Програмне забезпечення та його розробка для управління мікро ЕОМ на базі сучасного МК RISE-архітекткри

 

1.5.2. Опис функціональної схеми мікропроцесорного модуля

Мікропроцесор i8086 увімкнений у мінімальному режимі. Схема синхронізації реалізована на базі ВІС тактового генератора i8284, на вхід RDYI якої подається сигнал готовності зовнішніх пристроїв або пам'яті до обміну. У мінімальному режимі використовується одна шина, тому вхід RDY2 з'єднаний через резистор з виводом живлення. Демультиплексування шини адреси/даних і шини адреси/стану на дві шини здійснюється за допомогою трьох регістрів-фіксаторів i8282. Формувач 16-розрядної шини даних виконано на двох ВІС шинних формувачів i8286.

У мінімальному режимі процесор формує керувальні сигнали шин формувачів і регістрів-фіксаторів, а також сигнали М /IO, RD, WR, з яких за допомогою логічних елементів формуються чотири сигнали керування читанням/записом для пам'яті і ПВВ. Шини адреси, даних і керування переводяться у Z-стан сигналом BUSEN, що формує контролер ПДП.

 

 

1.5.3. Розробка функціональної схеми блоку введення/виведення

Модуль вводу / виводу містить в собі два порти - паралельний порт вводу, виконаний на мікросхемі І8255, і послідовний порт виводу, виконаний на мікросхемі І8251. Так само до складу модуля введення / виводу входять комбінаційні логічні схеми виконують роль дешифраторів адреси портів, і логічна схема, що фіксує зміну стану інформаційних входів порту введення, для формування сигналу запиту переривання. Функціональна схема модуля введення / виводу представлена ​​на рисунку 3.1.Входи / виходи даної мікросхеми 8255 з'єднані з шиною даних, адресні входи А0 та А1 з'єднані з відповідними розрядами адресної шини, причому вхід А1 з'єднаний з лінією першого розряду шини адреси через інвертор. З шини управління на входи WR і RD мікросхеми надходять сигнали читання і запису даних, на вхід CS (вибір мікросхеми) надходить сигнал від дешифратора адреси виконаного на мікросхемах DD2, DD3. На мікросхемах DD7 ? DD15, виконана схема забезпечує формування сигналу запиту переривання IRQ0, при будь-якій зміні інформації на входах PA0 ? PA7 мікросхеми 8255. Входи / виходи даних мікросхеми 8251 з'єднані з шиною даних, вхід C / D (команди / дані) з'єднаний з молодшим розрядом адресної шини, з шини управління на входи WR і RD мікросхеми надходять сигнали читання і запису даних, на вхід CS (вибір мікросхеми) надходить сигнал від дешифратора адреси, виконаного на мікросхемі DD4. На вхід CLK (синхронізація) і RST (скидання) надходять відповідні сигнали (формуються тактовим генератором) з шини управління. Сигнал з виходу TxE сигналізує про те, що порт передав дані на периферійний пристрій і готовий прийняти черговий байт від процесора для передачі, надходить на шину управління як сигнал запиту переривання IRQ1.

 

Рис. 3.1 Функціональна схема вводу/виводу

2. РЕАЛІЗАЦІЯ АЛГОРИТМУ

2.1. Побудова блок-схеми алгоритму

Блок-схема - графічне представлення алгоритму. Вона складається з функціональних блоків, які виконують різні призначення (введення / виведення, початок / кінець, виклик функції і т.д.).

Існують правила зображення блок-схем алгоритмів. Кожен алгоритм має початок та кінець. Кожна команда алгоритму представляється у вигляді геометричних символів, які мають певну конфігурацію, в залежності від характеру дій, що будуть виконуватись ми будемо використовувати такі основні графічні символи: 

• вводимо значення;
• робимо перевірку правильності вводу, тобто перевіряємо чи дані значення відповідають заданим межам;
• якщо введені значення відповідають умові дії які наведені в блок-схемі (додаток А) виводимо результат  і закінчуємо програму;
• якщо дані значення не вірно, виводимо повідомлення про помилку і прохання ввести інші значення. Вводимо нові значення.

Під час побудови блок-схеми використовуємо такі блоки:

 

В блок вводу-виводу водимо значення: мікропроцесора, живлення, датчиків. В блок умови описуємо обмеження алгоритму, тобто обмежуємо вхідні дані. Якщо ж задавати значення параметрів, які  виходять за допустимі межі параметрів на екран виведеться помилка про неправильні введені дані.

2.2. Аналіз ефективності алгоритму

 

Є певний ряд важливих практичних причин, що спонукають нас займатися аналізом алгоритмів. Однією з них є потреба отримання оцінок або меж для обсягу пам'яті і часу роботи, необхідних алгоритму для успішної обробки вхідних даних. Слід уникати розробки програми, яка за відведений машинний час не встигне обробити вхідні дані досить великого розміру. Краще заздалегідь оцінити обсяг пам'яті та час який необхідний для розробки алгоритму, а потім покращувати його (або розробити новий, ефективніший). Хороший аналіз може виявити вузькі місця у ваших програмах, а також вибрати більш відповідний алгоритм з широкого класу алгоритмів, що вирішують одне й те саме завдання.

Основними критеріями обчислювальної складності алгоритмів є:

• часова складність, яка характеризує час, необхідний для виконання алгоритму на даній машині; цей час, як правило, визначається кількістю операцій, які потрібно виконати для реалізації алгоритму;
• ємнісна складність, яка характеризує пам'ять, необхідну для виконання алгоритму. Часова та ємнісна складність тісно пов'язані між собою. Обидві є функціями від розміру вхідних даних. Надалі обмежимося тільки аналізом часової складності.

Хорошим критерієм якості алгоритму є швидкість зростання його складності залежно від збільшення розміру входу.

Проаналізувавши алгоритм і дослідивши його на ефективність та складність, виявила, що наш алгоритм ефективний, точний та швидкий. Алгоритм повинен забезпечувати розв'язування задачі за мінімальний час із мінімальними витратами оперативної пам'яті. Для оцінки алгоритмів існує багато критеріїв. Найчастіше аналіз алгоритму (або, як говорять, аналіз складності алгоритму) полягає в оцінці часових витрат на розв'язування задачі залежно від «обсягу» вихідних даних. Використовуються також терміни «часова складність», або «трудомісткість», алгоритму.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Опис програмного забезпечення

3.1.Вибір мови програмування

Мова програмування – система позначень для опису алгоритмів і структур даних, певна штучна формальна система, засобами якої можна висловлювати алгоритми.Мова програмування визначає набір лексичних, синтаксичних та семетричних правил, які задають зовнішній вигляд програми і дії,які виконує виконавець(комп’ютер) під її управлінням.

Розроблена програма керування мікроконтролера на мові низького рівня ASEMBLER для мікропроцесора і8086,який є надзвичайно поширеним, що спрощує підбір комплектуючих та периферійних пристроїв при  виникнені потреби чи ремонтних роботах приладу.

Для контролерів такою мовою програмування є мова асемблера, по суті представляє собою сукупність правил, за якими послідовність команд процесора, записаних у мнемонічних коді, може об'єднуватися в програму. Для більшості контролерів мова асемблера є єдиною мовою програмування. Для контролерів сімейства AVR використовується також і мова програмування С, який суттєво прискорює процеси написання і налагодження програм, однак коди програм отримані на основі мови С виходять більш довгими, ніж, отримані при застосуванні мови асемблера.

Програму, написану на мові Асемблер необхідно перетворити в машинні коди, що виконується в результаті компіляції програми. Компіляція асемблерній програми виконується асемблера, що переводять текст з мнемонічними позначеннями в послідовність команд і даних, записаних вже у двійковому форматі, і придатному для завантаження в пам'ять контролера.

 

 

 

 

 

3.2. Опис процесу

Процесс "Основний"

початок

        якщо 0 то "процес поченається"

        далі 0 то виконати "взяти плату "

        чекаєм сигнала 1 на "плата взята"

        якщо 1 виконати дію "зажати плату "

        якщо 0 "щось не спрацювало"

 перевірка

        якщо 1 то "рідина в ванні"

         якщо 0 то "щось не спрацювало "

         підняття

         якщо 0 на "плата рухається"

         чекаєм сигнала 0 на "ванна"

         якщо 1 то " плата рухається "

         якщо 0 то "опустити зажим"

         якщо буде сигнал 0 то "зажим опущений"

         якщо 1 то "опустити зажим"

витримується 20 хв.

Пілся цього якщо 0 то "підняти плату"

чекає сигнала 0 на "плата піднята"

         якщо 1 то "підняти зажим"

         якщо 0 то " плата рухається"

 чекае сигнала 1 на "завершення процесу"

         якщо 1 то " плата рухаеться"

         якщо 1 то "процес іде"

        якщо 0 то "процес закінчений"

Кінець

 

Процес "Аварія"

початок

якщо датчик " Плата затиснена " = 0

 то 

 під. 1 на "процес іде"

 звуковий сигнал

 Кінець

Процес "Аварія 1"

початок

якщо датчик " рідина в ванні " = 0

 то 

 під. 1 на "процес іде"

 звуковий сигнал

 Кінець.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

В даній курсовій роботі було розроблену мікропроцесорну систему, що складається з мікропроцесора I8086, ПЗП, ОЗП, ЦАП і послідовного порту введення виведення.

Розроблено систему типу мікроконтролера на порт введення-виведення КР580ВВ51 та модуль пам’яті, програмований таймер.  Однопроцесорна система містить ОЗП ємністю  10 Кб та ПЗП ємністю 10 Кб. До цієї системи можливе підключення зовнішніх пристроїв.

Для реалізації раціональної і безвідмовної роботи схеми було реалізовано правильне завдання сигналів CS на пам’яті і послідовному інтерфейсі шляхом адресації інвертованих старших розрядів шини адреси. Для даного пристрою передбачено алгоритм роботи, який передбачає обробку основного процесу.

Були описані в аналітичному, структурному і розрахунково-графічному вигляді всі необхідні вузли та елементи.

Розроблена програма керування мікроконтролера на мові низького рівня ASEMBLER для мікропроцесора і8086,який є надзвичайно поширеним, що спрощує підбір комплектуючих та периферійних пристроїв при  виникнені потреби чи ремонтних роботах приладу.

Самі мікропроцесори одержали не менш широке поширення, чім комп'ютери, вони вбудовуються в кухонні плити для готування їжі, навіть у годинник. Незважаючи на велику різноманітність типів МП та функцій, що вони виконують, логіка побудови систем і створення програмного забезпечення залишається незмінною. Вивчення загальних принципів побудови, особливостей архітектури, використання різних видів пам’яті та програмування мікропроцесорних комплектів дає теоретичну базу для розробки і використання мікропроцесорних систем різних типів.

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и микроконтроллеры. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 

2. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. СПб: БХВ-СПб, 2000.

3. Большие интегральные микросхемы запоминающих устройств: справочник. М.: Радио и связь, 1990.

4. Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных систем. Аналоговые и импульсные устройства. СПб.: БХВ-Петербург, 2004.

5. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника. - М.: Радио и связь, 1997.

6. Пухальский Г. И. Проектирование микропроцессорных систем. СПб.

7. МикроЭВМ: Практическое пособие / Под ред. Преснухина Л. Н. Кн.2. Персональные ЭВМ. - М.: Высшая школа, 1988.

8. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных

микросхем. Справочник в 2-х томах /Под ред. Шахнова В.А. - М.: Радио и связь, 1988.

9. Балашов Е. П., Пузанков Д. В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы /Под ред. Смолова В. Б. - М.: Радио и связь, 1981.

10. И. Вязаничев, И. Липкин  КомпьютерПресс. Режим доступу до ресурсу:

http://e-al.narod.ru/cpress02/cpu.htm

11. Микроконтроллер i8051 (КМ1816ВЕ51). Справочник. Режим доступу до ресурсу: http://ukr-cat.narod.ru/book_html/ch21.html

12. Семейство микроконтроллеров Intel. Режим доступу до ресурсу:

http://dfe.karelia.ru/koi/posob/micropr/intel.htm

13. Береговой Станислав. Структура процессора Intel 8086. Режим доступу до ресурсу: http://sistemprog.elitno.net/lec/modul_3/lec_09/lec_31-1.html

14. Посилання на методичні вказівки до виконання курсової роботи.

         

 

ДОДАТКИ

Додаток 1.

Блок-схема: 
Додаток 2

Програма написання на мові Assembler

      ORG 0000H

      JMP INIT

      ORG 0100H

INIT: LXI SP,1BFFH

      MVI A,82H

      OUT DH

      EI

MAIN: MVI A,11001111 ; PROZ. IDET , ZAZAT PLATU

      OUT 8H

      IN 9H

      ANI 00000001; PORASR I

      JZ MAIN ; SIG PLATA ZAZATA

      MVI A,11011111 ; PLATA ZAZATA SNIM

      OUT 8H