Розробка мікропроцесорної системи

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЗ «Київський коледж зв'язку»

Курсова робота

з предмету: Мікропроцесорні системи

Розробка мікропроцесорної системи

студентки групи ОКСМ-74а

Сєргачової Ксенії

Київ, 2011

Вступ

мікропроцесор інтегральна схема

Мікропроцесор (англ. microprocessor) -- інтегральна схема, яка виконує функції центрального процесора (ЦП) або спеціалізованого процесора. Сьогодні слово мікропроцесор є практично повним синонімом слова процесор, оскільки функціональний блок, що на ранніх стадіях розвитку обчислювальної техніки займали цілу плату чи навіть шафу, тепер вміщається в одну невеличку інтегральну схему із сотнями мільйонів транзисторів всередині.

Будь-яка мікропроцесорна система працює разом з рядом зовнішніх пристроїв, одержуючи від них необхідну інформацію та передаючи іншу. Для зв'язку з зовнішніми пристроями існує інтерфейс (англ. interface). Цим терміном позначається весь комплекс пристроїв, правил та технічних засобів, що регламентують та забезпечують обмін інформацією між мікропроцесором (включаючи пам'ять) та зовнішніми пристроями. Головними в інтерфейсі є шини, або, як їх ще часто називають, магістралі. Магістраль -- це сукупність провідників, для яких строго нормовані логічні рівні «0» та «1». Потужність сигналів на шинах має бути достатньою для живлення необхідної кількості приєднаних до них пристроїв.

В даній курсовій роботі буде розроблена мікропроцесорна система для опитування клавіатури динамічного типу. Ми розробимо модулі пам'яті ОЗП та ПЗП, створимо ефективну систему визначення адреси кожної клавіші.

мій варіант

• 1. Розробка структурної схеми
• 1.1 Опис роботи схеми пристороів
• На рис.1 зображена структурна схема системи, що проектується. Згідно моїм варіантом зовнішнім пристроєм повинна бути клавіатура з динамічним опитуванням, яка міститиме 32 клавіші. Мікропроцесор -- це основний пристрій ПК. Він виконує програму, яка зберігається у внутрішній пам'яті, керує спільною роботою всіх інших пристроїв і виконує різноманітні операції над даними. Елементами схеми є мікропроцесор, пристрій вводу-виводу інформації, мікроконтролер, який і організовує обмін даними між процесором та ПВВ (в нашому випадку клавіатура), та дозволятиме нею керувати, опитувати клавіші.
• 1.2 Опис роботи МПС
• Основними елементами, що належать до нашої мікропроцесорної системи є:
• · CPU КР580ВМ80А - виконує функції центрального процесора, може зчитувати інформацію з зовнішніх ПВВ, пам'яті та робити над нею арифметичні та логічні операції, аналізувати результати та записувати дані в ПВВ або пам'ять.
• · Тактовий генератор КР580ГФ24 - використовується, як генератор тактових синхросерій Ф1 та Ф2 для CPU, а також сигнали початкової установки.
• · Буферний регістр КР580ИР82 - у цієї МПС використовується як шинний формувач шини адреси.
• · Системний контролер КР580ВК28 - призначений для фіксації слова стану мікропроцесора, формування сигналів керуючих пам'яттю та зовнішніми пристроями та буферизацією шини даних; у даній МПС реалізований як формувач шини даних.
• · ОЗП КМ132РУ8А - пам'ять ЕОМ, призначена для зберігання коду та даних програм під час їх виконання.
• · ПЗП КА573РФ1 - здатний тривалий час зберігати інформацію, навіть при вимкненому комп'ютері; у даній МПС 1КБ постійної пам'яті використається під дешифратор адреси для ПВВ.
• · ІОР КР580ВВ55 - електронний компонент, мікросхема програмованого контролера паралельного вводу-виводу; мікросхема дозволяє адресувати шину даних по трьом окремим каналам, ще один канал використовується в якості управляючого регістру мікросхеми.
• 1.3 Опис роботи схеми опитування
• Таким пристроєм у нас виступає клавіатура динамічного типу на 32 клавіші. Для формування адреси кожної клавіші можна використати мультиплексор. Оскільки мультиплексора на 32 сигнали не існує, то я легко зможу створити такий за допомогою 4-ох мультиплексорів на 8 сигналів. Ще знадобиться лічильник на 32 такти, для якого знадобиться 2 двійкові лічильники КР1533ИЕ6 на 4 розряди. Для зберігання сигналів скористаюсь регістром КР580ИР82.
• · Мультиплексор КР1533КП7 як функціональний елемент є зручним базисом для реалізації логічних функцій, відносяться до пристроїв комутування цифрової інформації. Вони здійснюють комутацію одного з декількох інформаційних входів x_і до одного виходу y.
• · Буферний регістр КР580ИР8 - для фіксації інформації, для збереження слова стану мікропроцесора.
• · Лічильник КР1533ИЕ6 перетворює кількість вхідних імпульсів у цифровий код на його виході.
• 2. Побудова окремих вузлів
• 2.1 Модуль пам'яті ОЗП
• За варіантом необхідно, щоб модуль пам'яті мав об'єм 4К. Оскільки обрана нами мікросхема має об'єм 1К, то для утворення 4К нам знадобиться 4 таких мікросхеми. З'єднуємо їх послідовно, входи до входів, виходи до виходів. Використовуємо декодер 2*4 для включення необхідної мікросхеми залежно від адресуємої комірки. Таким чином утворився модуль пам'яті 4К (4 сторінки), 10 входів, 4 виходи.
• Модуль пам'яті ОЗП зображено на Рис.2.
• Рис. 2.
• 2.2 Модуль пам'яті ПЗП
• За варіантом необхідно побудувати модуль ПЗП памяті об'ємом 5К, оскільки об'єм однієї мікросхеми такий самий, як і в ОЗП - 1К, то будуємо за тим самим принципом, лише необхідно використати інший декодер - 3*8.
• Модуль памяті на Рис.3.
• Рис. 3.
• 3. Вибір елементної бази
• 3.1 Мікропроцесор КР580ВМ80А

Рис. 4

Мікропроцесор являє собою 8-розрядний процесор, у якому сполучені операційні й керуючі пристрої. Керуюча пам'ять недоступна користувачеві, у ній уже в процесі виготовлення ВІС записуються мікропрограми операцій. Таким чином, передбачається використання деякої фіксованої системи команд, у яку користувач не може внести змін. У зв'язку із цим даний мікропроцесор ставиться до числа немікропрограмуємих.

Виконання кожної команди виробляється мікропроцесором у строго певній послідовності дій, що визначається кодом команди й синхронізується сигналами Ф1 і Ф2 тактові генератори. Цикл команди - це час виконання команди. За цей час: команда вибирається з пам'яті, дешифрується код команди, формуються керуючі сигнали для виконання команди, завершується вплив керуючих сигналів. Цикл команди розбивається на машинні цикли - це час, необхідний для звертання до пам'яті або до пристроїв уведення - виводу.

Умовне графічне позначення мікропроцесора наведене на Рис.4

Призначення виводів мікропроцесора

3.2 Генератор тактових імпульсів КР580ГФ24

Робота мікропроцесора синхронізується двома послідовностями, що не перекриваються, сигналів Ф1 і Ф2. Ці сигнали формує тактовий генератор КР580ГФ24. До виводів мікросхеми X1 й X2 підключається кварцовий резонатор із частотою, в 9 разів більше високої, чим частота проходження тактових імпульсів Ф1 і Ф2. Сформовані генератором гармонійні коливання надходять на вивід PCLK для контролю роботи генератора й синхронізують роботу тактових імпульсів. На виводи Ф1 і Ф2 видаються необхідні для роботи мікропроцесора високовольтні послідовності тактових імпульсів. На спеціальний вивід подається послідовність тактових імпульсів Ф2 з рівнями, характерними для мікросхем ТТЛ. За допомогою сигналу SYNK на вивід STSTB передаються імпульси Ф1, що відповідають початку кожного другого періоду циклів роботи мікропроцесора. Крім того, передбачений вхід і вихід сигналу скидання, вхід і вихід сигналу готовності.

Умовне графічне позначення ВІС КР580ГФ24 наведений на Рис. 5.

Рис. 5

Призначення виводів ВІС КР580ГФ24

3.3 Буферний регістр КР580ИР8

Необхідно використати в побудові МПС даний регістр, тому що виходи мікропроцесора можуть бути навантажені тільки на 1 ттл-вхід, то для узгодження шин мікропроцесора з пам'яттю й зовнішніми пристроями необхідні шинні формувачі. У цієї МПС як шинний формувач шини адреси використаються буферні регістри КР580ИР82. Шина адреси має 16 розрядів, отже як цей регістр має 8 розрядів, для побудови буфера буде потрібно 2 мікросхеми. Одна мікросхема формує буфер для розрядів шини адреси А0 - А7, а інша - А8 - А9. Для запису в регістр інформації необхідно подати логічну одиницю на вхід спробу запису STB. Щоб цей регістр постійно передавав дані з вихідний шини мікропроцесора на зовнішню шину на вхід STB необхідно постійно подавати високий рівень. Із цією метою вхід STB підключається до +5У.

Умовне графічне позначення КР580ИР8 показане на Рис. 6.

Рис. 6.

Призначення виводів ВІС КР580ИР82

3.4 Системний контролер КР580ВК28

Шина даних має 8 розрядів із двонапрямовою передачею інформації. Для побудови буфера досить однієї мікросхеми шинного формувача, включеної за схемою з керованою двонапрямовою передачею інформації. Керування напрямком передачі здійснюється за допомогою сигнал DBIN, формованого мікропроцесором. Формувач шини даних реалізований на БІСА КР580ВК28, крім того ця ВІС містить у собі системний контролер. Видавана з мікропроцесора інформація про стан мікропроцесора надходить на вхід цієї ВІС і при надходженні сигналу STSTB фіксується в спеціальному внутрішньому регістрі стану, де вона зберігається до настання наступного циклу. Використовуючи вміст регістра стану й керуючих сигналів з виходу мікропроцесора DBIN, WR, HLDA ВІС формує системний керуючі сигнали INTA, IOR, IOW, MEMR, MEMW.

Умовне графічне позначення КР580ВК28 наведений на Рис. 7.

Рис. 7.

Призначення виводів ВІС КР580ВК28

3.5 Центральна шина

У центральну шину входять шина адреси, шина даних і шина керування.

Шина адреси - 16-розрядна, спрямована від мікропроцесора шина, що виконує 2 функції:

· передачу адреси комірки пам'яті при звертанні до пам'яті, максимально можливий обсяг якої становить 2¹⁶=65536 байт.

· передачу адреси зовнішнього пристрою при виконанні команд IN й OUT. У цьому випадку 8-розрядний ПВВ з'являється на виводах A0 - A7 і дублюється на виводах A8 - A15. Фактично для передачі адреси ПВВ використається тільки 8 розрядів, тому можна адресувати 256 різних зовнішніх ПВВ.

Шина даних - 8-розрядна шина, що виконує 2 функції:

· передачу керуючого слова

· обмін даними між регістрами мікропроцесора й блоками МПС.

Шина керування складається з 4 ліній. По цих лініях передаються сигнали: MEMW - запис на згадку, MEMR - читання пам'яті, INIT - скидання або початкова установка, CLK - послідовність імпульсів, що знімає з виходу Ф1 тактового генератора. Сигнали MEMW й MEMR указують також на читання або запис регістрів периферійних ВІС.

Рис. 8.

На рис.8 зображені елементи мікропроцесорної системи, які з'єднані шиною адреси (ША), шиною даних (ШД) та шиною керування (ШК).

У додатку, на схемі електричній принциповій, до цієї МПС буде додано ОЗП, ПЗП, МК та ПВВ.

3.6 Модуль пам'яті КМ132РУ8А

Згідно мого варіанту, необхідна пам'ять ОЗП повинна містити 4К. Як побудувати дану умову я описала у пункті 2.1. даної роботи. Використовується сторінковий метод організації пам'яті. ОЗП використає сторінки 30 й 41. ОЗП виконано на ВІСА КМ132РУ8А с організацією 1К*4.

Існує два типи ОЗП: статичне й динамічне. Мені необхідно використати динамічний пристрій. Інформація в ОЗП зберігається протягом усього часу, поки до нього подається живлення. У динамічному ОЗП, на відміну від статичного, тригери не використаються. Динамічне ОЗП являє собою масив комірок, кожна з яких містить транзистор і конденсатор. Конденсатори можуть бути зарядженими й розрядженими, що дозволяє зберігати нулі й одиниці. Оскільки електричний заряд має тенденцію зникати, кожний біт у динамічному ОЗП повинен оновлюватись (перезаряджатися) кожні кілька мілісекунд, щоб запобігти витоку даних.

Умовне графічне позначення ВІС КМ132РУ8А показаний на Рис. 9.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 9.

Призначення виводів ВІС КМ132РУ8А

Перелік посилань

1. http://uk.wikipedia.org/wiki/Мікропроцесор

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/КР580ВВ55

3. http://uk.wikipedia.org/wiki/Мультиплексор

4. http://www.ire.krgtu.ru/subdivision/radiotehnica/cymp/data/spr/ch7/ch7.htm

Размещено на Allbest