Алгоритм роботи контролера

Розглянуто

на засіданні циклової комісії ОКМС

Протокол № ___ від «__»_______2015р.

Голова комісії

________________ А.Ю. Лойкова

 

Київ 2015р.

 

Теоретичні положення дисципліни «Комп’ютерна схемотехніка», що являє собою важливу складову частину схемотехнічного циклу навчального плану закріплюються виконанням КР. Крім того, контролер повинен формувати масив даних в основній пам’яті з метою наступної передачі його до ЕОМ верхнього рівня.

В результаті виконання студенти повинні вміти:

- розробляти структурні, функціональні та принципові схеми мікропроцесорних контролерів, виходячи зі специфіки об’єкта керування;

- розробляти прості керуючі програми для організації взаємодії як складових частин контролера, так і контролера з об’єктом керування.

 

1. МЕТА І ЗМІСТ

Метою є розробка мікропроцесорного контролера (далі «контролер»), як складової частини розподіленої обчислювальної системи (рис. 1). Контролер має бути зв’язуючою ланкою між об’єктом керування і ЕОМ верхнього рівня у вигляді персональної ЕОМ. При цьому контролер повинен виконувати наведені нижче функції:

а) здійснювати прийом інформації від джерела зі стробуванням із використанням лінії “Керування”;

б) аналізувати прийняту інформацію і, за необхідністю, виконувати її перетворення;

в) протягом інтервалу часу, що задається внутрішнім таймером, формувати масив даних для передачі до ЕОМ верхнього рівня;

г) здійснювати передачу інформації до приймача із стробуванням з використанням лінії “Керування”;

д) після закінчення формування масиву даних і при наявності запиту ЕОМ верхнього рівня передавати вказаний масив до ЕОМ верхнього рівня.

 

Рис. 1. Розподілена обчислювальна система

РОМ – розподілена обчислювальна мережа;

ЛОМ – локальна обчислювальна мережа.

 

Кожна порція інформації, що виробляється джерелом, повинна заноситись контролером до формованого масиву даних з одночасною передачею до приймача.

Взаємодія складових частин контролера і самого контролера з об’єктом керування повинна здійснюватись під керуванням програми “Монітор”, яка зберігається в ПЗП контролера. Запуск програми і керування режимами роботи повинні здійснюватись зразу ж після вмикання контролера. Тип інтерфейсу зв’язку з ЕОМ верхнього рівня визначається керівником проекту.

В цьому курсовому проекті передбачене використання одного з двох інтерфейсів RS-232C або ППІ.

 

2. ОПИС ОБ’ЄКТа КЕРУВАННЯ

Як об’єкти керування в цьому курсовому проекті використовуються пристрої вводу та виводу інформації, які позначаються, згідно з рис.1, відповідно джерелом і приймачем інформації.

 

2.1. Пристрій вводу інформації (ПВІ)

 

ПВІ виконаний у вигляді клавіатури, на якій закріплюється вхідне значення сигналу (рис.2).

Активне поле клавіатури обмежене кількістю клавіш у відповідності до завдання.

Введення до контролера координат натиснутої клавіши відбувається за рахунок сканування портів в/в контролера. При цьому на виходах X та Y матриці клавіатури безперервно формуються аналогові або дискретні (у вигляді двійкового коду) сигнали, які відображають координати клавіши.

Швидкість вводу інформації визначає керівник курсового проекту. Розміри активного поля клавіатури, в залежності від варіанта завдання, можуть змінюватися.

 

2.2. Пристрій виводу графічної інформації

Пристрій виводу графічної інформації виконаний у вигляді дисплея текстового типу з розмірами 2х16.

 

СТРУКТУРА КОНТРОЛЕРА

Структурно контролер складається з двох основних частин: ядра та факультативної частини (рис. 4).

 

 

Рис. 4. Структура контролера (ДК – дискретні канали, АК – аналогові канали, ЛК – лінії керування)

 

До складу ядра входить мінімальна добірка великих інтегральних схем (ВІС) мікропроцесорного комплекту, необхідних для виконання задач керування. Зокрема, ядро повинно вміщувати:

- мікропроцесор (однокристальну мікро-ЕОМ);

- ВІС оперативного запам’ятовуючого пристрою (ОЗП);

- ВІС постійного запам’ятовуючого пристрою (ПЗП);

- програмований таймер;

- контролер;

- ВІС послідовного або паралельного інтерфейсу (в залежності від типу інтерфейсу зв’язку з ПЕОМ);

- контролер прямого доступу до пам’яті.

Факультативна частина контролера вміщує додаткові об’єми ОЗП та периферійних ВІС, необхідних для роботи з заданим у варіанті об’єктом керування і визначається характеристиками останнього.

Факультативна частина реалізує цифрові та аналогові канали вводу-виводу інформації, за допомогою яких контролер взаємодіє з об’єктом керування.

Канали цифрового вводу-виводу інформації реалізуються на підставі ВІС паралельного вводу-виводу разом з відповідними підсилювачами, які повинні забезпечити потрібний рівень вхідних та вихідних сигналів.

АЛГОРИТМ РОБОТИ КОНТРОЛЕРА

Алгоритм роботи контролера реалізується у вигляді керуючої програми «Монітор».

Узагальнена блок-схема алгоритму керуючої програми наведена на рис.5.

 

Рис. 5. Блок-схема керуючої програми

Керуюча програма повинна реалізувати такі функції:

а) ініціалізація всіх пристроїв контролера;

б) за сигналом «Ввід» при наявності дозволу від контролера здійснювати запис до ОЗП координат X, Y клавіши;

в) формувати масив даних для передачі до ПЕОМ. При формуванні масиву даних необхідно враховувати два обмеження:

- час формування масиву даних визначається інтервалом часу, що задається внутрішнім таймером (величина цього інтервалу визначається керівником курсового проекту);

- розмір масиву не повинен перевищувати деякого рівня, який визначається керівником проекту.

В разі перевищення одного з вказаних параметрів контролер повинен перейти до режиму зв’язку з ПЕОМ (прийом інформації при цьому переривається);

г) здійснювати контроль достовірності прийнятої інформації шляхом порівняння прийнятих даних з заданими межами;

д) виконувати масштабування даних при формуванні посилок до процесора, якщо величини X, Y відрізняються між собою;

е) керувати виведенням інформації до ГРП, супроводжуючи її керуючим сигналом “Вивід”;

ж) реалізувати драйвер зв’язку контролера з ПЕОМ за допомогою інтерфейсу RS232C або ППІ.

 

 

ЗАВДАННЯ

Варіанти завдання вибираються з табл.1, номер варіанта визначається керівником проекту. Таблиця 1.

№ вар.	Код завдання	№ вар.	Код завдання
	2 3 2 1 3 1 3 2 1 1 2 1 3 2 1 2 1 1 1 2 1 3 3 1 3 1 3 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1 2 2 1 2 3 1 1 3 1 2 3 1 2 3 1 1 1 3 1 2 1 2 1 3 3 1 1 2 1 2 3 1 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 3 2 1 3 1 2 1 1 1 2 1 2 1 1 3 2 1 3 2 1 3 1 1 2 1 3 1 2 1 2 1 2 1 3 1 2 1 2 2 1 3 3 1 2 1 3 2 1 1 2 2 2 1 2 1 3 2 1 2 1 3 3 1 2 1 2 2 2 1		2 1 2 1 2 1 2 2 2 2 1 3 2 1 3 1 3 1 1 1 2 2 3 1 2 2 3 1 1 2 1 3 2 1 3 1 2 1 2 1 2 1 3 1 2 3 3 1 2 1 2 3 3 1 3 3 2 2 1 1 1 1 3 1 3 2 3 2 1 2 2 3 3 1 2 1 3 2 2 1 1 2 2 1 3 2 2 2 2 2 2 3 3 1 3 1 1 1 1 1 1 1 3 2 2 2 2 1 1 2 2 3 3 2 3 1 2 1 2 1 1 2 2 2 2 3 3 1 2 2 2 1 3 2 2 1 2 2 1 1 2 2 3 2 3 1 1 2 1 2

 

 

Закінчення табл.1

Зміст завдання закодовано десятковим числом ХХХХХХХХХХ, зміст якого розшифровується згідно з табл.2.

Таблиця 2

Код завдання	Найменування параметра	Значення параметра
Обробка запитів клавіш Періодичність обміну з ЕОМ Наявність мультиплексора Режим зчитування інформації Розмір клавіатури Швидкість сканування клавіатури Тип МК Розрядність АЦП Адреса EEPROM Кількість портів вводу/виводу ХХХХХХХХХХ	1 – 16 серія 2 – 18 серія 1 – 8 біт 2 – 10 біт 1 – 0х0080 2 – 0х18А0   1 – 2 порти 2 – 3 порти 3 – 4 порти   1 – 0,1 с 2 – 0,25 с 3 – 0,5 с 1 – 4х4 кл. 2 – 4х3 кл. 3 – 3х3 кл.   1 – 1 байт 2 – 2 байт   1 – запит 2 – 5 с 3 – 10 с 1 – з перериванням 2 – динамічно 3 – сканування   1 – є 2 – немає

 

В разі використання однокристальних мікро-ЕОМ внутрішні ресурси останніх використовуються для реалізації частини функцій ядра та факультативної частини контролера, зменшуючи номенклатуру та кількість ВІС, що використовуються для побудови контролера.

Додатково до завдання (табл. 1) керівник проекту визначає такі параметри:

- тип інтерфейсу зв’язку контролера з ЕОМ верхнього рівня (RS232C або SPI);

- швидкість введення інформації до контролера (від 10 до 1000 операцій вводу на секунду);

- час формування масиву даних (від 1с до 10 с);

- об’єм ОЗП для розміщення масиву даних (від 128 байт до 8 Кбайт).

Нижчі значення параметрів задаються для варіантів, в яких використовується однокристальна мікро-ЕОМ.

Перелік графічного матеріалу, що повинен бути виконаний в курсовому проекті також визначає керівник проекту.

 

6. ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ І ЗМІСТ

6.2.1. Пояснювальна записка повинна складатися з:

1 обгрунтування вибору та опис структурної схеми контролера;

2 описи функціональної та принципової схеми контролера;

3 опис алгоритму функціонування контролера;

4 лістинг відлагодженої керуючої програми;

- інші необхідні пояснення та розрахунки;

- висновок;

- список використовуваної літератури.

 

Графічна частина повинна містити:

а) схему структурну;

б) схему електричну принципову;

в) схему алгоритму керуючої програми

 

 

Список літератури

 

1. Балашов Е.П., Григорьев В.Л., Петров Г.А. Мини- и микро-ЭВМ. – Л.: Энергоатомиздат, 1984. - 376 с.

2. Клабеков, Мамзелев, Микропроцессорные системы.

3. Казаринов Ю.М., Номоконов В.Н., Филиппов Ф.В. Применение микропроцессоров и микро-ЭВМ в радиотехнических системах. – М: Высш. шк., 1988. - 207 с.

4. Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. – М.: Энергоатомиздат, 1990. - 224 с.

5. Рафикузаман М. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем. В 2-х кн. Кн. 1. – М.: Мир, 1988. - 312 с.

6. Рафикузаман М. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем. В 2-х кн. Кн. 2. – М.: Мир, 1988. - 288 с.