Выбор языка программирования ЦФ

Выбор аппаратной части ЦФ

Основной частью цифровой измерительной системы является цифровой фильтр (ЦФ). В основе алгоритма работы любого ЦФ лежат только три операции: задержка, сложение (вычитание) и умножение чисел, где под операцией задержки понимается хранение числа в течение необходимого интервала времени. Особенностью ЦФ для измерительных систем и систем управления является их работа в реальном масштабе времени, когда обработка сигналов в ЦФ должна происходить за время не более, чем период дискретизации (поступления входных сигналов).

Реализация ЦФ возможна с использованием аппаратного и программного методов выполнения операций.

При аппаратной реализации операций ЦФ представляет собой ряд операционных устройств, способ соединения которых определяет характер производимых вычислений.

Для построения таких устройств используются интегральные схемы (ИС) в виде регистров, сумматоров, умножителей и т.д.

В случае программной реализации ЦФ строится на базе микропроцессоров (МП), которые нашли широкое применение благодаря программируемости, гибкости в организации вычислений и высокому быстродействию.

МП состоит из операционной части, обеспечивающей логическую обработку информации, и управляющей части, декодирующей команды и вырабатывающей сигналы, необходимые для выполнения той или иной операции.

МП чаще всего имеют микропрограммное управление, при котором система команд реализуется в виде микропрограмм, каждая из которых состоит из микрокоманд, формирующих управляющие сигналы для исполнительных блоков МП. Различают аппаратное (жесткая логика) и программируемое (гибкая логика) управление.

При аппаратном управлении микропрограммы и микрокоманды формируются схемным путем.

Программирование осуществляется на командном уровне. При программируемом управлении программирование работы МП может осуществляться на микрокомандном уровне.

Программирование МПСУ можно осуществлять на машинном языке, высокого уровня, языке ассемблера. Программирование на машинном языке (рисунок 2.3а) обеспечивает полный контроль и управление каждой последовательностью шагов, которые выполняет ЭВМ.

Рисунок 2.3

Такое управление позволяет оптимизировать программу с точки зрения времени ее выполнения и требуемого для ее размещения объема памяти.

Основное преимущество языка ассемблера над машинным заключается в том, что программирование на нем выполняется в символических обозначениях, более простых и удобных для запоминания, чем шестнадцатеричный код машинного языка. Однако применение языка ассемблера связано с увеличением объема памяти, необходимой для хранения программы ассемблера (рисунок 2.3б).

В последнее время разработано много языков высокого уровня для МПС: PL/M, Forth, FORTRAN, BASIK, Pascal, Concurrent Pascal, Ado и др.

Объектная программа, получаемая после их трансляции занимает так же большой объем памяти и требует времени на трансляцию(рисунок 2.3в). Кроме того, программы, реализующие саму трансляцию, могут во много раз превосходить по объему процедуры выполнения собственно алгоритма объектной программы. Поэтому языки высокого уровня целесообразно применять в МПСУ, не требующих высокого быстродействия и не имеющих ограничений по габаритам и массе.

При составлении же программ для специализированных микропроцессорных систем предпочтение следует отдать языку самого низшего уровня.

Учитывая особенности языков различного уровня, составление программ будем производить на языке ассемблера, что облегчает поиск ошибок при отладке программ. При процессе отладки на микроЭВМ производится ассемблирование в машинные коды, непосредственно записываемые в ПЗУ (ППЗУ) программ МП системы.

Дата добавления: 2015-04-29