Онищенко Г.Б. и др. Автоматизированный электропривод промышленных установок

Подождите немного. Документ загружается.

для двухопсрандных.

Микропроцессор К1810 имеет в своем составе команды

циалъного формата, которые позволяют сокращать на один

формат часто используемых команд. Это команды операг

регистрами и, в частности, с аккумулятором.

19.2. Способы адресации

В таблице 19.5 приведены сведения о способах форми

ния эффективных адресов в МП К1810 В МП К1810 реалнзу

следующие способы адресации: регистровая непосредстве

прямая, косвенная, базовая, индексная, индексно - базовая,

снтельная и некоторые их комбинации.

Таблица 19.5

г/т

mod

Perud

г/т

00 01 10

иН)

ООО

(BX)+(SJ) (BX)+(St)+dispL

(BX)+(SJ)+dispH.

MI.

001

(BX)+(Dl)

(BXh(DI)rdispL

(BX)+(Dt)+dispH.

010

(BP)+(S!)

(BP)+(SI)+dispL

(BP)

(SI)+dispH.

011

(BP)+(DI)

(BP)+(Dl)+dispt.

(BP)+(DI)+dispH,

L BL

100 (SI) (SI)+dispL

(Si)+dispH,

101

(DO

(DD+dispL

(Dl)+dispH.

t. CH

по

dispH.

L (BP)+dixpi. (BP)-dispH, I

III

(BX)

(BX)+dispL

(BX)

* dispH, L Bit

Регистровая адресация Этот способ адресации кодируе

поле КОП или в постайте и определяет, что операнд Находг

одном из регисгров блока РОИ. В двухопсра»щных команда

ределяются два регистра так, как это показано в таблице 19.5

Непосредственная адресация. Операнд содержится в

команды и обычно имеет формат 16 бит. В двухоперандных

мандах с помощью постбайта режима адресации имеется

можность определять операции над непосредственным one

дом и содержимым регистра или ячейки памяти. МП К181

имеет команд загрузки непосредственного операнда в сегмент!

регистры или в стек

Прямая адресация

(mucf-QO,

г/т— 110). Команды с прямой

рссацисй содержат двухбайтный эффективный адрес (емещет

операнда вслед за постбайтом режима адресации В кома»

безусловной передачи управления и вызова подпрограмм имс

возможность задавать двухбайтный сегментный адрес и ли

342

смешение (длинная прямая адресация), что позволяет

втъ любой элемент памяти. В командах преобразования

шинная прямая адресация не предусмотрена.

^тровая косвенная адресация Двухбайтный эффектив-

(смешение) содержатся в регистрах ВХ, SI и DL Рсги-

[косвенная адресация через регистр BP моделируется ис-

1нем базовой адресации с нулевым смешением. Регистр,

8лемый в команде с косвенно-регистровой адресацией,

рется постбайтом режима (mw/=00; г/пг=

100.

101, 111)

•оситеяьнап адресация с использованием базовых реги-

Вффективный адрес операнда определяется как сумма со-

jro указанного базового регистра (ВХ, BP, SI, DI) и одно -

Ямйтного смещения (dispL, dispH, L), содержащегося в

jfiH,ibi сразу вслед за постбайтом режима адресации. При

в смещения представляются в дополнительном коде как

1 знаком. Базовый способ адресации используется для об-

ж к элементам различных структур данных, когда величн-

]|ния известна во время ассемблирования, а базовый ад-

фы определяется в процессе исполнения программы.

Ълксная адресация (mod=

10:

г/т=

100,

101, 110, 111). В МП

Ьвнный способ адресации операнда реализуется с исполь-

1М команд с базовой адресацией и двухбайтным смсщенн-

Тэтом в теле команды содержится двухбайтный «базовый

а в «базовом регистре» - индекс. Базовые регистры ВХ,

I DI могут использоваться командами с базовой и индекс-

щей, однако чаще всего регистры ВХ и BP выступают

fc базовых, а регистры SI и

- индексных.

^Минированная относительная и индексная адресация

г/т= 100, 101, ПО, 111). В командах, использующих

Ьпособ адресации, эффективный адрес операнда равен

вазового адреса и смещения, содержащихся в регистрах.

J адрес представляется в регистрах ВХ, BP, а индекс - в

Их SI и D1. По командам с индсксно-базовой адресацией

^стся эффективный доступ к элементам памяти, так как

Yo/t адресации позволяет вычислять в процессе выполне-

||анды не только базовый (начальный) адрес структуры

но и индекс (смещение) элемента внутри структуры.

^осителышя адресация с использованием счетчика ко-

Г||рн этом способе адресации эффективный адрес вычисля-

ТРсумма содержимого счетчика команд и одно- или двух-

fb смешения, содержащегося в теле команды. Данный спо-

Ьсации используется только в командах условных и безус-

ловных переходов, командах вызова подпрограмм и кома

управления циклом.

19.3. Группы команд

Все команды МП К1810 можно разделить на неско;

групп.

Команды передачи данных: По командам данной группы

иолняются операции передачи четырех типов: общие, аккум

горные, адресные и признаковые. Команды первых трех тнпо

изменяют содержимое регистра признаков, а по командам

вертого типа выполняется прямая загрузка регистра признаке*

Команды арифметических операции: сложение, вычита

умножение и деление одно - или двухбайтных целых чисс

знаками и без знаков В операциях над целыми числами со

ком фиксируется переполнение OF. Числа со знаками пред

ляются в дополнительном коде. Имеются команда коррекции

операциях с десятичными (двоично-кодированными) дани

Все команды арифметических операций изменяют содержа

регнегра признаков

Команды логических операций и операций сдвига. В из-

данной группы команд входят команды инверсии операнда N

восемь различных команд сдвига и команды логических оп

ций И, ИЛИ и исключающее ИЛИ

Команды операций с цепочками данных Цепочкой дан

называют последовательность байт или слов, раэмещенн

смежных ячейках памяти. Обработка цепочек данных про

дится поэлементно в программных циклах. МП К1810 имеет

цнальные команды, которые не только обрабатывают цеп

данных поэлементно, но и выполняют вспомогательные ироц

ры ннкрементирования указателя данных, декрементиро

счётчика с проверкой на нуль и т.д.

Команды передачи управления Имеют несколько разноп

ностей: вызов, безусловный переход, возврат, условный пере

итерация, прерывание. Команды передачи управления вызып

продолжение выполнения программы с новой ячейки памяти

Команды управления микропроцессором сброс переноса,

полнение переноса, установка переноса, сброс направления,

гановка направления, сброс и установка прерывания, оста!

ожидание и обращение к сопроцессору.

Можно считать, чго система команд 16-разрядного npoi

сора 8086/88 (К1810) является подмножеством команд

разрядных процессоров 80x86.

19.4. Описание языка программирования

^реализации цифровых регуляторов по аналоговому про-

№ большинстве случаев основным требованием к про-

>п обеспечению (ПО) является минимальное время вы-

программ. Это достигается использованием кодов ко-

щее сора, либо применением языка ассемблера. Про-

звание в кодах трудоёмко, программы трудночитаемы, в

но вносить изменения, велика вероятность ошибок при

мированин. Поэтому использование кодов команд целс-

JO только при разработке небольших программ, в ходе

программы для внесения в неё небольших изменений

)смотра небольших частей программы,

ассемблера изоморфен машинному языку, то есть каж-

ратору языка ассемблера соответствует, как правило,

ранда процессора. Это позволяет, с одной стороны, вос-

:я всеми возможностями системы команд МТ1, а с дру-

авиться от необходимости оперировать кодами команд

iMcHi.i их на мнемокоды, что существенно упрощает про-

бам

мирования и отладки.

лучшей наглядности ассемблерных Программ и для ус-

процесса программирования при написании программ

>в

(ПИ и ПИД) кроме команд ассемблера используются

деления. Макроопределения представляют собой по-

льность операторов на языке ассемблера (команд и

"ераторов). которые могут несколько раз появиться в

)ме. После того как макроопределение задано, его имя

•рпользовать в исходной программе вместо послсдова-

н команд. Кроме того, можно включить несколько мак-

олений в библиотеку и использовать любые макроопре-

в разных программах.

19.5. Описание программ регулятора

качестве примера рассмотрим алгоритм программ ПИД

ров, который заключается в вычислении значения вы-

всличины регулятора в зависимости от закона изменения

;Н величины ошибки управления Общая формула разност-

РВвнения для вычисления значения выходной величины,

иная на основании методики сИйтеза цифровых регулято-

Ожснной в главе 17, имеет вид:

(19.1)

где: 6(i, ~ коэффициенты числителя ДПФ рсгулято

щ,а| а

- коэффициенты знаменателя ДПФ регуля

полученные в главе 17.

V^iT). £^,[(/-1)7]. Ц*К*-2)Т.) ад^ОЛ-дискрет

значения регулируемой (выходной) величины регулятора,

E(iT), £[(М)7]. £10-2)7]. - дискретные знач

входной величины регулятора.

Константам а„, а

; b* Ь

.\. -М соответствуют иде

фикаторы А

1т

\ь A

ronM

.i А

пгп0

; B

cmSl

B^ii---, Да*о соотв

венно.

Па каждом такте программа считывает дискретное значе

ошибки управления Е^л и вычисляет выходное значение U„

Для вычисления результата кроме £

vlwfl

используются rip

дущие входные £

vu/

... и предыдушие выходные велич

L-'vcrb — •

Для каждого метода численного ннгегриров

количество зйачо

из предыдущих

то в различно, но

горигм сходен,

рис. 19.4 пока,

схема алгорг

11И Д-регулятора,

Тексты прог

для различных м

дов численного

тегрнрования (м

трапеций, метод

м пеона, метод

ля) приведена

дискете. Там же

ведены и макроо

деления для ка*

программы

Для у проще

программы и

уменьшения врем

вычислений рази

ного уравнения

изведения сом но

телей (коэффици

Рнс.|9.-'. Схема алгоритма работы программы ПИД- ТОВ Ь/ И

С1>

И ИСрем

регилтпрз НЫХ £ И U) И ПОО

Расчет

простоем*! ни

ti... „ * L..

ч.

Y -

ГЯ

• U...

С^пчг

перемелим!

l.\«j -Ui-.i. IW; - LWj .....

П...

- Е.

|. E.,j -

Еь.

их суммирование со знаком выполняется в одной опера-

^множения с суммированием (вычитанием) к обшей пере-

результата, обозначаемой как U

wtr

о. В начале каждого

;лений переменная Ц^о обнуляется макрокомандой

0Uri, затем в зависимости от знака, произведение либо

"ся с (Лрк> макрокомандой Mt-Plus, либо вычитается из

командой Ш-minus. Использование общей перемен-

даёт возможное!ь обойтись без промежуточных резуль-

[горитм программ произведения чисел со знаком, иред-

тх в дополнительном коде, громоздкий и требует боль-

времени, а использование прямого кода (старший бит

|йый) требует анализа знаков и временного их маскирова-

-д каждым произведением чисел. Мозгом) во всех иро-

ПИД-регулнторон, знаки всех переменных и константы

в компактном виде (Sgn-var). Перед каждым циклом

f знаки всех будущих произведений вычисляются одной

1сй - логической функцией исключающего «ИЛИ». Ре-

запоминается в переменной Sgn-Ы. содержимое которой

анализируется перед исполнением Mid-Plus, либо Mul-

ая ускорения операции сдвига переменных, вместо ко-

:ылкн данных типа "mov" в программах применены

ектнвные цепочечные операции "питосуществляю-

ещенне заданного массива 16 - разрядных слов в опре-

М участке памяти. Перемещение можно выполнить за

ИЙм: рассчитанный результат помещается не в и

$еднюю из переменных Я„

яг

Так как E

vur

и U

Uur

размеша-

еративной памяти последовательно друг за другом, в

выполнения всех операций "movs" содержимое по-

£,„, перепише1ся в U

var

19.6. Анализ временных задержек

К18ЮВМ86 представляет собой синхронную цифровую

все процессы в которой синхронизируются последова-

ло тактовых импульсов. Для нахождения времени за-

ссчитывается сумма тактов работы К1810ВМ86, затем,

льность такта вычисляется время задержки Команды

5т различное количество тактов^ричём к тактам испол-

манды прибавляется время вычисления эффективного

фективный адрес памяти (FA) получается в результате

ых вычислений, на которые расходуется время. Следова-

время выполнения команды оказывзется зависящим ог

режима адресации При прямой адресации на вычисление

тратится 6 тактов, косвенной регистровой - 5, базовой - 9.

В таблице 19.6 даны ассемблерные команды МП, а такж

личество тактов для их выполнения. При этом приняты еле

тис обозначения, г - регистр, М-ячейка памяти, data - дан

непосредственно представленные в команде, label - мегка.

количество тактов на вычисление эффективного адреса.

Таблица

Количество тактов МП для выполнения некоторых кома

Наименование группы

команд К1810BM86

Мнемокод Количество так

Команды пересылки дан-

ных

Шм

г. г

Mov г,т

8 +ЕА

Команды арифметиче-

ских действий

add г, г

add г,т

add г, data

adc г. г

adc г.т

sub т. г

sub г,т

sbb г.data

inc г

inc т

amp г. data

mul z

9+EA

9 >EA

16+EA

9 *EA

15+EA

I24+&4

Команды сдвига

roI

rol m

20 +EA

Команды

операций

логических and г

or г.т

xor т. г

not г

9-ЕА

16+ЕА

Команлы

операций

цепочечных MovS

Stop

Команды ветвления (ус-

ловные переходы)

jmp label

jnc label

jnz label

8/4*

Команды управления

процессором

мс

eld

std

* - меньшая цифра в условных переходах соответствует л

ности условия, большая - истинности.

Ниже приведены таблицы 19.7 и 19 9 расчётов колнче

тактов МП для выполнения макроопределений, а также при

расчёта для программы регулятора с интегрированием по мет

ВЦП. где учтены циклические повторения команд, а также

•виня команд с условиями (ветвления).

Таблица 19.7

Кчст количества тактов для выполнения макроопределений

Ьинс Тексты программ

Количество тактов

ЩЧ/Vflr

eld

mov

di,

offset Го

xor ax. ax

StOS H'

stos w

StOS

stos w

всего 82

push cx

minus)

mov ax,[bxj

mov cx, fbx

-f

Distu J

rnul cx 129

add

(sub)JUi,

(

J.ax

adc (sbb)[b'

Klf

q+2],dx

tide (sbb)HU J.O 23

adc (sbb)[U„~

+61.0

mov

[BxJ

mo\>

cx,[bx+Distu+2}

mul cx

129

add (sub)[Un

+2J.ax

add(sbb)[U

uarl)

+/],dx

add (sbb)fl\

+6J.O

mov ax,[bx+2J

mov cx. fbx+DistuJ

mul cx

129

add (sub)[U

w g

+2], ax 22

adc

(sbbJfUxar о

*4],dx 22

adc (sbb)lUyp

+6],0 23

mov ax,[bx+2j 14

mov cx.(bx+Distu+2J 17

mul cx 100

add (sub)[U

\-4].ax 22

adc (sbb)[U*t, о +6J.dx

popcx 10

всего 899

psrt/

mov

ax.fbxj

mov dx,[bx \

2] rm 17

add (sub)[U

w a

J,ax 22

adc

(sbb)fb\

„

*2},dx 22

adc

(sbb)(U„

о * 4J.0

adc

(sbb)fU,„

„+6J.0 23

пссго 121

Название

Количество iai

ШШ

jс

minus

MulPlus

jrnp down

Таблин«|

Пример расчета количества тактов для программы регулятор

итерированием по методу трапеции

Clear 1-\

• .»у0

Ш Add

LS АХ.port

mov E^r и

jsgn varlJOh

mov cx.num par

mov ax./signs]

xor ah.a!

mov {sgnjbtj.ah

mov hx o/fiet A'..,,

„

Mul mines

down.

out on

minus/ Xh-

nuiJLf

down l:

При расчёте времени задержки учитывается, что стандарту

частота следования тактовых импульсов 5\1Гц обеспечив

мнкротакг МП, равный 200нс.

mov ах.Ц/'ю, (J

то\ bx,fU,

,1+2/

cmp (U

)vr

t,' 6J.0

jz posit

or fsgu_vur],Cngsgn

not ax

not hx

add

ax. /

adc hx.O

/тр dwn

and [sgrt_\'ar],noi Cngsgn

mov (Н^-J..ax

mov (Ii IW

rvr

[sgn

yarj. I

mov

st,

offset £

. ..

mov

di,off

Set {/,„„

- 2

sid

mov

сл.Мит

f'ar'2-2

mov ,vn'

j/np start

add b*,4

ilec

c.v

out

jmp

MulAdd

rot {sgn hi},!

minus I

Ptu.xj!

Jmp down I

рнтегри-

шя

Результаты расчета времени задержки

Таблица 19.9

"Пеона

Импсона

Количество пар

произведений

Количест-

во тактов

3423

4374

6006

7206

Время за-

держки. тс

0.68

0.87

1.20

1.44

ведение чисел требует большого времени на вычнеле-

му как видно по результатам, представленных в табли-

иаиболыиим временем задержки вычислений обладает

а, имею!цая большее количество произведений-метод

ва 20. Основы проектирования микропроцессорных

стсм управления злекгропрнводимн (МПС >11)

.1. Основные требования, предъявляемые к МПС ЭП

£цессе разработки системы управления приходится си-

мплекс разнообразных требований, связанных с раз-

)Й ее характеристиками | 3-Г2]

"м рассматривать вопросы проектирования микроиро-

IX (цифровых) систем управления электроприводами с

"ния удовлетворения требований, обусловленных стати-

|1 и динамическими свойствами системы управления, сре-

*ых важнейшее место занимают точностные характерн-

ей определяют ошибки, которые может иметь система

йиия в различных режимах.

е того как сформулирована цель управления и установ-

эвания, предъявляемые к системе, необходимо опреде-

овання к параметрам цифровых устройств системы (к

'^Микропроцессору и преобразователям). К числу таких

е важных параметров относится шаг дискретности по

1Ин Г, с которым осуществляется ввод информации в МП. и

Тность преобразователей и Ml

(ищиннтервалы квантования

дции по уровню в этих устройствах). Кроме определения

Йраметров, необходимо выбрать численный метод, с помо-

рого реализуется алгоритм управления в МП, а также

восстановления управляющих сигналов на выходе МП в