- •Основы микропроцессорной техники
- •В.И. Енин
- •В.И. Енин
- •Введение
- •После изучения дисциплины необходимо знать
- •После изучения дисциплины необходимо уметь
- •В.1. Роль и место курса “Микропроцессорная техника” в учебном процессе
- •1. Микропрограммные автоматы
- •После изучения главы необходимо знать
- •1.1. Автомат без памяти
- •1.2. Микропрограммный автомат
- •1.2.1. Автомат с памятью
- •1.2.2. Микропрограммный автомат в системе управления
- •1.2.3. Структурный автомат
- •1.3. Схемная реализация микропрограммных автоматов
- •2. МикропрограмМируемые контроллеры и микропроцессоры
- •После изучения главы необходимо знать
- •2.1. Блок микропрограммного управления
- •2.2. Блок обработки цифровых данных.
- •3. Принципы организации эвм
- •После изучения главы необходимо знать
- •3.1. Выполнение команд в эвм
- •Система команд и методы адресации
- •Подпрограммы
- •3.2. Общие принципы организации ввода-вывода
- •3.2.1. Программный режим ввода-вывода
- •3.2.2. Обмен информацией в режиме прерывания программы
- •3.2.3. Прямой доступ к памяти
- •3.2.4. Подключение внешних устройств
- •4. Архитектура однокристального микропроцессора
- •После изучения главы необходимо знать
- •4.1. Архитектура микропроцессора к580ик80а
- •4.1.1. Формат команд микропроцессора к580ик80а
- •4.1.2. Методы адресации микропроцессора к580ик80а
- •4.1.3. Команды безусловной и условной передач управления
- •4.1.4. Примеры команд процессора к580ик80а
- •4.2. Организация обмена в однокристальных микроЭвм
- •4.2.1. Функционирование микропроцессора
- •4.2.2. Подключение озу и регистров внешних устройств
- •5. Системы счисления и арифметические операции над числами
- •После изучения главы необходимо знать
- •5.1. Системы счисления для представления чисел в эвм
- •5.2. Представление в эвм целых двоичных чисел без знака
- •5.3. Представление в эвм целых чисел со знаком
- •5.3.1. Представление чисел со знаком в прямом коде
- •5.3.2. Представление чисел со знаком в дополнительном коде
- •5.3.3. Особенности выполнения сложения двоичных чисел без знака и со знаком
- •1. Примеры сложения чисел без знака.
- •2. Примеры сложения чисел со знаком.
- •5.4. Двоично-десятичная система представления чисел
- •5.5. Представление чисел в формате с плавающей точкой
- •Примеры представления чисел типа single
- •Примеры представления чисел типа real
- •6. Семейство процессоров х86
- •После изучения главы необходимо знать
- •6.1. Архитектура процессора 8086
- •Регистры процессора
- •Инструкции процессора
- •Сегментация памяти
- •Методы адресации
- •Распределение памяти
- •Прерывания
- •Функционирование
- •6.2. Процессоры 80286
- •Реальный режим
- •Защищенный режим
- •Прерывания
- •Регистр состояния задачи
- •Некоторые особенности функционирования
- •Функциональная схема pc at
- •7. Шина isa и интерфейсы сопряжения с устройствами управления
- •После изучения главы необходимо знать
- •7.1. Конструкция шины isa
- •Выводы шины isa
- •Распределение адресов на системной плате ат
- •Циклы магистрали
- •Прямой доступ к памяти
- •Регенерация памяти
- •Основные электрические характеристики линий isa
- •7.2. Проектирование устройств сопряжения для шины isa
- •7.2.1. Селекторы (дешифраторы) адреса
- •7.2.2. Операционная часть интерфейса
- •7.2.3. Микросхемы для построения интерфейсов Условные графические обозначения элементов цифровой техники
- •7.2.4. Микросхемы приемопередатчиков сигналов магистрали
- •Микросхемы селекторов адреса выходных регистров
- •8. Интерфейс centronics
- •После изучения главы необходимо знать
- •8.1. Порядок обмена по интерфейсу Centronics
- •8.2. Программируемый параллельный интерфейс ( ппи)
- •9. Обмен данными по интерфейсу rs-232
- •После изучения главы необходимо знать
- •9.1. Назначение линий связи rs-232
- •9.2. Подключение модема к rs-232
- •9.3. Подключение терминалов к rs-232
- •9.4. Подключение удаленных объектов управления
- •9.5. Назначение портов rs-232
- •10. Отсчёт реального времени в эвм
- •После изучения главы необходимо знать
- •10.1. Программируемый таймер
- •10.1.1. Режимы работы таймера
- •10.1.2. Таймер на системной плате ibm pc
- •10.2. Программируемый контроллер прерываний
- •10.2.1. Режимы работы пкп
- •10.2.2. Программирование пкп
- •10.3. Прерывания в ibm pc
- •10.3.1. Векторы прерывания
- •10.3.2. Прерывания bios и dos
- •10.3.3. Написание собственных прерываний
- •10.4. Отсчёт реального времени в эвм
- •10.5. Процедуры и функции для работы с прерываниями
- •После изучения главы необходимо знать
- •11.1. Архитектура 32-разрядных процессоров
- •11.1.1. Регистры процессора
- •11.1.2. Организация памяти
- •11.1.3. Режимы адресации
- •11.1.4. Ввод и вывод
- •11.1.5. Прерывания и исключения
- •11.1.6. Процессоры Pentium
- •11.2. Страничное управление памятью
- •11.3. Кэширование памяти
- •Кэш прямого отображения
- •Ассоциативный кэш
- •12. Однокристальные микроконтроллеры
- •После изучения главы необходимо знать
- •12.1. Однокристальный микроконтроллер к1816
- •12.2. Avr микроконтроллеры
- •12.3. Процессоры обработки сигналов
- •12.3.1. Однокристальный цифровой процессор обработки
- •12.3.2. Цифровые процессоры обработки сигналов (цпос)
- •13. Промышленное оборудование для цифровых систем управления
- •После изучения главы необходимо знать
- •13.1. Оборудование для централизованных систем управления
- •13.1.1. Персональные компьютеры для целей управления
- •13.1.2. Промышленные рабочие станции
- •13.1.3. Шасси для ibm совместимых промышленных компьютеров
- •13.1.4. Модульные промышленные компьютеры mic-2000
- •13.1.5. Процессорные платы
- •13.1.6. Устройства для сбора данных и управления
- •13.2. Оборудование для распределенных систем сбора данных и управления
- •13.2.1. Модули удаленного сбора данных и управления adam-5000
- •13.2.2. Модули удаленного сбора данных и управления adam-4000
- •13.3. Прикладное программное обеспечение
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Оглавление
- •Системы счисления и арифметические
9.3. Подключение терминалов к rs-232
О чевидно, что приведенная выше схема соединения терминала и модема не может быть использована для соединения двух терминалов (т.е. DTE-устройств), т.к. не будет обеспечено функциональное сопряжение выводов. Так принимающий вывод буден соединен с принимающим, а передающий с передающим. При соединении двух терминалов (DTE-устройств) необходимо перекоммутировать линии данных и квитирования. Для этого используется специальный кабель получивший название адаптера нуль-модема (null modem adapter). Схема соединения при использовании такого кабеля представлена на рисунке 9.5а. Возможная схема подключения представлена на рисунке 9.5б. Для отключения квитирования устанавливаются перемычки как показано на рисунке 9.5с или используются программные средства. При этом получается наиболее часто используемая четырех проводная (для двунаправленной передачи) связь. Для сокращения числа линий часто объединяют сигнальную землю и линию защитного заземления и получают трех проводную линию. Для двухпроводной линии связи (в одном направлении) используются линии TxD и SG.
При подключении принтера к последовательному каналу для квитирования используется линия принтера "Готовность". Одна из схем подключения DTE-принтера к ЭВМ приведена на рисунке 9.5d. Контакт 19 применяется фирмами NEC и DEC для управления потоками данных.
9.4. Подключение удаленных объектов управления
В промышленности RS-232 используется для связи с удаленным контроллером, обслуживающим технологическую или лабораторную установку. Именно этот контроллер играет в данном случае роль устройства сопряжения ЭВМ с объектом управления. Чаще всего такой контроллер представляет собой микроЭВМ, имеющую собственную магистраль и набор интерфейсов, обеспечивающих передачу входных сигналов с разнообразных датчиков и выдачу управляющих воздействий на органы управления. Для соединения через RS-232 чаще всего используется наиболее распространенная простейшая четырех или трех проводная линия связи. Следует заметить, что для вывода/ввода информации можно задействовать не только линии данных, но и линии квитирования. Основные блоки контроллера, обеспечивающие связь через интерфейс, представлены на рисунке 9.6.
Б лок преобразователей уровня обеспечивает согласование уровней сигналов последовательного интерфейса ( ) с уровнями сигналов присутствующими в микропроцессорной системе (TTL). Преобразователи уровня реализуются на дискретных элементах или на специализированных микросхемах. Часть выпускаемых микросхем преобразователей требует для своей работы напряжения +5в,+12в,-12в. Для этих целей используются микросхема передатчика IFC488 (КР559ИП19) и приемника IFC489 (КР559ИП20). Выпускаемые фирмой MAXIM преобразователи уровня уже содержат требуемые преобразователи напряжения и требуют напряжения питания +5в., например м/c MAX 235.
Блок преобразователя кода переводит последовательное представление информации в параллельное и наоборот, осуществляет распознавание начала и конца посылки, синхронизацию приема-передачи битов кадра, слежение за наличием ошибок, информирование о готовности к выполнению операций. Обычно преобразователь кода выполняется на базе микросхем универсальных асинхронных последовательных приемопередатчиков. Одной из таких схем является устаревшая микросхема универсального программируемого синхронно-асинхронного приемопередатчика (УСАПП) i8251 ( КР580ВВ51) которая сейчас почти не используется. Обычно интерфейс RS-232 реализуется на м/с универсального асинхронного последовательного приемопередатчика i8250 (КР1847ВВ2) и м/c фирмы Texas Instruments -TL16C450 и TL16C550. Заметим, что некоторые однокристальные контроллеры имеют в своем составе встроенный последовательный порт.
Интерфейс шины обеспечивает сопряжение преобразователя кода с локальной магистралью МП системы, осуществляя двунаправленную передачу данных в соответствии с протоколом шины. К локальной шине контроллера или микроЭВМ в свою очередь могут быть подключены интерфейсы, обеспечивающие связь с датчиками и исполнительными механизмами управляемого объекта.
Линии, по которым компьютер передает данные и управляет модемом, доступны через регистры контроля модема.
В IBM РС обмен по RS-232 осуществляется с помощью обращений к специально выделенным для этого портам последовательного обмена COM1 (адреса регистров 3F8h...3FFh, прерывание IRQ4), COM2 (адреса 2F8h...2FFh, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3E8h...3EFh, прерывание IRQ10), COM4(адреса 2E8h...2EFh, прерывание IRQ11).