Бродин В. Б., Шагурин И. И. Микроконтроллеры (1999) (1095894), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Бит ХА).Е дает возможность растянуть сигнал А(.Е на один такт. На рис. 3.32 приведены примеры цикла чтения кода (или чтения данных), записи данных с тактом ожидания и чтения кода с растянутым на один такт сигналом А).Е (обычный режим работы). ГЛАВА а. микРОкОнтРОллеРы семейстВА мса"25! ХТА). РЯЕН№ а) Выборка байта кода В!а!о ! 5аке 2 ХТАЕ А!.Е РБЕН№ нли Й0№ б) Чтение данных БМ)е ! 3!5[е 2 ХТА!. ъчд№ а) Залиеь данных Рис. 3.31. Магистральные циклы при страничном режиме МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ: АРХИТЕКГУРА ПРОГРАММИРОВАНИ ИНТЕРФЕЙС 302 Бине ) Бгаге 2 ХТА). А).Е РБЕН№ или К0№ Р2 а) Чтение байта кода (данных) е тактом ожидания Бкие ! Бгаге 2 Бене 3 Бгаге 4 ХТА).
б) Цикл запиеи данных с одним тактом ожидания Бене г Баке 2 Бине 3 ХТА). АЕЕ РБЕН№ ИЛИ КАГ№ а) Чтение байта кода с растянутым еипгелом АЕЕ Рис. 3.32. Магистральные циклы с тактове ожидания и растяжкой сигнала АМЕ (обычный режим) ГЛАВА ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ 4.1. Технология проектирования микропроцессорных контроллеров Технология проектирования контроллеров (систем съема информации и управления) на основе микропроцессоров и микроконтроллеров полностью соответствует концепции неразрывности процесса проектирования и отладки аппаратной и программной составляющих, принятой во всей микропроцессорной технике. Единый процесс проектирования микропроцессорной системы и ее отладки в англоязычной литературе обозначается словом двое7ортепп Важной особенностью применения контроллеров является работа в реальном масштабе времени, т.е.
гарантированная реакция на внешние события в течение определенного интервала времени. Очевидно, что решение задачи совместной отладки аппаратной и программной составляющих в реальном масштабе времени при произвольной структуре и схемотехнике микропроцессорного контроллера является весьма сложной, дорогостоящей и долговременной работой.
В качестве основного метода проектирования и отладки микропроцессорных систем фирмой 1пте! в 70-х годах был предложен метод внутрисхемной эмуляции. Основой этого метода является моделирование разрабатываемой системы с использованием средств инструментальной специализированной ЭВМ вЂ” схемного эмулятора. В соответствии с первоначальной идеей схемный эмулятор, представляющий из себя по сути конструктор, должен был иметь все аппаратные средства, которые могли понадобиться для реализации целевой системы, плюс средства управления отладкой. Вначале 304 МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ АРХИТЕ Р ЛРОТРАММИРОЕАНИ ИНТЕРФЕЙ контроллер конфигурировался из аппаратуры эмулятора и разрабатывалась управляющая программа, далее на пустую макетную плату устанавливалась розетка целевого микропроцессора и схемы ближайшего обрамления, эмулятор своей эмуляционной вилкой включался в розетку вместо микропроцессора и начинался поэтапный перенос аппаратных средств с соответствующими программными фрагментами из эмулятора на плату контролера.
Чтобы обеспечить такой перенос, адресное пространство памяти и ввода- вывода схемного эмулятора картируется с образованием сегментов, которые могут быть связаны с аппаратурой, находящейся как в нем самом, так и на целевой плате. Основным преимуществом метода внутрисхемной эмуляции является упорядоченность процесса проектирования, который может быть разделен на ряд отдельных этапов.
На каждом этапе все ошибки локализованы во вновь создаваемом аппаратном и программном обеспечении, фундаментом являются заведомо работоспособные средства эмулятора. Основным недостатком такого глобального подхода к эмуляции является чрезвычайная дороговизна инструментальных средств. Это усугублялось в первое время тем, что до появления персональных ЭВМ фирма!псе! пошла по пути создания отладочных комплексов типа!псе!!ес в виде собственной специализированной мини-ЭВМ с оригинальной операционной системой 1313. В настоящее время средства моделирования в схемных эмуляторах, которые автор называет имитирующим ироцессором, в большинстве случаев замещают только целевую микропроцессорную БИС и память. Создание методики отладки подсистемы ввода-вывода ложится на разработчика контроллера.
Автор в качестве методики проектирования и отладки микропроцессорных контроллеров предлагает использовать типовые функционально-топологнческие модули. Термин функционально-тоаологический модуль в данном случае подразумевает, что аппаратура выполняет законченную типовую функцию, реализована в виде устоявшейся совокупности компонент (микросхем, пассивных элементов и т.п.), на печатной плате с определенными технологическими нормами.
Топология является неотъемлемой составляющей модуля, поскольку характеристики современной прецизионной элементной базы могут быть реализованы только при правильном конструировании печатной платы. Таким образом, после определения схемотехнических решений не рекомендуется использовать автоматическое размещение элементов и трассировку, а после получения хороших результатов эксплуатации нельзя произвольно менять топологию функционального модуля. Предпосылкой к использованию функционально-топологических н программных модулей является принцип магистрально-модульного построения микропроцессорных систем на основе однокристальных микропроцессоров с фиксированной системой команд (рис. 4.1). ГЛАВА А ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОПР ЕССОРНЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ ЗОБ ЛЕ~ ВНЯШНИЕ ТСГРОЙСТВЗ, ДВГЧНКИ Рис. 4.1. Магистрально-модульная организация микропроцессорных систем Магистрально-модульная организация подразумевает, что память и интерфейс ввода-вывода выполнены в виде модулей, которые обмениваются информацией с микропроцессором через магистраль.
Обработку данных осуществляет микропроцессор, как правило и обмен данными ведется под его управлением и через его внутренние регистры. На логическом уровне микропроцессорная система представляется в виде регистровой модели. Обращение микропроцессора к ячейкам памяти и регистрам модулей ввода-вывода осуществляется по адресам, которые сводятся разработчиком в карту памяти и устройств ввода-вывода. Параметры магистрали (разрядность шин адреса, данных и управления, протокол и диаграммы обмена) определяются либо каким-нибудь официальным стандартом, либо аналогичными параметрами микропроцессора, которые являются в этом случае стандартом дефакто.
Параметры магистрали определяют предельные характеристики производительности микропроцессорной системы. Проектирование микропроцессорных систем с использованием функционально-топологическнх модулей осуществляется в два этапа. На первом этапе на макетной плате создается и испытывается сам модуль, разрабатывается программное обеспечение для его обслуживания.
При этом макетная плата проектируется с полноценной топологией печатных проводников, обеспечиватощей согласование по волновому сопротивлению и экранирование от паводок, но с дополнительными элементами, обеспечивающими отладку. Модуль отлаживается во взаимодействии с работоспособным процессорным модулем, с которым он в дальнейшем будет объединяться на плате. На втором этапе на основе процессорного ядра и отработанных функционально-топологических модулей ввода-вывода и обрамления разраба- микРОконтРОллеРМ АРхитектуРА ЛРОТРАммиРОВА ие интеРФейс З06 тывается заказной контроллер. Очевидно, что набор функционально-топо- логических модулей в значительной степени привязан к тому процессорно- му ядру, с которым был отлажен.
Технические требования к микропроцессорной системе управления Коррекция алгоритма управления Разработка алгоритма управления Библиотэа функциснвяьнотслологичаских модулей РазРаботка структуры аппаратных и программных средств Радззботка программы (исходный текат) Разработка аппаратуры (принципивльньм схемы, топология плат) Кцсрекция схем и топологии Коррекция исходного текста Трансляция программы (абсолютный модуль ) Монтан макета Отладка программы нз модели Автономная отладка аппщзатуры Совместная отладка аппаратных и программных средств системы в реальном масштабе времени Интеграция микропроцессорной системы управления в изделие Испытания изделия Микропроцессорная система управления, соответствующая техническим требованиям Рнс.
4.2. Осноаныэ этапы проэктнроаэння микропроцэссорного контроллэра Особенностью микропроцессорных контроллеров является то, что они сами интегрируются в некоторый объект (еп)Ьедде(1 сопгго11егз). Это предполагает, что перед разработчиком микропроцессорной системы такого рода стоит задача полного цикла проектирования, начиная от разработки алгоритма функционирования и заканчивая комплексными испытаниями в составе изделия, а возможно и сопровождением при производстве. Основные этапы цикла разработки микропроцессорного контроллера отображены на рис. 4.2.
ГЛАВА А ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОП ЕССОРНЫК КОНТРОЛЛЕРОВ ЗО7 Технические требования начинают цикл проектирования микропроцессорного контроллера. Особенностью именно микропроцессорных контроллеров является то, что возможности их программирования подвигают заказчика заложить максимально широкие функции управления, чтобы иметь возможность использовать контроллер для управления целой гаммой аналогичных приборов. Критерием выбора должна служить экономическая целесообразность любого увеличения объема аппаратных средств, что определяется в результате исследования рынка приборов данного типа, н максимальное улучшение показателя цена/функциональные возможности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
