Радиоавтоматика - Коновалов Г.Ф. Москва, 1990 (1000004), страница 32
Текст из файла (страница 32)
10.43 показана структурная схема микропроцессорного устройства, в котором данные с устройств ввода обрабатываются в МП и результаты выдаются на устройства вывода. Ввод данных осуществляется устройствами ввода — вывода (УВВ). Кроме МП и УВВ в сос- Рнс. 10,43, Структурная схема МПУ тав микропроцессорного устройства входят следующие устройства: ОЗУ и ПЗУ, предназначенные для хранения и выдачи по запросам команд программы различных данных; контроллеры, обеспечивающие обмен данными меисду УВВ с МП и устройствами памяти, Информационный поток в микропроцессорном устройстве поступает на ши- ' ны данных, адресов и управления.
В процессе работы МП выдает на шину адреса код ячейки памяти, в которой храни~си очередная команда, обеспечивая ее считывание под действием сигналов с шины управления. Запрошенные команды через шину данных поступают в МП, где расшифровываются, после чего 1 МП приступает к их выполнению. После выполнения те- ' кущей команды на шину адреса выдается адрес следующей команды и процесс повторяется. Устройства УВВ подключаются к шине данных через контроллер, который управляет процессом обмена данных, Различают следующие способы обмена данными: программно-управляемый, с прерыванием и прямым доступом к блоку памяти. В первый способ моменты обмена 210 данными известны заранее, поэтому на этапепрограммирования в соответствующих местах программы распола. гаются команды, обеспечивающие обмен.
При втором способе моменты обмена определяются УВВ, В этом случае УВВ подает сигнал в МП и переводит его в режим прерывания, в котором МП прекращает выполнение основной программы и начинает осуществлять программу прерывания, обеспечивающую обмен данными. После выполнения обмена данными МП возвращается к выполнению основной прораммы. Описанные два способа обмена связаны с потерями процессорного времени. От этого недостатка свободен третий способ обмена прямой доступ к блоку памяти (ПДП). Организация такого обмена осуществляется контроллером ПДП, которому микропроцессор передает управление шинами для непосредственного обмена данными между блоком памяти и УВВ. После окончания обмена данными контроллер ПДП передает управление шинами МП, связь которого с шинами восстанавливается и выполнение программы продолжается. Для описания различных МПК БИС используются следующие основные характеристики [181: 1) число специализированных БИС в комплекте, определяющее функциональные возможности комплекта при минимальном использовании микросхем малой и средней интеграции; 2) число шин, которое обычно не превышает трех (с уменьшением числа шин быстродействие БИС снижается); 3) число регистров общего назначения, характеризующее емкость сверхоперативной памяти (их число — 2— 16).
С увеличением числа регистров уменьшается число обращений к запоминающим устройствам, в результате чего повышается быстродействие выполнения микропрограммы; 4) число уровней прерывания, определяет число внешних устройств, с которыми может обмениваться данными МП; 5) число буферных регистров ввода — вывода, увеличение которого приводит к уменьшению длительности выполнения микрокоманды, упрощает микропроцессорное устройство.
В настоящее время промышленностью освоен выпуск различных МПК. Для использования в РЭА и системах РА наибольший интерес представляют МПК серий 14" 211 Таблапа 102 Число микросхем в коми. лекте Напряжеиие пита. иия, В Реврял- иссть, бит Тактовая частота, мгк Обовивчеиие ЦПВ» Серия 5 — 5,2; — 2 5 5 КР588ВС2 К1800ВС! КР!802ВС! КР!804ВС! !О ГО !О !О К588 К 1800 КР 1802 КМ!804 8 О 12 !8 !6 4 8 4 ' !!ПЭ вЂ” центральный процессорный алемент 111]. 212 К588, К!800, КР1802 и КМ1804 (табл. 10.2). МПК, приведенные в табл.
!0.2, являются секционными, поэтому при создании микропроцессорных устройств имеется возможность наращивания разрядности. При проектировании систем РА, в которых применяются МПК БИС, приходится решать следующие задачи; разработку алгоритмов, реализуемых с помощью МПС; выбор типа МПК; составление и отладка программы. Разработка алгоритмов выполняется в соответствии с методами синтеза систем РА, рассмотренными ранее. В дальнейшем процесс синтеза разбивается на синтез аппаратных средств и программную часть.
Для выполнения этих работ, как и при выборе типа МПК, инженер должен быть знаком с эле1лентной базой микропроцессорных устройств, системой команд программного обес печения, средствами отладки и т. п. На основании требований к реализации алгоритмов и характеристик МПК разрабатывается структура микропроцессорного устройства с выделением аппаратурной и программной частей, дальнейшей разработкой и отладкой программ. Нахождение рационального сочетания этих средств и является конечной целью проектирования систем РА с МПС.
Обычно основанием для выбора типа МПК является его быстродействие. Структурная схема системы РА с микропроцессорным устройством приведена на рис. 10.1. Задачи, которые решаются в таких системах микропроцессорным устройством разнообразны. Они могут быть связаны с формированием корректирующих программ для улучшения динамических свойств системы (в этом случае микропроцессорное устройство является по существу цифровым фильтром) илн реализации алгоритмов оптимальных и адаптивных систем.
Кроме того, микропроцессорное устройство может осуществлять вычисление сигнала рассогласования в замкнутых системах, так как в ряде систем, например в РЛС с антенными фазированными решетками, для определения этого сигнала требуется выполнить большой объем вычислений. В качестве примера рассмотрим микропроцессорное устройство, предназначенное для управления лучом фазированной антенной решетки (ФАР) бортовой РЛС (18], которая состоит из АгМ антенных элементов (Аг— элементов в каждой строке решетки). Фаза сигнала каждого элемента решетки гры — — ~ — (1 соз гх + ) соз р)~ гпог) з, (10.92) х где з = 2п/(А~У) — число состояний фазовращателя; Ар — днскрет фазы; с( — расстояние между антенными элементами; 1 — длина волны; гпой з — символ операции взятия целой части числа по модулю; соз се, соз 8 — направляющие косинусы, определяющие положение Устрейст е в пространстве луча ан- аелеунаеаеия тенной решетки.
Алгоритм управления бу1еер„е,й лучом целесообразно со- ""З" регистр ставить так: сначала по данным целеуказания нужно вычислять значе- буухерный ния направляющих коси- регистр нусов И соз аде. и зс(соз Д/Х, а затем по полученным данным и формуле (10.92) определить значения фаз каждого Уа " Р.м элемента решетки В~. Угементы Расчет фаз по (!0.92) ФАР сводится к многократному выполнению операций Рис. 10.44.
Структурная схема сложения, число которых МПу управления угловым порвано псх=гуМ. Послало ложеийем радиолоканионного вательное вычисление грц луча 213 всех элементов приводит к большим затратам времени, поэтому целесообразно операцию суммирования выполнять с использованием аппаратного сумматора. Структурная схема микропроцессорного устройства для управления ФАР приведена на рис. 10,44.
Данные с целеуказания через буферный регистр поступают в ОЗУ. МП в соответствии с программой, помещенной в ППЗУ, вычисляет значения направляющих косинусов, которые через буферный регистр поступают на сумматор, вычисляющий значения фазы каждого элемента ФЛР срн. Определенные значения фаз хранятся в регистрах и по сигналу считывания поступают на фазовращатели ФАР. В заключение отметим, что основным фактором сдерживающим в настоящее время применение МПС в системах РА является их невысокое быстродействие по сравнению с цифровыми устройствами.
Поэтому их используют пока в отдельных элементах систем РЛ (цифровых фильтрах, дискриминаторах, АЦП и т. п.). ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 10 1. Определить м атем атиче. скую модель процесса кван. тования сигнала по времени.' 2. Что такое Я-преобразова. ние сигнала? 3. Пояснить методы опреде. ленин передаточвых функций импульсного фильтра цифровой системы РА, 4.
Какими способами определнются переходные процессы в цифровых системах РА? 5. Укажите методы вычисления статической н динамической ошибок в цифровых системах. 6. Каковы особенности пере. даточных функций статических н астатических систем? 7. Каким образом определяются частотные характеристики цифровых систем от. носительно псевдочастоты? 8.
Сформулируйте условия устойчивости цифровых систем РА. 9. Каков порядок синтеза цифровых систем? Перечислите методы определения передаточных функций корректирующих устройств. 10. Укажите виды структурных схем цифровых фильтров. Каковы основные источники их погрешностей? 11. Поясните принцип работы цифрового фазового детентора, цифрового фазовра. щателя, цифровой системы автоподстройки частоты. ГЛАВА !! АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ В ПРОСТРАНСТВЕ СОСТОЯ Н И И й 11.1. ВЕКТОРНЫЕ РАЗНОСТНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ Современная теория дискретных систем РА, так же как и непрерывных, базируется на описании процессов в пространстве состояний. Познакомимся с методами математического описания в пространстве состояний систем РА с одним входом и одним выходом. Рассмотрим системы, дискретные передаточные функции которых имеют внд !'(г) с„,Ха+с,„—,гс — '+...+сг Х !г) г' + а! —; г'-" +...
+ а, где х(!) — входной сигнал; у(1) — выходной сигнал. Передаточной функции (11,1) соответствует разностное уравнение у(п+ 1) +а! ~ у(и+1 — !) +...+ а,у(п) = = с„, х (и + т) + с ! х (и + пг — 1) +... + с, х (п), (11,2) В аргументах выражения (11.2) для сокращения записи множитель Т опущен, также будем поступать н дальше. Введем обозначение у (п) = Аг, (п) + й х (п) (1 1.3) и составим следующую систему из разностных уравнений первого порядка: д, (и + 1) = уг (и) + А, х (п); аг(п+1) =дг(п)+ьгх(п); (! 1Л) у,(п+ 1) = — а,н,(п) — а,дг(п) —...— а! ! у!(п) +А,х(п). Неизвестные коэффициенты й~ в системе уравнений (11.4) определяют нз условия эквивалентности системы разностных уравнений (11.4) исходному разностному уравнению (11.2) и вычислщот последовательно по формулам; й,=с,; (11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
