Проектирование микропроцессорного модуля автоматизированной информационной системы
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ючении. Также необходимо хранить программу формирования управляющих сигналов для УВВ. Все это требует введения в МП-модуль постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).
Взаимодействие всех структурных элементов осуществляется путем передачи данных между ними. Таким образом, все элементы необходимо связать с системной шиной модуля. Между ЦП и УВВ, а также между ЦП и памятью должен производится обмен данными. Введем двунаправленную шину данных (ШД), к которой подключаются все эти устройства.
Однако одновременно с ЦП через ШД может взаимодействовать только одно устройство. Его выбор осуществляется ЦП посредством адресации. Для передачи адресных сигналов необходимо ввести однонаправленную шину адреса (ША). ЦП также должен подавать сигналы синхронизации и управления работой остальных устройств. Эти сигналы выделим в однонаправленную шину управления (ШУ).
Структурная схема МП-модуля представлена на рисунке 1.
Рисунок 1.1 - Структурная схема микропроцессорного модуля.
1.2 Обоснование функциональной схемы
Опишем функциональную структуру модуля, удовлетворяющего заданию проектирования.
Разрабатываемый модуль должен оперировать 16-битными словами. Поэтому необходимо использовать 16-разрядный МП, способный работать с двухбайтными словами. Таким процессором является МП К1810ВМ86. Т.к. для адресации 128 Кбайт ОЗУ недостаточно 16-ти адресных линий, необходимо реализовать максимальный режим работы процессора.
Для работы микропроцессору необходим генератор тактовых импульсов (ГТИ). Однако, в отличии от однокристальных микро-ЭВМ, МП не имеют встроенных ГТИ. Следовательно, необходимо использовать внешний ГТИ в виде отдельного функционального блока.
Проектируемый модуль должен иметь возможность выполнять пользовательские программы и сохранять данные в течение своей работы. Также предусматривается использование стека и хранение промежуточных результатов. Эти данные хранятся в ОЗУ.
Данный модуль должен иметь специальное программное обеспечение, в состав которого входят: программа инициализации программируемых БИС и начальной установки функциональных узлов; программа самоконтроля (тестирования) отдельных блоков схемы и всего модуля в целом; программа формирования сигналов обмена с устройствами ввода/вывода. Для хранения такого ПО целесообразно использовать ПЗУ.
Необходимо реализовать обмен данными с УВВ по запросу на прерывание. В МП К1810ВМ86 имеются два входа для запросов на прерывание от внешних устройств. Однако программно можно реализовать до 256 уровней запросов. Расширенная система прерываний позволит сделать МП-модуль более универсальным и подключить к нему большое количество периферийных устройств, работающих в режиме обмена по запросу на прерывание. Для такого расширения системы прерываний МП необходимо ввести программируемый контроллер прерываний (ПКП).
В качестве устройства ввода используется клавиатура. При работе с ней необходимо вырабатывать сигналы сканирования клавиш, преобразовывать полученные коды клавиш в стандартную кодировку, составлять очередь нажатых клавиш, вырабатывать запросы на прерывание к МП. Для выполнения этих функций необходимо ввести контроллер клавиатуры.
В качестве устройства вывода используется принтер. Для обеспечения его взаимодействия с МП необходимо выбрать программируемый параллельный интерфейс К1810ВН59. Программируемый параллельный интерфейс позволяет осуществлять однонаправленную передачу данных на вывод по 8-ми линиям. Также имеется 4 линии вывода для управляющих сигналов и 5 линий ввода для статусных сигналов от принтера.
Для организации режима вывода по прерыванию необходимо один из статусных сигналов принтера использовать в качестве запроса на прерывание, подавая его на вход контроллера прерываний.
ША и ШД МП К1810 мультиплексированы. Поэтому для увеличения длительности сигналов, а также для повышения нагрузочной емкости этих шин необходимо применять шинные формирователи (ШФ).
Для правильного управления работой внешних устройств, МП необходимо подавать на них специальные управляющие сигналы. МП К1810 не обеспечивает выработку всех сигналов, необходимых для управления периферийными устройствами. Однако на основе управляющих сигналов К1810 можно сформировать недостающие сигналы. Для этого необходимо ввести специальную схему формирования управляющих сигналов (СФУС).
Функциональная схема МП-модуля представлена на рисунке 2.
Рисунок 1.2 - Функциональная схема МП-модуля.
1.3 Обоснование алгоритма функционирования
МП-модуль начинает работу сразу после включения питания. Вначале необходимо проверить комплектность и работоспособность модуля. Для этого запускается программа самотестирования, хранящаяся в ПЗУ. Она проверяет наличие и работоспособность всех узлов, необходимых для функционирования МП-модуля.
Для обеспечения необходимых режимов работы устройств некоторые из них необходимо проинициализировать и запрограммировать. Т.о. после удачного завершения самотестирования необходимо запустить программу инициализации программируемых БИС и начальной установки функциональных узлов, хранящуюся в ПЗУ модуля.
После этого МП-модуль приступает непосредственно к выполнению своих функций - вводу, обработке и выводу информации.
Поскольку организуется обмен информацией по запросу на прерывание и никаких вычислений на этом этапе не предусмотрено, МП-модуль переходит в р?/p>