Микропроцессорная информационно-управляющая система МПИУС
Подождите немного. Документ загружается.
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ
ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩАЯ
СИСТЕМА
МПИУС
1.Введение в предмет МПИУС
Понятие МПИУС
Микропроцессорная информационно-управляющая система
(МПИУС) – комплекс
аппаратно-программных средств, построенный на базе одного или нескольких
микропроцессоров (МП), который автоматически или под воздействием оператора
управляет состоянием объекта.
Обобщенная структурная схема МПИУС имеет вид
Человек-оператор может отсутствовать. В случае наличия оператора, он
осуществляет лишь общий контроль за ходом процесса, наблюдая за работой объекта
и при необходимости беря на себя управление. Измерение параметров производится
датчиками, которые преобразуют физические параметры объекта в электрические
параметры для ввода в микросистему (МС). Управляющие команды передаются к
объекту органами воздействия
(исполнительными механизмами, реле и т.д.). МС на
базе введенных уставок от оператора или автоматически вырабатывает сигнал
воздействия в соответствии с заложенным алгоритмом управления.
Классификация МПИУС
МПИУС различаются:
o по способу построения;
o по алгоритму функционирования;
o по целевому назначению.
1. по степени автоматизации:
Степень
автоматизации
Получение
информации
Обработка
информации
Управляющее
воздействие
Структура
Контроль
параметров
+ - -
разомкнутая
Операторный
режим
+ + -
разомкнутая
Автоматическая
система
+ + +
замкнутая
2. по решаемым задачам:
• выделение сигналов из помех;
• сканирование;
• функциональное преобразование (конверторы);
• логическое управление объектом.
1. по числу микропроцессоров:
• однопроцессорные;
• многопроцессорные.
Области применения МПИУС
1. Диагностика и контроль состояния устройств техники связи;
2. Цифровая обработка сигналов аналоговых сигналов;
3. Кодирование и декодирование информации;
4. Реализация функций управления дисциплин обслуживания в узлах
коммутаций.
2.Понятия организации и архитектуры МС
Архитектура микросистемы (МС) – функциональные возможности аппаратных
средств, используемых для представления программ и данных и для управления
процессом вычисления. Архитектура – потребительские свойства МС с точки зрения
программиста. В понятие архитектуры входит разрядность процессора, набор
команд, типы адресации памяти, система прерываний, количество и состав
внутренних регистров и внешних портов ввода-вывода и др
.
Организация МС
Основные типы архитектур
Различают два вида классических архитектур МС:
• архитектура Неймана;
• гарвардская архитектура.
Преимущество Гарвардской архитектуры:
• циклы обращения к памяти упрощаются;
• “изоляция” программы от данных.
• Командный цикл МС
Команда – ряд типовых циклов обращения к системной магистрали. Затраченное при
этом время называется командным циклом.
PC – счетчик команд;
IR – регистр команд;
DC – дешифратор команд.
Системные магистрали
Магистрали микропроцессоров бывают двух и трех шинными.
Обозначения циклов обращения к магистрали:
o MRD - чтение из памяти;
o IORD - чтение из порта;
o MWR - запись в память;
o IOWR - запись из порта.
Классификация МС
По числу БИС.
• однокристальные (все части МС в одном кристалле).
• многокристальные.
По назначению:
• универсальные (в систему команд заложена алгоритмическая
универсальность);
• специализированные (арифметические и т.п.).
3.Сравнительная характеристика МК и МПК
Общепринятые сокращения: МК – микроконтроллер, МПК – микропроцессорный
комплект, МС – микросистема.
МПК – набор БИС, совместимых по конструктивно-технологическому исполнению и
предназначенных для совместного применения при построении микросистемы.
Схемно-технологические особенности МПК
Технологии построения МПК:
1. МОП-технология
• р-МОП. Низкое быстродействие, высокая помехоустойчивость, широкий
диапазон питающих напряжений.
• n-МОП. Средняя скорость, высокая интеграция.
• k-МОП. Низкое потребление, высокая помехоустойчивость, широкий диапазон
температур и напряжений питания.
1. Биполярная технология
• ТТЛШ – высокая скорость.
• ЭСЛ – сверхвысокая скорость.
Сравнительные характеристики микропроцессоров
Серия Аналог Технология Разрядность Быстро-
действие
Совмести-
мость
Состав,
кол-во
мик-
росхем
Питание,
В
КР580
К1821
К1810
К1816
К1800
К1801
i8080
i8085
i8086
iMCS-
51
M10800
PDP-11
n-МОП
ТТЛШ
n-МОП
n-МОП
ЭСЛ
n-МОП
8
-//-
16
8
4× n
16
5× 10
5
-//-
2500×
10
3
10
6
3× 10
6
10
6
CM1800
-//-
IBM PC
-
-
-//-
12
-//-
9
4
11
16
± 5,13
+5
+5
+5
-2; -5.2
+5
4.Состав МПК серии К580
МПК серии К580 предназначен для построения широкого класса цифровых
устройств, контроллеров, микросхем различного назначения.
Особенности:
• функциональная насыщенность;
• развитое ПО;
• средняя потребляемая мощность;
• приемлемое быстродействие;
• рабочий диапазон температур от –10 до +70° С
• разрядность 8.
Перечень БИС серии К580
1. К580ВМ80А – однокристальный микропроцессор.
Число выполняемых команд – 78.
Объем адресной памяти – 64кБ.
Число адресных портов – 256.
Число прерываний –8.
Быстродействие – 2.5МГц.
Потребляемая мощность – 2Вт.
2. К580ГФ24 – генератор тактовых импульсов.
3. К580ВК28 – системный контроллер.
4. К580ВВ55А – программируемый параллельный интерфейс или адаптер (ППА).
5. К580ВВ51А – программируемый последовательный интерфейс или адаптер
(ПСА).
6. К580ВИ53 – программируемый интервальный таймер.
7. К580ВН59 – контроллер прерываний.
8. К580ВТ57 – прямой доступ
к памяти.
9. К580ВВ79 – контроллер клавиатуры и дисплея.
Структурная схема ЦП К580.
Все действия К580 синхронизированы вложенными друг в друга циклами 3
х
уровней.
Машинные циклы делятся на микротакты от 4 до 11. Машинный цикл представляет
собой цикл обращенный к магистрали: выбор байта команды, чтение данных, запись
данных, ввод-вывод в порт.
Схемы обрамления микропроцессора КР580
Интерфейс микропроцессора КР580ВМ80 не обеспечивает его непосредственного
соединения к системной магистрали т.к.:
1. имеет малую токовую и емкостную нагрузку
2. логика интерфейса отличается от принятой в магистрали.
Таким образом, для законченного микропроцессорного модуля требуются
схемы обрамления:
генератор тактовых импульсов
системный контроллер
Генератор тактовых импульсов
Системный контроллер