Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Лекция 1: Понятие электронной системы и микропроцессорной системы как частного случая электронной.




Основные определения.

 

Электронная система — в данном случае это любой электронный узел, блок, прибор или комплекс, производящий обработку информации.

Задача — это набор функций, выполнение которых требуется от электронной системы.

Быстродействие — это показатель скорости выполнения электронной системой ее функций.

Гибкость — это способность системы подстраиваться под различные задачи.

Избыточность — это показатель степени соответствия возможностей системы решаемой данной системой задаче.

Интерфейс — правила обмена информацией, подразумевающие электрическую, логическую и конструктивную совместимость устройств, участвующих в обмене.

Микропроцессорная система может рассматриваться как частный случай электронной системы, предназначенной для обработки входных сигналов и выдачи выходных сигналов. В качестве входных и выходных сигналов при этом могут использоваться аналоговые сигналы, одиночные цифровые сигналы, цифровые коды, последовательности цифровых кодов. Внутри системы может производиться хранение, накопление сигналов (или информации), но суть от этого не меняется. Если система цифровая (а микропроцессорные системы относятся к разряду цифровых), то входные аналоговые сигналы преобразуются в последовательности кодов выборок с помощью АЦП, а выходные аналоговые сигналы формируются из последовательности кодов выборок с помощью ЦАП. Обработка и хранение информации производятся в цифровом виде.

 

Ядром любой микропроцессорной системы является микропроцессор. Микропроцессор — это тот узел, блок, который производит всю обработку информации внутри микропроцессорной системы.

 


Структура МП и принцип работы.

 

МК может выполнять простейшие операции, такие как сложение, вычитание, побитовый сдвиг, сравнение, присваивание и т.д. Для этого в качестве входных код подаются данные, которые надо обработать, а управляющая программа даёт команду как именно надо обработать входные данные. Количество команд, понимаемых МП может достигать нескольких сотен.

Рассмотрим внутреннюю структуру МП (рис 1).

 

 

Рис 1: Структура МП.

 

Основой любого МП является Арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее команды, приходящие от управляющей команды. В регистры записываются обрабатываемые в данный момент данные для быстрого доступа к ним АЛУ.

Схема управления выборкой команд выполняет чтение команд из памяти и их дешифрацию.

Схема управления прямым доступом к памяти служит для передачи данных от одного блока или внешнего устройства к другому блоку памяти или устройству без использования АЛУ.

Схема управления прерываниями обрабатывает поступающий на процессор запрос прерывания, определяет адрес начала программы обработки прерывания (адрес вектора прерывания), обеспечивает переход к этой программе после выполнения текущей команды и сохранения в памяти (в стеке) текущего состояния регистров процессора. По окончании программы обработки прерывания процессор возвращается к прерванной программе, восстанавливает из памяти значения внутренних регистров и продолжает выполнение.

Логика управления организует взаимодействие всех узлов процессора, перенаправляет данные, синхронизирует работу процессора с внешними сигналами, а также реализует процедуры ввода и вывода информации.

Микроконтроллер.

Микроконтроллер объединяет на одном кристалле микропроцессор и различные периферийные устройства, что делает его законченным устройством, способным решать различные задачи.

 

Классификация МК.

Существующие на данный момент микроконтроллеры можно разделить по разрядности на 8, 16, 32 разрядные.

К 8-ми разрядным микроконтроллерам относятся, например микроконтроллеры серии Atmega фирмы Atmel, микроконтроллеры Pic фирмы Microchip, микроконтроллеры серии stm8 фирмы ST.

К 32-х разрядным можно отнести микроконтроллеры stm32 фирмы ST.

На данный момент наибольшее распространение получили 32-х разрядные микроконтроллеры на базе ядра ARM, благодаря высокой производительности и функциональности при низкой цене.

 

Структурная схема МК.

 

Рассмотрим общую структурную схему МК.

 

Рис 2: Блок-схема микроконтроллера

 

Центральный процессор производит выполнение команд программы.

Г – внутренний тактовый генератор. Наличие внутреннего тактового генератора позволяет подать тактирование на микроконтроллер без подключения внешнего тактового генератора. С другой стороны стабильность внутреннего генератора не высока и позволяет решать только те задачи, где требования по стабильности частоты тактирования низкие. При использовании внутреннего генератора становится сложной организация передачи данных по асинхронным интерфейсам из-за возможности рассинхронизации приёмника и передатчика. Вычисление отрезков времени по количеству тактов внутреннего генератора так же может приводить к большим, а в редких случаях и к критическим ошибкам.

ПЗУ – Постоянное запоминающее устройство. В нём хранится программа, исполняемая микроконтроллером. Ёмкость ПЗУ обычно измеряется в килобайтах и характеризует размеры программы, которая может быть записана в микроконтроллер.

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Используется для хранения переменных программы. Её размер так же измеряется в килобайтах и характеризует сколько переменных вы можете одновременно хранить в памяти. Т.е. при размере оперативной памяти, равной 2кБ, к примеру, вы не сможете хранить в памяти картинку, размером 120х120. Это оказывается важным при работе с графическими дисплеями.

Порты ввода-вывода, таймер и доп. модули можно отнести к периферии. Её наличие может отличаться в различных микросхемах. При выборе МК именно на наличие необходимой периферии, прежде всего, обращают внимание. Если вам нужен микроконтроллер с двумя USB портами, то микроконтроллеры с одним или вообще не имеющие USB вам не подойдут.

 

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных