Микропроцессор (МП)

Порт.

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) – электронное устройство для

преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал (напряжение или ток).

Цифроаналоговые преобразователи широко используются в промышленных системах

управления и измерения, бытовой технике (плееры, видеокамеры, навигаторы,

стиральные машины), медицинских приборах, автомобильных системах

(светодиодные фары и охранные системы).

Основными параметрами ЦАП являются:

• Разрядность — количество различных уровней выходного сигнала, которые ЦАП

может воспроизвести. Обычно задается в битах; количество бит есть логарифм по

основанию 2 от количества уровней

• Максимальная частота дискретизации — максимальная частота, на которой

ЦАП может работать, выдавая на выходе корректный результат. (Стандарт Audio

CD устанавливает частоту дискретизации звукового сигнала 44,1 кГц;)

• Динамический диапазон — соотношение наибольшего и наименьшего сигналов,

которые может воспроизвести ЦАП, выражается в децибелах

• Время установления выходного напряжения (тока)

Существует два основных метода построения ЦАП – с использованием двоично-

взвешенных сопротивлений и использования матрицы R – 2R.

Аналого-цифровые преобразователи используются в цифровых измерительных

приборах, в микропроцессорных системах при обработке информации, поступающей от

аналоговых устройств.

К основным параметрам АЦП относятся разрешающая способность, точность и

быстродействие.

Разрешающая способность определяется разрядностью и максимальным диапазоном для входного сигнала (полной шкалой). Например для АЦП с разрядностью 10 и диапазоном преобразования 0 - 5.11 В абсолютная разрешающая способность

составит 5 мВ.

Точность характеризуется значением абсолютной погрешности полной шкалы, выраженной в единицах младшего разряда (отклонение выходного кода от расчетного в

конечной точке характеристики).

Быстродействие характеризует время преобразования - время от момента

изменения сигнала на входе до установления на выходе расчетного кода.

По структуре построения АЦП можно разделить на 2 группы: с применением ЦАП

и без них.

В первую группу входят преобразователи последовательного счета и

последовательных приближений; во вторую - параллельного действия, двойного

интегрирования, преобразователи напряжение - частота.

Порт – соединение, через который устройство(например компьютер) принимает/отправляет сигналы.

Виды портов:

-цифровые порты, использующие на входе и на выходе дискретные логические уровни ВЫСОКИЙ/НИЗКИЙ;

-аналоговые порты, использующие плавно весь диапазон входных/выходных напряжений.

-смешанные порты, которые в процессе работы могут оперативно изменить режим и перейти с «цифры» на «аналог», и наоборот.

По направлению передачи сигнала различают:

-входные порты, предназначенные только для ввода информации;

-выходные порты, предназначенные только для вывода информации;

-двунаправленные порты, режим работы которых изменяется с входа на выход в зависимости от инструкций программы;

Порты в микропроцессорах:

Порты ввода-вывода представляют отдельные регистры. Чтение из порта ввода или запись из порта вывода производятся при наличии активного сигнала выбора модуля и сигнала управления. Для выполнения операций ввода- вывода в системе команд микропроцессора есть специальные команды. При выполнении этих команд формирование адреса порта осуществляется линиями адреса, а их выполнение инициируется сигналами управления IORC и IOWC - соответственно чтение из порта и запись в порт.

Микропроцессор (МП) – микроэлектронное устройство с программным

управлением, предназначенное для обработки цифровой информации.

Структуру микропроцессора удобно рассмотреть на примере I8085 фирмы

Intel.

На рисунке 73 представлена упрощенная блок-схема микропроцессора 8085.

Обмен информацией между модулями микропроцессора осуществляется по

внутренней двунаправленной шине данных (DATA) под управлением сигналов,

вырабатываемых устройством управления и синхронизацмм (SYNC&CONTROL).

АЛУ (арифметико-логическое устройство) выполняет все преобразования данных –

арифметические и логические операции.

Аккумулятор (А) является основным регистром микропроцессора. При выполнении

арифметических и логических операций в нем содержится один из операндов. В

аккумулятор записывается также результат выполнения операции.

Временный регистр (Т) обеспечивает другой вход АЛУ. Этот регистр недоступен

программисту и управляется автоматически схемой управления микропроцессора.

Регистр флагов (F) представляет собой набор триггеров, которые указывают определенные характеристики результата самой последней операции, выполненной АЛУ.

Например, признак (флаг) нуля устанавливается, если результатом операции является нуль.

Микропроцессор I8085 содержит 6 регистров общего назначения (РОН): В, С, D, Е, Н и L, которые могут использоваться для временного хранения данных. Данные в регистр РОН могут быть считаны из ячейки памяти или пересланы из одного регистра в другой Регистр команд (CR), дешифратор команд (DC), счетчик команд (PC) и логические схемы в модуле управления и синхронизации используются для выборки команд из памяти и управления их выполнением. Предположим, например, что команда, которую нужно выполнить, находится в ячейке с адресом 0200, Прежде всего, необходимо прочитать из памяти код операции, т.е. произвести выборку команды. Счетчик команд (PC), который содержит требуемый адрес 0200, воздействует на адресную шину, в результате чего выбирается ячейка памяти с адресом 0200. По сигналу управления – чтение (RD) содержимое ячейки памяти 0200 (предположительно код операции) выводится на шину данных, и микропроцессор запоминает код операции в регистре команд.

Информация из регистра команд поступает на дешифратор команд, который распознает код операции и выдает сигналы управления на устройство управления и синхронизации. Имеющееся в интегральной схеме микропроцессора ПЗУ содержит микропрограмму, которая указывает процессору – что надлежит делать, чтобы выполнить

каждую команду на машинном языке.

Система микрокоманд определяет машинный язык микропроцессора. Например, чтобы выполнить команду MVI А, DATA (записать в аккумулятор 8-битное значение), устройство управления и синхронизации прежде всего считывает код операции (команде MVI А соответствует код ЗЕH) и затем увеличивает на 1 адрес в счетчике команд.

Дешифратор команд определяет, что вслед за этим кодом операции должен находиться байт с данными, поэтому содержимое ячейки с данными, имеющей адрес, указанный в PC, считывается в аккумулятор.

Микропрограмма теперь указывает схеме управления, что команда выполнена.

Содержимое PC увеличивается на единицу, и в регистр команд считывается следующийбайт программы (следующий код операции). Затем начинается выполнение этой команды.

Такая повторяющаяся последовательность действий, выполняемых микропроцессором, называется циклом выборки-исполнения.

Устройство управления и синхронизации организует работу всех модулей микропроцессорной системы: памяти, портов ввода-вывода, реагирует на запросы от устройств, требующих предоставить им ресурсы (память) или вызывающих на

выполнение программный модуль, прерывая выполнение основной программы.

Микропроцессор 8085 может выполнять операции четырех основных типов:

1) считывание данных из памяти или с входного порта;

2) запись данных в память или на выходной порт;

3) внутренние операции микропроцессора;

4) передачу управления.

Внутренние операции включает действия с регистрами (такими, как аккумулятор, регистры общего назначения) без доступа к памяти или портам ввода-вывода. Например, содержимое одного регистра может быть передано в другой или содержимое некоторого регистра может быть увеличено либо уменьшено на 1. Четвертая группа включает команды передачи управления, вызова подпрограмм и возврата из подпрограмм.

Основные группы команд микропроцессора:

• Команды пересылок данных

• Арифметические и логические команды

• Команды передачи управления

• Команды вызова подпрограмм и возврата

• Аппаратные прерывания

Вообще говоря, микропроцессор считывает из памяти команды последовательно одну ячейку за другой, выполняя указанные действия. Исключения возникают тогда, когда встречается команда перехода, обращения к подпрограмме или возврата из подпрограммы. Другим исключением является прием сигнала прерывания. Любое из этих событий приводит к тому, что микропроцессор прерывает последовательную выборку команд и начинает выполнение команд совсем с другого адреса. Отметим, что коды операций и данные взаимно перемешаны в памяти. Некоторая ячейка может содержать код операции, две очередных - адрес перехода, следующая - код операции, а идущая за ней - фрагмент исходных данных. За обеспечение правильной последовательности кодов операций и данных в памяти отвечает программист. Коды операций, адреса переходов и данные - это всего лишь двоичные комбинации, хранящиеся в памяти; считываются они абсолютно одинаково и передаются все по одной и той же шине данных. Микропроцессор должен безошибочно различать, что он считывает в данный момент: код операции или элемент данных, и поступать соответствующим образом. Предполагается, что первая ячейка, считываемая процессором, содержит код операции, который и определяет его дальнейшие действия. Если код операции требует наличия 1 байт данных, микропроцессор «знает» (благодаря дешифратору команд), что следующий байт –информационный, и обрабатывает его соответствующим образом. Далее считается, что за этим байтом данных следует очередной код операции. Если же элемент данных ошибочно интерпретируется как код операции, то система обычно полностью выходит из- под контроля (возникает аварийная ситуация).

Дата добавления: 2015-06-04