48896 (Розробка схеми електричної принципової МР3 програвача – приставки до ПК)

Міністерство освіти і науки України

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«КИЇВСЬКЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ВАДИМА ГЕТЬМАНА»

РОМЕНСЬКИЙ КОЛЕДЖ

Спеціальність: 5.091504 «Обслуговування комп’ютерних та інтелектуальних систем та мереж»

Курсовий проект з предмету:Мікропроцесорні системи

Тема: «Розробити схему електричну принципову МР3 програвача – приставка до ПК»

Виконав:

студент гр. К 3-2

Харченко Є.С.

Перевірив

викладач

Шокота Т.А.

2007

Зміст

Вступ

1 Загальний розділ

1.1 Призначення проектуємого пристрою

1.2 Технічні характеристики

1.3 Розробка і обґрунтування схеми електричної структурної

2 Спеціальний розділ

2.1 Вибір і обґрунтування елементної бази

2.2 Принцип роботи окремих ВІС з використанням часових діаграм та алгоритмів роботи

2.3 Принцип роботи пристрою згідно схеми електричної принципової

3 Експлуатаційний розділ

3.1 Ініціалізація програмуємих ВІС

3.2 Тест перевірки окремих вузлів або пристроїв

3.3 Розрахунок надійності пристрою

4 Анотація

5 Література

Вступ

Мікропроцесор – це пристрій, який здійснює прийом, обробку і видачу інформації. Конструктивно МП містить одну або декілька інтегральних схем і виконує дії за програмою, записаної в пам'ять.

Мікропроцесорна система – обчислювальна, контрольно-вимірювальна або керуюча система, в якій основним пристроєм обробки інформації є МП. Мікропроцесорна система будується з набору мікропроцесорних ВІС.

Мікропроцесори за призначенням поділяють на універсальні і спеціалізовані.

Універсальними мікропроцесорами є МП загального призначення, які розв’язують широкий клас задач обчислення, обробки та керування.

Спеціалізовані мікропроцесори призначені для розв’язання задач лише певного класу. До спеціалізованих МП належать: сигнальні, медійні та мультимедійні.

Мікропроцесорний комплект (МПК) – сукупність інтегральних схем, сумісних за електричними, інформаційними параметрами, призначених для побудови електронно-обчислювальної апаратури та мікропроцесорних систем керування.

За кількістю ВІС у МПК розрізняють багатокристальні МПК і однокристальні мікроконтролери. До багатокристальних комплектів відносять МПК з однокристальними і секційними МП.

Однокристальний мікропроцесор є конструктивно - завершеним виробом у вигляді однієї ВІС. До групи однокристальних належать процесори фірм Intel Pentium (P5, P6, P7), AMD – K5, Silicon Graphics – MIPS R10000, Motorola – Power PS 603, 604, 620.

У секційних мікропроцесорах в одній ВІС реалізується лише деяка функціональна частина процесора. Секційність ВІС МП зумовлює значну гнучкість МПС.

За способом керування розрізняють МП зі схемним та МП з мікропрограмним керуванням. Мікропроцесори з схемним керуванням мають фіксований набір команд, розроблений фірмою-виробником, який не може змінювати користувач. У мікропроцесорах з мікропрограмним керуванням систему команд розробляють при проектуванні конкретного МПК на базі набору мікрокоманд. В основу побудови МПС систем покладено 3 принципи:

Принцип магістральності, який визначає характер зв’язків між функціональними блоками МПС – усі блоки з’єднуються з єдиною системною шиною.

Принцип модульності, який полягає в тому, що система будується на основі обмеженої кількості типів конструктивно і функціонально завершених модулів. Кожний модуль МПС системи має вхід керування третім станом. Цей вхід CS (Chip Select) - вибір кристала або OE (Output Enable) - дозвіл виходу.

Принцип мікропрограмного керування полягає у можливості здійснення елементарних операцій-мікрокоманд.

Поняття архітектури МП визначає його складові частини. Архітектура містить:

1. Структурну схему самого МП;

2. Програмну модель МП регістрів;

3. Інформацію про організацію пам’яті;

4. Опис організації процедур введення-виведення;

Існують два основні типи архітектури – фоннейманівська та гарвардська. Фоннейманівську архітектуру запропонував 1945 року американський математик Джо фон Неймон. Її особливістю є те, що програма і дані знаходяться у спільній пам’яті, доступ до якої здійснюється по одній шині даних і команд.

Рисунок 1. – Основні типи архітектури:

а – фоннейманівська; б – гарвардська.

Гарвардську архітектуру реалізовано 1944 року в релейній обчислювальній машині. Особливістю цієї архітектури є те, що пам'ять даних і пам'ять програми розділені та мають окремі шину даних і шину команд, що дозволяє підвищити швидкодію МП системи.

Структурні схеми обох архітектур містять: програмний елемент, пам'ять, інтерфейси введення-виведення (ІВВ) і (ПВВ). Усі елементи структурної схеми з’єднані за допомогою шин.

Для програмування МПС використовується мова Асемблера asm8080 для МП КР580ВМ80А. При запису команд на мові Ассемблера вказується джерело і приймач даних.

Невід'ємною частиною сучасних автоматичних систем контролю і керування, вимірювальних приладів є перетворювачі аналогових і цифрових сигналів:

• аналого-цифрові перетворювачі (АЦП);

• цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП);

• частотно-цифрові перетворювачі (ЧЦП).

Існує три різновиди виконання ЦАП, АЦП і ЧЦП: модульне, гібридне й інтегральне. При цьому частка виробництва інтегральних схем ЦАП, АЦП загалом, в обсязі їхнього випуску безупинно зростає, що в значній мірі сприяє широкому поширенню мікропроцесорної техніки і методів цифрової обробки даних. У майбутньому, очевидно, у модульному і гібридному виконаннях будуть випускатися лише надточні і надшвидкі перетворювачі з досить великою потужністю розсіювання.

Необхідно відзначити наступні основні тенденції розвитку мікросхем ЦАП і АЦП; розширення функціональних можливостей за рахунок збільшення схемної і конструктивної складності; підвищення розрядності з одночасним зниженням споживаної потужності; ріст швидкодії до 100—150 Мгц при перетворенні сигналів зі смугою частот від 25 до 50 Мгц.

Завданням даного курсового проекту є розробка схеми електричної принципової програвача приставки до ПК. Даний пристрій передбачається підключати до паралельного порту комп’ютера, але не виключається можливість його синхронізації з стаціонарним музичним центром, або програвачем в автомобілі.

1 Загальний розділ

1.1 Призначення проектуємого пристрою

Сигнальні мікропроцесори належать до класу спеціалізованих МП (див. підрозд. 2.1). їх розроблено для розв'язання задач цифрової обробки сигналів, а саме:

• фільтрації сигналу;

• згортки двох сигналів;

• обчислення значень кореляційної функції двох сигналів;

• обчислення автокореляційної функції;

• прямого/зворотного перетворення Фур'є тощо.

Задачі цифрової обробки розв'язують в апаратурі зв'язку і передачі даних, засобах гідро- і радіолокації, медичному устаткуванні і робототех­ніці, керуванні двигунами, в автомобільній електроніці, телебаченні, ви­мірювальній техніці тощо.

Відмітна риса задач цифрової обробки сигналів - потоковий характер обробки великих обсягів даних у реальному режимі часу. Робота в реаль­ному часі потребує підвищення швидкодії МП, а обробка великих масивів даних - апаратних засобів інтенсивного обміну із зовнішніми пристроями.

Високої швидкодії сигнальних МП досягають завдяки:

• застосуванню модифікованої RISC-архітектури;

• проблемно-орієнтованій системі команд, наприклад включенню до системи команд таких операцій, як множення з нагромадженням МАС(С:=АхВ+С) із зазначеною в команді кількістю виконань у циклі і з правилом зміни індексів елементів масивів А і В;

• методам скорочення тривалості командного циклу, як-то конвеєризація команд;

• розміщенню операндів більшості команд у регістрах;

• використанню тіньових регістрів для збереження стану обчислень під час перемикання контексту;

• наявності апаратного множення, що дозволяє виконувати множення двох чисел за один командний такт;

• апаратній підтримці програмних циклів.

• Сигнальні процесори різних компаній-виробників утворюють два кла­си процесорів: простіші та дешевші МП обробки даних у форматі з фік­сованою комою і дорожчі мікропроцесори, що апаратно підтримують операції над даними у форматі з плавучою комою.

1.2 Технічні характеристики

Основним елементом в схемі розроблюваній в курсовому проекті є MP3-декодер VS1001k, структурна схема якого зображена на рисунку 1.2.1.

Рисунок 1.2.1 - Структурна схема VS1001k

Для керування мікросхемою і передачею потоку МР3 даних використано дві шини: SCI (Serial Control Interface) та SCI (Serial Data Interface). В таблиці 1.2.1 представлено призначення даних шин.

Таблиця 1.2.1 – Призначення шин SCI та SCI.

Мікросхема VS1001k – основна частина проектованої схеми (див рисунок 1.2.1) являє собою цифровий сигнальний процесор. Вона вміщує в себе високопродуктивне DSP-ядро з низькими споживчими характеристикам (VC_DSP), робочу пам’ять, ОЗП програм (4 Кбайт) і даних (0,5 Кбайт), послідовні інтерфейси керування і даних, високоякісний ЦАП і підсилювач ЗЧ для головних телефонів.

Дані про регістри мікросхеми та деякі інші її характеристики висвітлено в пункті 2.3.

1.3 Розробка та обґрунтування схеми електричної структурної

Структурна схема МР3- програвача – приставки до ПК зображена на рисунку 1.3.1.

Рисунок 1.3.1 – Структурна схема МР3- програвача – приставки до ПК

З рисунка 1.3.1 видно, що розроблюваний пристрій підключається до ПК через паралельний порт. Це створює деякі проблеми: при передачі музики з якістю передаваного сигналу 128 Кбіт/с можливе ехо-подібне спотворення сигналу через малу пропускну спроможність порту. На схемі також зображено блок перетворювача логічних рівнів та МР3-декодер, що дозволяє декодувати отримуваний сигнал. Пристрій споживає 5 В, підключається до підсилювача ЗЧ