Разработка устройства сопряжения для блока обмена информацией специализированного бортового комплекса
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ктировании, т.к. практически исключена возможность внесения изменений и доработок в готовые устройства.
.устройства с памятью - к ним относятся микропроцессоры и микроконтроллеры общего назначения. На данный момент используются в основном микросхемы иностранного производства, т.к. микросхемы выпускаемые отечественной промышленностью технически и морально устарели. Основными лидерами в этой области являются фирмы INTEL, ATMEL, MOTOROLA. Классическим примером таких устройств являются микросхемы серий MCS-51, MCS-96, выпускаемых фирмой INTEL, имеющие огромное число аналогов у других производителей.
Они имеют следующие достоинства:
16 разрядная шина данных, позволяющая повысить скорость вычислений;
Микроконтроллеры имеют внутреннее ПЗУ объемом до 56 КБайт, внутреннее регистровое ОЗУ данных объемом до 1,5 КБайт, некоторые модели имеют дополнительно внутреннее ОЗУ команд объемом до 512 байт. Общий объем адресуемой памяти составляют 64 Кбайт или 1 Мбайт. Большинство моделей содержат внутренний 8- или 10-разрядный аналогово-цифровой преобразователь с числом аналоговых входов от 4 до 14. Все микроконтроллеры содержат два 16-разрядных счетчика-таймера, которые обеспечивают в реальном масштабе времени обработку поступающих входных сигналов и формирование требуемых выходных сигналов . В состав микроконтроллеров входят 3-4 порта для параллельного ввода-вывода данных и 1-2 дуплексных канала для последовательного обмена. Максимальная тактовая частота работы микроконтроллеров этого семейства от 16 до 50 МГц при потребляемой мощности не более 500 мВт на максимальной частоте и менее 50 мкВт в режиме покоя;
Все микроконтроллеры семейств MCS-51 и MCS-96 имеют общую архитектуру, которая отличается только объемом и типом используемой памяти и реализацией отдельных периферийных устройств, что увеличивает гибкость программ написанных для различных устройств.
При этом данные устройства имеют следующие недостатки:
более низкая гибкость при создании устройств, особенно с нестандартными интерфейсами, а так же относительно небольшое количество внешних выводов;
реальная скорость обработки информации ниже, чем у устройств с жесткой логикой, т.к. один командный и машинный такт выполняется за несколько тактов синхронизации, что часто связанно с задержками на выборку из памяти.
.программируемые логические схемы (ПЛИС) - как следует из названия, устройства данного типа имеют программируемую (гибкую) логику внутреннего построения. Современные микросхемы ПЛИС пригодны для решения следующих основных задач:
систем цифровой фильтрации и цифровой обработки сигналов;
построение систем на кристалле, так как имеют возможность создания внутренней ОЗУ и ПЗУ;
построения интерфейсных устройств и нестандартными протоколами обмена;
Основными преимуществами ПЛИС являются:
высокое быстродействие;
возможность реализации сложных параллельных алгоритмов;
наличие средств САПР, позволяющих провести полное моделирование системы; возможность программирования или изменения конфигурации непосредственно в системе;
совместимость по уровням и возможность реализации стандартного интерфейса;
разрешенность к применению в бортовой аппаратуре, в т.ч. военного применения;
Основным недостатком является то, что на данный момент для построения сложных устройств используются микросхемы иностранного производства, т.к. отечественная элементная база в данной области представлена устаревшими микросхемами средней степени интеграции, что обуславливает высокую стоимость микросхем и необходимость создания резервных запасов.
Основные производители Altera, Xilinx, Actel.
Для упрощения выбора требуемого варианта реализации приводится обобщающая сравнительная таблица 2.5.1
Таблица 2.5.1
Вариант реализацииГибкостьОбъем ОЗУТактовая частота, maxДлительность командного циклаМассогабаритные характеристикиДискретные ИМСНизкаяЗависит от реализации150МГцЗависит от реализацииПлохиеМикроконтроллерыСредняядо 4 кБайтдо 33 МГц6 тактовХорошиеСредняя МС ПЛИСВысокаядо 4 кБайтдо 100 МГцЗависит от реализацииХорошие
Из таблицы 2.5.1 следует, что для создания контроллера сопряжения в УС наиболее оптимальным является применение ПЛИС, что связанно с применением нестандартных высокоскоростных интерфейсов и жестких требований к массогабаритным характеристикам.
Микросхемы ПЛИС EPF10K50 фирмы Altera выпускаются в следующих типах корпусов: 240-RQF (189 выводов пользователя), 356-BGA (274 вывода пользователя) и 403-PGA (403 выводов пользователя). Реально, для реализации проекта, требуется не более 141 вывода пользователя (выводов используемым пользователем для реализации проекта, т.е. без выводов питания и конфигурации).
Корпуса типа 240-RQF представляет собой корпус с плоскими планарными выводами, шириной вывода 0,25 мм и шагом 0,5 мм, что требует изготовления под этот тип корпуса печатной платы 3-4 класса точности, что является возможным для отечественной промышленности. Так же достоинством является возможность демонтажа микросхемы без ее повреждения.
Корпус типа 356-BGA является корпусом с шариковыми выводами диаметром 0,75мм и с шагом 1,3 мм что соответствует 3 классу точности печатной платы. Как недостаток - невозможность демонтажа микросхемы, без ее повреждения.
Корпус типа 403-PGA является корпусом со штыревыми выводами, с диаметром 1,27 мм и шагом 1,27 мм, что соответствует 3 классу точности печатной платы. Недостатком являются самые большие габаритные размеры из всех представленных ко?/p>