Размещено на http://www.allbest.ru/

30

Введение

Актуальность тематики. Острая конкуренция на потребительском рынке продукции и растущий спрос на ее качество ставят перед предприятиями задачу выбора наиболее практичных и эффективных из современных информационных технологий для решения проблем управления качеством. Основой управления качеством в соответствии с ISO 9000 является тотальный контроль производства с использованием систем автоматизированного измерения значений технологических величин и характеристик свойств продукции.

Степень изученности вопроса. В настоящее время для обеспечения потребительских свойств продукции в торговых сетях города используются методы статистического контроля качества, которые были, в основном, разработаны еще в 20 - 50 годы. Они позволяют определить, что измеренные значения технологических величин или характеристик качества находятся в (или вне) предписанных интервалов, а процесс - в стабильном (или нестабильном) состоянии, но не содержат инструментов для управления: выявления причин нестабильности и поиска путей ее устранения. Полнота концепции управления качеством может быть обеспечена решением актуальной проблемы разработки новых математических методов и реализацией их в виде комплексного программного обеспечения на основе современных информационных технологий, применение которых в условиях промышленных предприятий позволит автоматизировать процедуры принятия решений при управлении качеством, существенно повысить эффективность производства и предсказуемость свойств продукции.

Функционирование любой вычислительной системы обычно сводится к выполнению двух видов работы: обработке информации и операций по осуществлению ее режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе. Процессы занимаются обработкой информации и выполнением операций ввода-вывода.

Связь тематики данного вопроса со смежными областями теории и техники АСУ. Содержание понятий «обработка информации» и «операции ввода-вывода» зависит от того, с какой точки зрения мы смотрим на них. С точки зрения программиста, под «обработкой информации» понимается выполнение команд процессора над данными, лежащими в памяти независимо от уровня иерархии - в регистрах, кэше, оперативной или вторичной памяти. Под «операциями ввода-вывода» программист понимает обмен данными между памятью и устройствами, внешними по отношению к памяти и процессору, такими как магнитные ленты, диски, монитор, клавиатура, таймер. С точки зрения операционной системы «обработкой информации» являются только операции, совершаемые процессором над данными, находящимися в памяти на уровне иерархии не ниже, чем оперативная память. Все остальное относится к «операциям ввода-вывода».

Существующие точки зрения по данному вопросу. Сегодня основная тенденция в автоматизации технологических процессов - применение распределенных систем управления и сбора данных. Не секрет, что современные процессы на производстве становятся все более сложными, оборудование занимает все большую площадь, а основной процесс обрастает массой вспомогательных.

Обоснование выбора методов построения устройств по тематике работы. Применение распределенных систем управления и сбора данных в торговых сетях позволяет:

- значительно сократить затраты на кабельные коммуникации, идущие к датчикам; - приблизить мощность современных вычислительных средств к объекту управления; - увеличить срок службы всей системы, легко заменять отказавшие элементы, дублировать критически важные узлы;

- использовать принцип модульности, делая отдельные элементы и узлы системы относительно независимыми и автономными;

- вводить в строй не всю систему сразу, а поэтапно;

- снизить расходы на модернизацию системы, быстрее расширять и наращивать возможностей системы;

- быстро интегрировать вновь создаваемые системы в общую информационную сеть предприятия.

Общество с ограниченной ответственностью (ООО) является коммерческой организацией, ставящей основной задачей получение прибыли. Структура управления ООО разрабатывается ее учредителями.

Оригинальные стороны курсовой работы. Для эффективного функционирования ООО «М-Видео» была разработан режим прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных компьютерах при их использовании АСУ качеством ООО «М-Видео».

В данном проекте рассматривается автоматизация задачи «Режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления на примере ООО «М-Видео».

Ассортимент включает в себя платы ввода-вывода для установки в компьютеры, модули удаленного ввода-вывода (серия i-7000), PC-совместимые промышленные контроллеры (серия i-8000), оборудование для промышленных коммуникаций на основе последовательных интерфейсов, устройства ввода и отображения информации.

В первой главе данной курсовой работы рассмотрены теоретические основы понятия режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления качеством.

Во второй главе представлен анализ режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления качеством.

А в третьей главе представлена разработка аппаратной части контроллера для режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления качеством.

В завершение данной курсовой работы сделаны соответствующие выводы.

1. Теоретические основы понятия режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления качеством

Интенсивное усложнение и увеличение масштабов промышленного производства, развитие экономико-математических методов управления, внедрение ЭВМ во все сферы производственной деятельности человека, обладающих большим быстродействием, гибкостью логики, значительным объёмом памяти, послужили основой для разработки автоматизированных систем управления (АСУ), которые качественно изменили формулу управления, значительно повысили его эффективность. Достоинства компьютерной техники проявляются в наиболее яркой форме при сборе и обработке большого количества информации, реализации сложных законов управления.

АСУ - это, как правило, система «человек-машина», призванная обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации, необходимый для оптимизации процесса управления. В отличие от автоматических систем, где человек полностью исключён из контура управления, АСУ предполагает активное участие человека в контуре управления, который обеспечивает необходимую гибкость и адаптивность АСУ.

Существенными признаками АСУ является наличие больших потоков информации, сложной информационной структуры, достаточно сложных алгоритмов переработки информации. Общими свойствами и отличительными особенностями АСУ как сложных систем являются следующие:

· наличие большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, причём изменение в характере функционирования какого-либо из элементов отражается на характере функционирования другого и всей системы в целом;

1. система и входящие в неё разнообразные элементы в подавляющем большинстве являются многофункциональными;

2. взаимодействие элементов в системе может происходить по каналам обмена информацией, энергией, материала и др.;

3. наличие у всей системы общей цели, общего назначения, определяющего единство сложности и организованности, несмотря на всё разнообразие входящих в неё элементов;

4. переменность структуры (связей и состава системы), обеспечивающий многорежимный характер функционирования;

5. взаимодействие элементов в системе и с внешней средой в большинстве случаев носит стохастический характер;

6. автоматизация имеет высокую степень, в частности широкое применение средств автоматики и вычислительной техники для гибкого управления и механизации умственного и ручного труда человека, работающего в системе;

7. управление в подавляющем большинстве систем носит иерархический характер, предусматривающий сочетание централизованного управления или контроля с автономностью её частей.

Организация ввода - вывода микропроцессорного устройства.

Ввод - вывод - это процесс обмена данными между ядром микропро-цесссорного устройства и периферийными устройствами. В микропроцессорном устройстве применяют три режима: программный; по прерываниям; прямой доступ к памяти.

Группа бит, к которым обращается микропроцессор при вводе _ выводе, называется портом или регистром ввода _ вывода. При вводе выводе периферийные устройства представлены следующей программной моделью (рис.1.1).

системная шина

Рисунок 1.1 Программная модель

Все реестры имеют адрес, в зависимости от конкретной реализации порты могут объединяться. Признак готовности периферийного устройства к вводу - выводу обычно содержится в одном из разрядов порта состояния, различают изолированный и неизолированный ввод - вывод. В первом случае в системе команд есть специальные команды ввода _ вывода, в которых содержится номер порта, указываемый во втором слове код операции ввода _ вывода. Адресное пространство портов и ячеек памяти в этом случае изолированы, так как для пересылки в память имеются особые команды. В этом случае адреса портов ввода - вывода, некоторых, ячеек могут совпадать. Во втором случае адресные пространства едины и совпадения адресов нет. При постоянном способе ввода - вывода инициализируется программой выполняемой в микропроцессорном устройстве. При вводе - выводе важна проверка готовности периферийного устройства, то есть состояние определяющего бита порта состояния. В некоторых микропроцессорах, это делается независимо от вида команды и при неготовности периферийного устройства микропроцессор переходит в состояние ожидания. Тем самым достигается согласование во времени работы микропроцессора и более медленных периферийных устройств.

При асинхронном вводе - выводе в программу включаются специальные команды проверки готовности. Микропроцессор проверяет бит готовности с помощью одной или нескольких команд. Если бит, установлен в единицу, то инициируется собственно ввод или вывод одного или нескольких слов данных. Если бит сброшен, то микропроцессор выполняет цикл из двух-трех команд, проверяющих состояние бита до тех пор, пока периферийное устройство не будет готово к вводу выводу. Этот цикл называется циклом ожидания. Из-за него микропроцессор непроизводительно теряет время, что является главным недостатком программного ввода вывода, достоинство: простота реализации без дополнительных аппаратных затрат.

Ввод вывод по прерываниям лишен недостатка программного ввода вывода и применяется при работе в реальном времени. Периферийное устройство подает сигнал запрос прерывания на соответствующий вход микропроцессора. Микропроцессор после выполнения текущей команды приостанавливает выполнение основной программы, вырабатывает сигнал подтверждения прерывания и переходит к подпрограмме обработки прерывания, расположенной в фиксированной области памяти. После выполнения этой подпрограммы происходит возврат к основной программе. Для реализации подпрограммы обработки прерывания в микропроцессоре должны выполнятся следующие действия:

1. идентификация источника прерывания;

2. сохранение состояния основных регистров микропроцессора с тем, чтобы обеспечить возможность возобновления прерванной программы;

3. собственное выполнение программы обработки прерывания;

4. восстановление запомненного состояния основных регистров микропроцессора;

5. возврат к выполнению основной программы.

Данная последовательность действий может реализоваться в двух вариантах: с опросом периферийных устройств и по вектору прерывания. Наиболее распространенным является второй способ. В этом случае в ответ на сигнал подтверждения прерывания периферийное устройство посылает в микропроцессор параллельный двоичный код, вектор прерывания по которому управление передается соответствующей подпрограмме обслуживания прерываний. При наличии нескольких периферийных устройств возможна ситуация при которой во время обслуживания запроса прерывания от одного периферийного устройства поступает запрос от другого. Если оно более приоритетно, то происходит вложение прерываний (т.е. прерывание прерывания). Для создания систем приоритетных прерываний используются контроллеры прерываний.

С помощью специальных команд запрещающих прием запроса прерывания можно управлять способностью микропроцессора реагировать на запрос прерывания, например для защиты определенных критичных по времени частей программы, некоторые прерывания, например связанные с аварией питания замаскировать нельзя.

Ввод вывод в режиме прямого доступа к памяти

Ввод вывод в режим прямого доступа к памяти используют канал прямого доступа к памяти, по которому массивы данных передаются непосредственно между периферийным устройством и АЗУ, минуя микропроцессор. Это позволяет достичь наибольшей скорости передачи, но требует специального контроллера прямого доступа к памяти. Периферийное устройство посылает в контроллер прямого доступа к памяти запрос, который транслируется контроллером в микропроцессор, на что микропроцессор отвечает сигналом подтверждения. При этом микропроцессор прекращает работу по выполнению текущей программы, переводит свои буферные регистры, подключенные к шине адреса и шине данных, в высоко эмпедансное состояние и прекращает выработку управляющих сигналов. В контроллер прямого доступа к памяти в его счетчики заносится адрес ячейки АЗУ с которой начинается массив данных и число слов в нем, а также взводится триггер прямого доступа к памяти. Адрес ячейки выдается затем на шину адреса и начинается обмен. При передаче каждого слова содержимое счетчиков в контроллере изменяется на единицу и обмен данными производиться автоматически пока триггер прямого доступа к памяти не сбросится сигналом переполнения или обнуления счетчика. Запрос снимается и микропроцессор возобновляет приостановленную программу.

Вывод по первой главе. Рассмотрены теоретические основы понятия режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления качеством.

АСУ - это, система, призванная обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации, необходимый для оптимизации процесса управления. В отличие от автоматических систем, где человек полностью исключён из контура управления, АСУ предполагает активное участие человека в контуре управления, который обеспечивает необходимую гибкость и адаптивность АСУ.

Ввод - вывод - это процесс обмена данными между ядром микропро-цесссорного устройства и периферийными устройствами. В микропроцессорном устройстве применяют три режима: программный; по прерываниям; прямой доступ к памяти.

2. Анализ режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления качеством

Под торговым предприятием понимается самостоятельный хозяйствующий субъект с правами юридического лица, который на основе использования имущественного комплекса и специфической организационной структуры с целью удовлетворения потребностей рынка, получения прибыли осуществляет закупку, хранение и реализацию покупателям товаров, которые соответствуют их разнообразным потребностям.

Основным требованием к созданию автоматизированной системы управления (АСУ) является квалифицированно выполненный системный анализ. АСУ ориентировано на конечный результат - повышение эффективности функционирования производства или иного объекта. Разработанные системы должны обладать высокой степенью адаптации к непрерывно меняющимся требованиям пользователя, т.е. способностью работать в условиях отклонений от нормальной ситуации.

АСУ - человек - машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для организации управления в различных сферах человеческой деятельности.

Общество с ограниченной ответственностью (ООО) является коммерческой организацией, ставящей основной задачей получение прибыли.

Основной вид деятельности ООО «М-Видео» -- торговля аудио, видео, HI-FI и бытовой техникой. ООО «М-Видео» подписывает договор о сотрудничестве с производителями электроники и бытовой техники. Работа с клиентами осуществляется на основе «Клиент - Продавец». Если при обращении клиента требуемый товар отсутствует на складе, то ООО «М-Видео» при соответствующей предоплате берет на себя обязательства поставить требуемый товар клиенту в течение фиксированного срока. Т.к. 95% электроники и бытовой техники импортного производства то заказанный товар поступает на склад ООО «М-Видео» с терминалов изготовителей. Товары, пользующиеся наибольшим спросом, поставляются на склад независимо от заказов клиентов.

Устройство, разработка которого проводится в данной работе, - контроллер режима прямого доступа при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированной системы управления качеством на примере торговой сети ООО «М-Видео». В качестве реализуемых на его основе функций можно назвать следующие: режим прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации, получение данных от датчиков состояния объекта управления, формирование управляющих воздействий согласно решаемым задачам, обмен информацией с другими контроллерами и центральной ЭВМ. Также в этот список можно включить и такие внутренние сервисные функции как самодиагностика и контроль хода выполнения программы - выявление ситуаций “зависания”.

В проекте не рассматриваются процессы непосредственного управления объектом. Поэтому основной задачей контроллера будет прием данных от внешнего источника, преобразование их в нужный формат и передача дальше по цепочке. То есть контроллер можно рассматривать как некий “информационный” ретранслятор, снабженный функциями контроля и самодиагностики.

Контроллер принимает данные в виде пакетов в соответствии с протоколом X-Modem, обеспечивающим проверку возникновения ошибок передачи и повторный запрос пакета в случае их возникновения. Реализуемый интерфейс приема - ИРПР-М.

Информация буферизуется и передается дальше по одному байту без контроля ошибок также с использованием интерфейса ИРПР-М. Дополнительно с помощью программируемого таймера контроллер производит проверку состояния ПЗУ (подсчет контрольной суммы) и анализ хода выполнения программы. В случае несовпадения контрольной суммы либо зависания одной из задач выключается индикатор нормальной работы, и процесс останавливается до вмешательства оператора.

Интерфейс ИРПР-М является унифицированной системой связей и сигналов и обеспечивает единые способы обмена информацией при соединении корреспондентов посредством кабеля. Интерфейс ИРПР-М может быть использован при построении сосредоточенных модульных систем обработки данных. По классификационным признакам интерфейс ИРПР-М является межблочным, асинхронным, параллельным, однонаправленным, радиальным интерфейсом. Единицей обмена данными для интерфейса является байт или слово. Максимальное удаление двух взаимодействующих компонент - 15 метров. Максимальное число линий связи - 40. Минимальный набор линий связи приведен в таблице 2.1

Таблица 2.1 Сигналы интерфейса ИРПР-М

Сигнал	Активный Уровень	Инициатор сигнала	Комментарий
-ACKNLG	Низкий	Приемник	Запрос очередного байта данных
BUSY	Высокий	Приемник	Высокий уровень на линии сигнализирует о неготовности приемника к обмену
-STROBE	Низкий	Передатчик	Строб данных
DATA	-	Передатчик	Восемь (шестнадцать) линий данных

Временные диаграммы, объясняющие обмен информацией по линиям интерфейса, представлены на рисунке 2.1.

Прием данных осуществляется в соответствии с протоколом X-Modem. Пакет информации представляет собой последовательность из 132 байт. Структура пакета:

Заголовок пакета. В качестве заголовка выступает код 01h (SOH).

Два байта - номер пакета. Первый байт - собственно номер, а второй его дополнение (для контроля ошибок).

Тело пакета - 128 байт.

Байт контрольной суммы. Контрольная сумма охватывает номер пакета и тело пакета.

Для сопровождения обмена используются служебные символы, представленные в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Служебные символы протокола X-Modem

Символ	Шестнадцатиричный код	Назначение
SOH	01h	Символ начала пакета
ACK	06h	Подтверждение приема
NAK	15h	Отрицание приема
EOT	04h	Завершение обмена
CAN	18h	Аварийное завершение обмена

Процесс ввод-вывод осуществляется следующим образом: Приемник посылает передатчику подряд два сигнала NAK. В ответ передатчик начинает посылку пакетов. После приема каждого пакета приемник анализирует правильность передачи и посылает передатчику символ ACK - подтверждение приема. Если при подсчете контрольной суммы обнаружена ошибка, то вместо сигнала ACK передается NAK - запрос на повторную передачу пакета. Последовательность пакетов передатчик завершает символов EOT, который приемник подтверждает сигналом ACK. Если при установке связи передатчик не ответил на запрос информации (два сигнала NAK), то приемник продолжает посылать запрос NAK с интервалом 10 секунд. Может быть послано до десяти запросов NAK.

Передача информации производится посимвольно. Причем данные посылаются блоками по 256 байт. В начале каждого блока располагается четыре байта, несущие информацию о текущем времени контроллера. Данные блоки формируются в отдельном участке памяти - буфере передатчика и посылаются по мере готовности. За формированием информационных блоков следит специальная задача.

Структура и алгоритм функционирования контроллера представлена в приложении 2.

Системная шина контроллера состоит из трех составляющих: шины адреса (AB), шины данных (DB), шины управления (CB).

Индикатор готовности информирует о нормальной работе устройства - в случае возникновения ошибок индикатор гасится.

Диаграмма состояний процесса приема, показанная на рисунке 2.2, наглядно иллюстрирует работу контроллера при приеме данных от внешнего устройства.

Так как прием информации осуществляется пакетами, то в основе схемы лежит диаграмма состояний при использовании протокола X-Modem.

Рисунок 2.2 Диаграмма состояний процесса приема информации

Более подробно состав блока “Послать символ” представлен на рисунке 2.3.

Вход

STROBE=1

STROBE=0

Символ принят

Рисунок 2.3 Состав блока “Принять символ”

На рисунке приложения 3 показана диаграмма процесса передачи информации. Передача ведется по одному байту без контроля ошибок.

На рисунке событие “Прошло 500 нс” означает выдержку необходимой паузы для формирования сигнала. Включение передатчика происходит при наличии флага готовности буфера передачи. Поэтому проверка буфера включает в себя и проверку состояния флага.

Во второй главе представлен анализ режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления качеством.

3. Разработка аппаратной части контроллера для режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления качеством

Обоснование выбора микропроцессора

Шестнадцатиразрядный микропроцессор КР1810ВМ86 обеспечивает возможность эффективной работы с языками высокого уровня, имеет гибкую и мощную систему команд. Может быть использован как 16-ти так и 8-ми разрядный процессор. ВМ86 выполняет операции над битами, байтами, двухбайтовыми словами, действия знаковой и беззнаковой двоичной или десятичной арифметики, в том числе умножение и деление, имеет гибкую структуру аппаратурных и программных прерываний (до 256 типов).

К наиболее важным аппаратурным особенностям К1810ВМ86 относятся: развитая регистровая структура, существенно уменьшающая число обращений к памяти; конвейерный принцип выполнения команд с предварительной выборкой, обеспечивающий максимальную пропускную способность системной магистрали; распределенное микропрограммное устройство управления; мультиплексированная шина адреса-данных; многофункциональное использование выводов, позволяющее адаптировать МП к уровню сложности разрабатываемой системы; способность координировать взаимодействие нескольких процессоров.

Распределение адресного пространства

Микропроцессор К1810ВМ86 позволяет адресовать до 1Мбайт памяти. Так как основной задачей разрабатываемого контроллера является прием информации, преобразование в другой формат и передача ее следующему корреспонденту, то распределение память становится важной задачей. Особенности процессора заставляют выбирать такую структуру памяти, при которой младшие адреса занимает ОЗУ, а старшие - ПЗУ. Поставленная задача не требует реализации полного объема возможной памяти, поэтому используется следующая структура памяти:

адреса 0000 - 3FFFh соответствуют ОЗУ;

адреса 4000 - 7FFFh соответствуют ПЗУ.

Порты ввода-вывода, регистры управления таймера и программируемого контроллера прерывания также имеют фиксированные адреса:

адреса 0000-0006 соответствуют порту ввода-вывода, предназначенному для приема данных;

адреса 0008-000Еh соответствуют порту ввода-вывода, предназначенному для передачи данных;

адреса 0010-0016h соответствуют управляющим регистрам программируемого таймера;

адреса 0018-001Ah соответствуют управляющим регистрам программируемого контроллера прерываний.

Функциональная схема контроллера

Параллельный порт ввода-вывода PPI (DD15) предназначен для обеспечения приема информации в соответствии с протоколом X-Modem. Поэтому необходима двунаправленная связь. Фактически на микросхеме реализовано два интерфейса ИРПР-М. Один из них, для приема байтов информации, имеет следующую организацию:

сигналы D_IN 0 - D_IN 7 - выводы Р_А0 - Р_А7;

сигнал STROBE_IN - вывод Р_С4;

сигналы BUSY_IN и ACKNLG_IN - выводы Р_С0 и Р_С1 соответственно.

При приеме байта, он поступает на линии порта А (сигналы D_IN 0 - D_IN 7). Для передачи управляющих символов используется порт В. При этом служебные сигналы подключаются к следующим линиям:

сигнал STROBE_OUT - вывод Р_С2;

сигналы BUSY_OUT и ACKNLG_OUT - выводы Р_С5 и Р_С6 соответственно.

Для передачи информации используется параллельный порт ввода-вывода PPI (DD16) На нем также реализован интерфейс ИРПР-М. Данные выдаются через порт А. Сигнал STROBE поступает в линию связи через нулевой разряд порта В. Сигналы готовности приемника BUSY и ACKNLG поступают в порт С (разряды 1 и 0 соответственно). Так как импульс ACKNLG имеет длительность около 5 мкс, то его программная фиксация в режиме параллельной обработки нескольких задач затруднена. Предусмотрена аппаратная защелка этого сигнала с помощью триггера. После получения сигнала ACKNLG триггер программно сбрасывается. Аналогичная схема присутствует и в блоке приема данных.

Индикатор готовности выполнен на дешифраторе DD28. Его адресные входы подсоединены к линиям 4, 5, 6 порта С микросхемы DD16. Регистр в нормальном рабочем режиме управляет индикатором готовности системы, а в случае конфликтной ситуации отображает номер “зависшей” задачи.

Программируемый таймер используется для отсчета интервалов времени для контроля выполнения задач и вызова прерываний для самопроверки контроллера - подсчета контрольной суммы ПЗУ. В качестве счетных импульсов к таймеру подведен сигнал с выхода PCLK системного генератора, имеющий частоту, в два раза меньшую, чем тактовая частота процессора. При частоте процессора 5 МГц таймер отсчитывает импульсы с частотой 2,5 МГц. При этом максимальная задержка, обеспечиваемая таймером равна 26 мс.

Программируемый контроллер прерываний служит для упорядочения запросов на прерывание по приоритету и во времени. В данной схеме обслуживается два прерывания: контроль прохождения контрольной точки задачами и самодиагностика. Запросы на прерывание поступают от таймера и подаются на входы IRQ0, IRQ1 и IRQ2.

Для выбора нужной микросхемы при выполнении операций ввода-вывода используется дешифратор DD29, преобразующий два разряда адресной шины AB2 и AB3 в сигналы выбора CS. Сигналы выбора кристалла CS формируются только если один из сигналов IOR и IOW находится в активном состоянии. Необходимым условием выбора внешних по отношению к процессору устройств является равенство нулю младшего адресного разряда AB0. Для хранения адреса в течение всего цикла шины используются регистры-защелки DD11 и DD12, управляемые сигналов ALE процессора. Шина данных умощняется за счет подключения шинных формирователей.

Память контроллера организована на четырех микросхемах; две из них образуют ПЗУ (DD2 и DD3) и две другие - ОЗУ (DD7 и DD8). Память выполнена в виде двух банков с целью передачи как двухбайтовых слов, так и отдельных байтов. Для выбора соответствующего банка используются сигнал BHE (разрешение старшего банка) и младший разряд адресной шины AB0. Разряд шины адреса AB14 служит для выбора ПЗУ или ОЗУ. Также в качестве управляющих сигналов, задающих направление передачи применяются MEMR и MEMW.

Шина управления состоит из четырех сигналов MEMR, MEMW, IOR, IOW, которые формируются на основе сигналов процессора RD, WR, M/IO.

Таблица 3.1 Используемые микросхемы.

Обозначение на схеме	Микросхема
DD1	К1810 ГФ84
DD2, DD3	К556 РТ16
DD6	К1810 ВМ86
DD7, DD8	К537 РУ17
DD11, DD12	К1810 ИР82
DD13, DD14	К1810 ВА86
DD15, DD16	К580 ВВ55
DD17	К1810 ВИ54
DD18	К1810 ВН59А
DD27	К155 ТМ2
DD28	К155 ИР1
DD29	К155 ИД3

В данном проекте фоновым процессом является передача данных. В связи с этим опишем используемые переменные и структуры.

К основной структуре можно отнести два массива. Один из них служит буфером приемника и занимает в памяти ячейки с 0000 по 2FFFh. Указателем в этом массиве служит переменная RecCount. Второй массив SendBuf является буфером передатчика. За его заполнением следит отдельная задача, не рассматриваемая в данном проекте. При заполнении этого буфера данными флаг BufReady устанавливается в единичное состояние. Буфер SendBuf имеет размер 255 байт и располагается с адреса 3000h по адрес 30FFh. Указателем на очередной элемент буфера служит переменная SendCount. В таблице 3.2 описаны используемые переменные.

Таблица 3.2 Описание используемых переменных

Переменная	Размер	Расположение	Описание
TimeVar	3 байта	3100h	Переменная хранит время в секундах с начала работы контроллера
BufReady	1 байт	3104h	Флаг готовности буфера передатчика
RecCount	2 байта	3106h	Указатель буфера приемника
SendCount	2 байта	3108h	Указатель буфера передатчика
Sentry	1 байт	310Ah	Переменная - точка входа в процедуру передатчика
FS	1 байт	310Ch	Флаг работы процедуры передатчика (анализируется “службой времени”)

Переменная TimeVar обслуживается счетчиком времени. Ее значение периодически используется для процедурой формирования очередного сообщения. Переменная Sentry необходима для работы однопроходной формы задачи. В ней хранится метка входа в процедуру.

Переменная FS является сигнализатором того, что процесс передачи в данный момент активен. В случае “зависания” по этим флагам служба времени определяет конфликтную задачу и отображает ее номер на индикаторе. Счетчик байтов SendCount в процессе передачи сообщения изменяет свое значение от 0 до FF.

Схема алгоритма процесса самодиагностики в автономной форме показана в приложении 4. Процесс самодиагностики инициируется по прерываниям от таймера. Заключается в подсчете контрольной суммы ПЗУ и сравнении ее с известным значением. При несовпадении индикатор готовности гасится и процессор останавливается (вводится в бесконечный цикл)

Схема алгоритма процесса приема в автономной форме показана на рисунке 3.1.



Рисунок 3.1 Автономная форма алгоритма процесса приема.

На рисунках 3.2 и 3.3 более подробно раскрыт состав блоков “прием символа” и “передача символа”.



Рисунок 3.2 Состав блока “прием символа”.

Алгоритм приема информации реализует прием пакетов в формате X-Modem.

Контроль получаемых сообщений реализуется с помощью подсчета контрольной суммы.

Рисунок 3.3 Состав блока “передача символа”.

На рисунке 3.4 показана схема алгоритма передачи информации. Передатчик начинает работать, если буфер данных заполнен символами. Об этом сигнализирует флаг BufReady.

После окончания передачи программа должна снять этот флаг - это служит запросом для процедуры подготовки данных.



Рисунок 3.4 Автономная форма алгоритма процесса передачи информации

Передача осуществляется порциями по 256 байт. Первые три байта - текущее время в секундах от начала работы контроллера.

Задача “службы времени” разбита на две части: Одна из них следит за текущим временем и формирует переменную, содержащую значение времени с момента включения контроллера, а другая часть контролирует отсутствие “зависаний” выполняемых задач.

Заключение

Автоматизированные системы управления обладают множеством достоинств. Однако при их внедрении не стоит забывать и про недостатки. Чтобы АСУ принесли максимум плюсов и минимум минусов, необходимо:

Перед тем, как осуществлять проект внедрения нужно максимально формализовать его цели;

Никогда не стоит жертвовать стадией предпроектного анализа. Необходимо привлекать профессиональных консультантов для обследования предприятия и постановки задач менеджмента. Затраты непременно окупятся. Но стараться иметь дело при этом с солидными компаниями, так как, к сожалению, кроме консультантов, существуют еще и псевдо-консультанты;

Нужно старательно подходить к выбору программного обеспечения для построения КИС, так как ошибки дорого обходятся; стараться посмотреть как можно больше систем, и посмотреть их «живьем», а не по маркетинговым материалам разработчиков. Не стоит пытаться разрабатывать систему силами своих программистов. Готовые системы разрабатываются специализированными коллективами на протяжении многих лет и имеют реальную себестоимость гораздо выше продажной цены - известный парадокс характерный для программных и интеллектуальных продуктов;

Необходимо установить высокий приоритет процессу внедрения системы, среди остальных организационных и коммерческих процессов, наделить высокими полномочиями руководителя проекта;

Нужно создать среди всех сотрудников предприятия атмосферу неотвратимости внедрения и стараться организационными мерами повысить темп освоения новых технологий;

Необходимо помнить, что внедрение системы как ремонт - его невозможно закончить, можно лишь прекратить. Так что внедрение, по сути, никогда не закончится, система должна все время совершенствоваться в процессе своей промышленной эксплуатациями вместе с прогрессом информационных технологий и методологий управления деятельностью вашего предприятия. АСУ экономит не только время, но и деньги. Надежный контроль объектов и своевременно принятые меры продлевают также срок службы оборудования, автоматическое управление позволяет сократить расходы на содержание сервисных служб.

В результате разработки курсовой работы проведена автоматизация задачи «Режима прямого доступа к памяти при вводе-выводе информации в современных персональных компьютерах при их использовании в автоматизированных системах управления на примере ООО «М-Видео».

Список литературы

прямой доступ память автоматизированный система управления контроллер

1. Анхимюк В.Л., Олейко О.Ф., Михеев Н.Н. «Теория автоматического управления». - М.: Дизайн ПРО, 2008. - 352 с.: ил.

2. Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического управления. - 4-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Профессия, 2003. - 747 с.

3. Гудвин Г.К., С.Ф. Гребе, М.Э. Сальдаго «Проектирование систем управления»;пер. с англ. - М.:БИНОМ, Лаборатория знаний,2004. - 911 с.

4. «Теория автоматического управления»: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/В.Н. Брюханов, М.Г. Косов, С.П. Протопопов и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. - 3-е изд., стер. - М.: Высш. шк.; 2007. - 268 с.: ил.

5. Информатика. Базовый курс. / Под ред. С.В.Симоновича. - СПб., 2010 г.

6. А.П.Микляев, Настольная книга пользователя IBM PC 3-издание М.:, «Солон-Р», 2008, 720 с.

7. Симонович С.В., Евсеев Г.А., Мураховский В.И. Вы купили компьютер: Полное руководство для начинающих в вопросах и ответах. - М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА; Инфорком-Пресс, 2009.- 544 с.: ил. (1000 советов).

8. Ковтанюк Ю.С., Соловьян С.В. Самоучитель работы на персональном компьютере - К.:Юниор, 2010.- 560с., ил.

9. Гордеев А.В., Молчанов А.Ю. Системное программное обеспечение. -СПб.: Питер, 2006.

10. Норкин О.Р. Основы компьютерной грамотности. ?Таганрог, 2004.

11. Брябрин В.М. Программное обеспечение персональных ЭВМ. ?М.: Наука, 2004.

12. Ахметов К.С. Windows 95 для всех. -М.: Компьютер-Пресс, 1995;

13. Ахметов К.С. Windows 95 не для всех. -М.: Компьютер-Пресс, 1996;

14. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. -М.: ФиС, 2007.

15. Данеш А. Red Hat Linux 9. Полное руководство, ?М.: ВЕК, 2006.

16. Костромин В.А. Самоучитель Linux для пользователя. -СПб.: БХВ-Петербург, 2008.

17. Бек Л. Введение в системное программирование. -М.: Мир, 2008.

18. Цикритзис Д., Бернстайн Ф. Операционные системы. -М.: Мир, 2007.

Приложение

Упрощённая схема переработки информации в АСУ

Структурная схема контроллера

Элементы, входящие в схему:

СГ - системный генератор.

ЦП - центральный процессор.

ПЗУ - постоянное запоминающее устройство.

ОЗУ - оперативное запоминающее устройство.

ПКП - программируемый контроллер прерываний.

ПТ - программируемый таймер.

ИГ - индикатор готовности.

ПВВ - порт ввода-вывода.

Диаграмма состояний процесса передачи данных

Размещено на Allbest.ru