иметь специальное программное обеспечение, в состав которого входят: программа инициализации программируемых БИС и начальной установки функциональных узлов; программа самоконтроля (тестирования) отдельных блоков схемы и всего модуля в целом; программа формирования сигналов обмена с устройствами ввода/вывода. В МП К1810ВМ86 имеются два входа для запросов на прерывание от внешних устройств. Расширенная система прерываний позволит сделать МП-модуль более универсальным и подключить к нему большое количество периферийных устройств, работающих в режиме обмена по запросу на прерывание. При работе с ней необходимо вырабатывать сигналы сканирования клавиш, преобразовывать полученные коды клавиш в стандартную кодировку, составлять очередь нажатых клавиш, вырабатывать запросы на прерывание к МП.Она проверяет наличие и работоспособность всех узлов, необходимых для функционирования МП-модуля. Т.о. после удачного завершения самотестирования необходимо запустить программу инициализации программируемых БИС и начальной установки функциональных узлов, хранящуюся в ПЗУ модуля. После этого МП-модуль приступает непосредственно к выполнению своих функций - вводу, обработке и выводу информации. Поскольку организуется обмен информацией по запросу на прерывание и никаких вычислений на этом этапе не предусмотрено, МП-модуль переходит в режим ожидания. При нажатии клавиши на клавиатуре контроллер клавиатуры формирует запрос на прерывание, по которому процессор переходит из режима ожидания к выполнению программы ввода.Для микропроцессора серии К588 наращивание шины адреса до 20 разрядов представляется весьма сложным и требует больших затрат. Они предназначены для ввода/вывода информации со стробированием. Как правило, в микропроцессорных системах шина данных МП подключается к шине данных системы через двунаправленные шинные формирователи, позволяющие осуществить доступ к системной шине лишь на определенные короткие промежутки времени. Чтобы сформировать серии синхроимпульсов CLK и PCLK, используемых в системах, построенных на микропроцессорах К1810ВМ86, а так же сформировать сигналы начальной установки RESET и готовности READY для микропроцессора, необходимо использовать генератор тактовых импульсов К1810ГФ84. Код нажатой клавишу формируется следующим образом: в разряды D5-D3 помещается номер строки матрицы, в разряды D2-D0 - номер столбца матрицы, в разряд D6 - значение сигнала на входе SHIFT ПККИ, а в разряд D7 - единица, как признак кода КОИ7.При старте процессор должен начать выполнять программы, хранящиеся в ПЗУ. Поэтому именно под ПЗУ должна быть отведена та область памяти, адрес из которой выставляется процессором сразу после начала работы. Процессор КР1810ВМ86 формирует адрес путем суммирования базового адреса сегмента кодов CS, сдвинутого влево на 4 разряда, со значением программного счетчика IP. Таким образом, адрес первой команды, считываемой МП, равен FFFF0h. Выбор банков памяти происходит по младшему биту адреса А0 и сигналу BHE таким образом, что сигнал низкого уровня на линии А0 задействует младший банк, а на линии ВНЕ - старший (логический ноль на обеих линиях подключает оба банка одновременно).На вход Т указания направления пере

Содержание

Аннотация

Введение

1.Обоснование структурной и функциональной схем

1.1 Обоснование структурной схемы

1.2 Обоснование функциональной схемы

1.3 Обоснование алгоритма функционирования

2. Обоснование и описание функционирования принципиальной схемы

2.1 Выбор элементной базы

2.2 Описание распределения адресного пространства

2.3 Описание функционирования принципиальной схемы

3.Описание программного обеспечения МП-модуля

3.1 Обоснование алгоритма программного обеспечения

3.2 Описание программы

4. Анализ функционирования МП-модуля с использованием временных диаграмм

Заключение

Библиографический список

Приложение

Аннотация

Микропроцессор (МП) - устройство, обрабатывающее информацию в соответствии с программой, подаваемой по командам на его входы, и реализованное в одной или нескольких БИС. Очевидно, что МП не может функционировать без других интегральных схем, выполняющих функции синхронизации, согласования по нагрузке и др. Совокупность интегральных схем, совместимых по конструктивно-технологическому исполнению и предназначенных для совместного применения при построении МП, микро-ЭВМ и микропроцессорных систем, называется микропроцессорным комплектом (модулем). Таким образом, МП выполняет арифметические и логические операции, анализирует и принимает решения, изменяющие процесс вычисления, управляет процессом ввода-вывода информации, т. е. Он реализует функции, обычно возлагаемые на центральный процессор ЭВМ.

Микропроцессорный модуль является завершенной конструктивной единицей, состоящей из одного или нескольких микропроцессоров, оперативной памяти, программируемых контроллеров прерывания и прямого доступа в память и ряда портов ввода/вывода. При необходимости они дополняются другими специализированными контроллерами и функциональными узлами.

Микропроцессорные модули являются основой системных блоков персональных и специализированных ЭВМ, используются для управления в периферийном оборудовании (принтерах, плоттерах, сканерах и клавиатурах). МП-модули также широко применяются в различных измерительных приборах и системах, устройствах управления и автоматики и сложных бытовых приборах.

Микропроцессорный комплект БИС серии К1810 предназначен для построения как простейших одноплатных МИКРОЭВМ общего назначения, так и для мощных многопроцессорных систем. Комплект используется в системах управления технологическими процессами, производственным оборудованием и промышленными работами, в контрольно-измерительных комплексах и в информационно-измерительных системах.

Микропроцессорный комплект обеспечивает широкие возможности для создания прикладных систем различной конфигурации, сложности и производительности. Его производительность примерно на порядок превышает производительность МП КР580.

Наличие большого числа схем различной степени интеграции в МП серии К1810 упрощает разработку микропроцессорной системы и делает ее компактной и экономичной.

Существенное значение имеет возможность использования совместимых с МПК серии К1810 программируемых БИС серии КР580.

Целью данного курсового проекта является разработка универсального микропроцессорного модуля, используемого в автоматизированных информационно-измерительных системах в качестве устройства управления и обработки информации.