1 Основные направления применения микропроцессорных систем 1
Скачать 44.9 Mb.
|
78.На физическом уровне организация МПС отображается принципиальной электрической схемой, а также включает в себя характеристики и временные диаграммы сигналов управления аппаратных модулей МПС. 10 79.- совокупность программно-доступных компонентов МП и МПС (регистры, таймеры, счетчики, контроллеры прерываний и т.д.), связей между ними; 10 80.- способы представления и форматы данных; 10 81.- систему команд; 10 82.-режимы адресации; 10 83.-систему прерываний; 10 84.- форматы управляющих слов. 10 2.2. Этапы проектирования 10 86. Процесс проектирования микропроцессорных систем включает три этапа (рис. 2.1): 1) системный; 2) функционально- схемотехнический; 3) отладка и оценка характеристик. 10 87. 11 89.На этапе системного проектирования сначала проводится системный анализ задачи, поставленной перед МПС, выявляются назначение, основные свойства, потребности, идеи реализации, сумма финансирования и другие особенности, достаточные для принятия решения о путях проектирования. Затем формулируются функциональное поведение системы и требования к ней с позиций обеспечения совокупности выполняемых функций, необходимой производительности, выявления критических функций, определения состава периферийного оборудования системы, структуры входных и выходных данных, характеристик потоков данных и управляющей информации. Разрабатываются укрупненный алгоритм функционирования системы и формализованное описание алгоритма работы МПССледующим шагом на этапе системного проектирования является определение числа уровней иерархии МПС, связей между ними и внешней средой или системой. Определяются требования к архитектуре системы, осуществляется распределение функций, реализуемых аппаратными и программными средствами, обосновываются требования к интерфейсам. Необходимо сбалансировать требования к аппаратным и программным средствам системы с учетом заданного быстродействия и возможности уменьшении сложности и стоимости, сокращения сроков разработки. Чем больше функций реализуется аппаратно, тем выше быстродействие, но сложнее архитектура системы и дольше время разработки. 11 90.В настоящее время в связи с развитием возможностей БИС и СБИС наблюдается тенденция возложения на аппаратные средства таких функций, которые до недавнего времени выполнялись только программным способом. Интеграция программных возможностей в аппаратных конструкциях, главным образом в виде микропрограмм ПЗУ или «математических» кристаллов, - направление, которое находит все более широкое применение в микропроцессорных системах. Многие функции операционной системы уже начинают реализовываться аппаратным методом путем размещения программ в кристаллах. ПЗУ. Возможно, придет очередь и аппаратной реализации функций языков программирования. 12 91.Важным моментом системного этапа проектирования является выбор элементной базы, базового МПК, т.е. типа микропроцессорного семейства, и других БИС. . На основе этого этапа составляется техническое задание (ТЗ). 12 92.Этап системного проектирования в основном эвристический, и его результатом является структурная схема микропроцессорной системы и ТЗ, в котором указаны все требования, которым должна удовлетворять разрабатываемая МПС. 12 93.Функционально-схемотехнический этап разделяется на три направления: разработка аппаратных средств, разработка программных средств и разработка вспомогательных средств, которые в свою очередь содержат и аппаратную, и программную части. Отличительные особенности выполнения этого этапа следующие: 12 94.1) необходимость совместной разработки и отладки технических средств и программного обеспечении, ориентированного на конкретную структуру технических средств; 12 95.2) использование принципиально новых методов и средств разработки и отладки микропроцессорных систем, таких как внутрисхемные эмуляторы, логические и сигнатурные анализаторы, отладочные комплексы и средства автоматизации программирования; 12 96.3) сильная взаимосвязь и даже интеграция этапов проектирования, при которой разработчик должен одновременно обладать опытом проектирования микропроцессорных систем, а также разбираться в конкретной области их применения. 12 97.На этапе функционально-схемотехнического проектирования на основе структурной схемы МПС разрабатываются функциональные и принципиальные схемы технических средств, алгоритмы и модули прикладных программ. Этот этап характеризуется широким использованием типовых схемных и программных решений и сильной взаимозависимостью технических и программных средств, разработка которых должна осуществляться параллельно на всех этапах. Заканчивается этап объединением аппаратных и программных средств, которым начинается этап отладки всей МПС в целом.. 13 98.Отладка МПС представляет собой наиболее трудоемкий этап, поэтому разработке средств встроенного контроля и методики использования стандартных отладочных средств должно уделяться такое же внимание, как и разработке аппаратных и программных средств. Для отладки требуются встроенные средства, программные и аппаратные, а также специальные приборы типа логических и сигнатурных анализаторов, отладочные комплексы, внутренние эмуляторы. Встраивание средств - диагностики и контроля несколько растягивает и удорожает разработку системы, но значительно облегчает ее отладку и дальнейшую эксплуатацию. 13 99.Проектирование системы завершается опытными испытаниями разработанной МПС в системе, для которой она предназначалась, оценкой полученных характеристик. Если результаты оценки не удовлетворяют требованиям ТЗ, то выполняется анализ причин и на его основе – перепроектирование отдельных модулей МПС или всей системы в целом. 13 100.Проектирование заканчивается разработкой методического обеспечения, содержащего рекомендации по рациональному использованию проектируемой МПС и всю необходимую документацию. 13 101.Рассмотренные этапы выполняются, как правило, в виде научно-исследовательской работы при участии относительно небольшого числа высококвалифицированных специалистов. 13 102.Дальнейшие стадии проектирования выполняются обычно в виде опытно-конструкторских работ и требуют привлечения большого числа исполнителей. 13 2.3. Методика выбора МП - средств 13 103.Существующая номенклатура БИС микропроцессоров позволяет выбрать конкретный микропроцессорный комплект (МПК), оптимальный для тех или иных областей применения. С другой стороны, поскольку. МП является функционально-сложным программно-управляемым устройством и одновременно интегральной схемой с высокой степенью интеграции и характеризуется очень большим количеством параметров, задача выбора оптимального с технической и экономической точек зрения - микропроцессора оказывается достаточно сложной. 13 104.Обычно область применения достаточно точно определяет выбор типа микропроцессора, как видно из табл. 2.1. 13 106. 14 107.Технология 14 108.Серия 14 109.МПК 14 111.Отличительные особенности 14 112.Основные области применения 14 113.ЭСЛ 14 114.К1800 14 115.Очень высокое быстродействие 14 116.Быстродействующие цифровые устройства, высокопроизводительные ЭВМ 14 117.И2Л 14 118.К583 14 119.К584 14 120.Разрядно-модульные, микропрограммное 14 121.Быстродействующие ЭВМ, системы управления верхнего уровня, 14 123.ЭСЛ-ТТЛШ 14 124.К1838 14 125.управление, высокое 14 126.устройства с особо высокой раз- 14 128.ТТЛШ 14 129.К589 14 130.К1802 14 131.(К1822) 14 132.К1804 14 133.К1832 14 134.быстродействие 14 135.рядностью (цифровая обработка данных; БПФ), высокопроизводительные конвейерные системы обработки данных 14 137.n-МОП 14 138.К580 14 139.К581 14 140.К1801/09 14 141.К1810 14 142.Однокристальные, фиксированная система команд, развитая система программного обеспечения, технологичность 14 143.Мини-, микроЭВМ, диалоговычислительные и отладочные комплексы, контроллеры 14 144.Контрольно-измерительная аппаратура, измерительные информацион-ные системы 14 145.КМОП 15 146.К588 15 147.К1806 15 148.К1821 15 149.К1824 15 150.К1831 15 151.Малая потребляемая мощность, помехоустойчивость 15 152.Системы управления технологическими процессами, станки с ЧПУ, робототехника, автономные системы, транспорт 15 154.КМОП- 15 155.микроконтроллеры 15 156.К1816 15 157.1820 15 158.Встроенные АЦП, ЦАП, память 15 159.МПС управления техническими объектами 15 160.p-МОП 15 161.К145 15 162.К1814 15 163.Низкая стоимость 15 164.Бытовая электро- и радиоаппаратура, фототехника, микрокалькуляторы 15 165.Сигнальные процессоры 15 166.TMS320C5X 15 167.TMS320C30 15 168.TMS320C80 15 169.ADSP-21xx 15 170.DSP96002 15 171.Конвейерный режим, аппаратный умножитель 15 172.Системы ЦОС, ЦОИ 15 173.Траспьютеры 16 174.Т2, Т4, Т8, Т212, М212, Т414, Т800 16 175.и др. 16 176.Ориентированы на параллельную работу в сети 16 177.Быстродействующие системы обработки информации, интеллектуальные системы, системы с архитектурой потока данных 16 181.В отличие от ЭВМ, у которых каждое последующее поколение по основным технико-экономическим показателям превосходит предыдущее и обычно вытесняет его, микропроцессоры всех поколений сосуществуют и взаимно дополняют друг друга. Так, например, появление 16- и 32- разрядных МП не вытеснило полностью 8-разрядные МП, а расширило круг решаемых задач, позволило повысить быстродействие устройств, открыло возможности получения новых свойств разрабатываемых систем. Кроме того, появление большого числа типов универсальных МП не уменьшило количества разработок специализированных МП, рассчитанных на конкретное применение и оптимизированных по различным параметрам. Поэтому далеко не всегда поставленные задачи должны решаться с помощью универсального МП. 16 182.Трудность выбора микропроцессорного комплекта для МПС усугубляется тем, что в ней находят применение практически все существующие типы МП. Для облегчения выбора типа МП можно выделить две группы МПС, каждой из которых соответствует определенными класс МП схем: 1) промышленное оборудование для контроля и управления процессами; 2) аппаратуры для лабораторного анализа и исследований. 16 183.Для первой группы характерными чертами являются: 16 184.- работа в реальном масштабе времени, г.е. согласованно с изменением параметров контролируемого процесса; 16 185.- преобладание обработки информации с пониженной длиной информационного слова с использованием простейших арифметических и логических команд различного уровня сложности; 16 186.- повышенные требования к надежности, помехозащищенности, простоте обслуживания; 16 187.- фиксированный набор решаемых задач на протяжении всего срока службы изделия. 16 188.Характерными чертами второй группы являются: 16 189.- выраженное разделение циклов измерения и обработки; 16 190.- вычисления с повышенной точностью - использование 32- и 64- разрядных слов и сложных математических преобразований; 16 191.- высокая степень перестраиваемости и универсальности. 16 192.Исходя из указанных особенностей назначения и применения измерительной аппаратуры со встроенными микропроцессорами, можно сформулировать определенную совокупность требований к аппаратуре, программному обеспечению и вспомогательным средствам. 17 193.Для ориентировочной оценки затрат на различных этапах создания микропроцессорной системы, включая стоимость аппаратных средств и их разработку, временные затраты на разработку программного обеспечения, наличие и доступность документации, обучение и подготовку персонала и т.д., можно указать, что удельный вес аппаратных средств колеблется от 25 до 15 %, программное обеспечение и его доступность имеют весовое значение от 25 до 35 %, удовлетворение требованиям применения минимальных вариантов аппаратуры и программ составляет от 35 до 25 %, удельный вес вспомогательных средств колеблется от 15 до 25 %. На основании сопоставления требований и возможности их реализации производится оценка и выбор типа микропроцессорного комплекта и архитектуры МП системы. 17 194.Правильный выбор типа МП является важным залогом успешной разработки МП. Этот выбор обычно производится с трех основных позиций. 17 195.Во-первых, с точки зрения разработки математического обеспечения, следует анализировать: разрядность, число и использование регистров общего назначения, набор команд и способы адресации, наличие и организацию стека во внутренней или внешней памяти, т.е. архитектуру микропроцессора, наличие средств поддержки программного обеспечения (монитор ПЗУ, набора плат с ядром операционной системы, языков-компиляторов и кросс компиляторов), наличие программ прикладных задач. 17 196.Во-вторых, с точки зрения системного проектирования, следует анализировать следующие характеристики МПК: наличие (отсутствие) встроенных ОЗУ, ПЗУ и устройств управления, тип модулей МПК и логически совместимых БИС из других комплектов, возможность наращивания памяти, тип шин данных, адреса и управления, быстродействие МП, возможности прерывания, прямого доступа в память, наличие сопроцессоров, проблемно-ориентированных периферийных устройств системного интерфейса, наличие автоматической системы проектирования МПС. 17 197.В-третьих, с точки зрения разработки аппаратных средств МП необходимо учитывать: электрическую совместимость БИС, число источников питания и мощность рассеяния, размер, тип корпуса и число выводов, условия эксплуатации, диапазон рабочих температур, защиту от внешних воздействий и др. 17 198.Немаловажное значение при выборе МП имеют наличие технической документации и руководства по практическому применению, возможность консультаций с разработчиком, условия поставки, а также опыт работы с тем или иным типом микропроцессоров и возможность обучения. 17 199.Комплексный учет всех этих характеристик весьма затруднителен, так как одни из них относятся к МП БИС как к интегральной схеме, а другие - как к устройству ЭВМ. 17 200.Для аппаратных средств наиболее значимым критерием при выборе микропроцессора является его разрядность, соответствующая до некоторой степени его функциональной сложности. Если расположить наиболее важные параметры МП по их весовым коэффициентам, выраженным в процентах, то получим ориентировочно: 18 201. 18 202. Разрядность данных............................................25,0 18 203. Эффективность системы команд........................15,0 18 204. Время реакции на прерывание............................13,0 18 205. Число регистров общего назначения.................12,0 18 206. Аппаратные арифметические расширители......10,0 18 207. Объем адресуемой памяти.................................. 10,0 18 |
Похожие:
 | Программа дисциплины “Микропроцессорные устройства технических систем” для подготовки инженеров Изучение особенностей применения микропроцессорных устройств в системах автоматики и телеуправления, а также в изделиях электронной... | | Конспект лекций по курсу "Микропроцессоры и микро-эвм в Персональной... Целью настоящего курса является дать понятие о микропроцессорах и однокристальных микро-эвм, области их применения, дать основы функционирования... |
| Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине «Микропроцессорные... Цель работы изучение современных однокристальных микроконтроллеров с cisc- и risc- архитектурой, организации их памяти и функционирования,... | | Проектирование микропроцессорных систем методические указания к курсовому проектированию ... |
| Правительство Российской Федерации Московский институт электроники... Целью курса "Микропроцессорные системы" является ознакомление студентов с микропроцессорными средствами и методами проектирования... | | Реферат на тему: «Основы микропроцессорных систем» Эвм, но имеющие несравнимо меньшие размеры. Микропроцессоры относятся к классу микросхем, особенностью которых является возможность... |
| Рабочая программа учебной дисциплины «основы микропроцессорной техники» Изучение дисциплины направлено на освоение принципов построения и функционирования микропроцессорных систем, а также работы в среде... | | Негосударственное Аккредитованное Частное Образовательное Учреждение... Распределенные объектные архитектуры программных систем. Многоуровневые приложения. Основные понятия архитектуры распределенных систем.... |
| Московский энергетический институт (технический университет) институт электротехники (иэт) Целью дисциплины является изучение физических и математических основ компьютерной и микропроцессорной техники и принципов построения... | | Учебной дисциплины физика (с основами астрономии) для специальности 2201 Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных на уроках по физике и математике в школе, и является базой для изучения цифровой... |
| Рабочая программа учебной дисциплины «электронные промышленные устройства» «Электроника электропривода», «Программные средства пэвм», «Теория автоматического управления», «Основы микропроцессорной техники»... | | Публичный отчёт «сош д. Звягино» в 2010-11 учебном году Основные направления Основные направления, содержание и формы деятельности педагогического коллектива регламентировались нормативными документами |
| Реферат Тема. Парапульпарные штифты Основные вопросы для изучения:... Исходящая информация: необходима для правильного клинического применения парапульпарных штифтов | | Расширенная программа дисциплины “ Экологическая геология Рассматриваются основные направления использования геофизических методов для геолого-экологического мониторинга окружающей среды... |
| Реферат на тему: «Вакансии по специальности экономическая кибернетика» Занимается в области применения информационных систем, решает функциональные задачи, а также управляет информационными, материальными... | | Конспект лекций по дисциплине: теория систем и системный анализ санкт-Петербург... Выбор показателя эффективности, математическая постановка задачи |
