Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Инженер, проектирующий микропроцессорные системы управления и модули согласования микропроцессорных систем управления с технологическим оборудованием, в первую очередь ориентируется на схемотехнические особенности базовой системы автоматического программного управления, которые главным образом определяются параметрами микропроцессора и взятого за основу микропроцессорного комплекта.

Таблица 7.

Возможности и технические особенности применения микропроцессорной системы управления определяются заложенными и доступными возможностями микропроцессора, его электрическими параметрами и параметрами его интерфейсов.

Рассмотрим основные аппаратурные параметры микропроцессора К580ВМ80А, на котором построен микроконтроллер МКП-1. Микропроцессор К580ВМ80А представляет собой центральный процессорный элемент, выполненный по n-МОП технологии в виде одной микросхемы в пластмассовом корпусе и двухрядным боковым расположением выводов. Микросхема К580ВМ80А содержит 5000 транзисторов и имеет 40 выводов. Наиболее важные потребительские и рабочие характеристики микропроцессора представлены в таблице 7.

Каждый выход микропроцессора имеет единичную нагрузочную способность, что означает, что он может быть нагружен только одним стандартным входом ТТЛ.

Микропроцессор К580ВМ80А относится к универсальным микропроцессорам и может работать в различных режимах. Тот или иной режим может не использоваться в конкретной конструкции микропроцессорной системы. Условное графическое изображение микропроцессора показано на рисунке 16, а функции выводов – в таблице 8.

Каждая команда выполняется микропроцессором не мгновенно, а как последовательность машинных циклов. Микропроцессор К580ВМ80А имеет 10 типов машинных циклов: выборка команды, чтение из памяти, запись в память, чтение из стека, запись в стек, ввод с внешнего устройства, вывод на внешнее устройство, прерывание, останов, прерывание во время останова. Все команды микропроцессора состоят из комбинаций только этих циклов. В состав команды может входить до 5 циклов. В свою очередь, каждый машинный цикл состоит из машинных тактов, которых может быть от трёх до пяти.

Таблица 8.

Для того, чтобы сформировать интервал времени, соответствующий одному машинному такту, на входы микропроцессора Ф1 и Ф2 подаются тактовые синхроимпульсы.

Длительность машинного такта равняется одному периоду синхроимпульсов.

Все внутренние операции микропроцессора и формирование внешних сигналов происходят в моменты времени, определяемые синхроимпульсами.

К уровням напряжения, частоте, фронтам и фазе синхроимпульсов предъявляются особые требования (рис. 17). Входы Ф1 и Ф2 не являются ТТЛ-входами, это единственное исключение для микропроцессора К580ВМ80А. Синхроимпульсы показанной на рисунке 17 формы могут быть получены только с использованием микросхемы тактового генератора К580ГФ24, которая предназначена для использования совместно с микросхемой К580ВМ80А.

М
икропроцессор К580ВМ80А имеет 16-разрядную шину адреса A0-A15, которая выполняет две функции. Первая функция состоит в передаче адреса ячейки памяти (стека) при обращении к памяти (стеку). Вторая функция шины адреса – передача адреса внешнего устройства при обращении к нему по специальным командам, в этом случае адрес внешнего устройства появляется на линиях A0-A7 и дублируется на линиях A8-A15.

Каждая линия шины адреса является ТТЛ-выходом с тремя состояниями и единичной нагрузочной способностью. Так как шину адреса необходимо подавать на различные блоки вычислительной системы, необходимо увеличить её нагрузочную способность, т.е. применить схему буферизации. Буферизирующие элементы для одной линии шины адреса показаны на рисунке 18, которые обладают способностью передавать сигнал только в одном направлении, т.к. шина адреса является однонаправленной. Буферизирующие шину адреса элементы, представляющие собой два инвертора, не изменяют характер и форму сигнала, но увеличивают её нагрузочную способность до десяти. Схема буферизации может быть реализована на инверторах микросхем типа КР1531ЛН1, КР1533ЛН1, КМ555ЛН1, КМ530ЛН2, 1
33ЛН3, 133ЛП9, 133ЛН5, 155ЛН5.

Микропроцессор К580ВМ80А имеет 8-разрядную шину данных D0-D7, которая выполняет две функции. Первая функция состоит в передаче управляющего слова, вторая – обмен информацией между регистрами микропроцессора и блоками вычислительной системы. Шина данных – единственная двунаправленная шина, а её выходы также имеют три состояния. Каждая линия шины данных также имеет единичную нагрузочную способность и нуждается в буферизации, но поскольку линии шины данных – двунаправленные, то также необходим двунаправленный буфер, который может быть собран на микросхемах К589АП16 или К589АП26.

Следует заметить, что на микросхемах К589АП16 или К589АП26 могут реализовываться и схемы буферизации шины адреса (см. принципиальную электрическую схему микроконтроллера), при этом останется незадействованным обратное направление передачи, предусмотренное в этих микросхемах.

Микропроцессор К580ВМ80А не имеет готовой шины управления, поэтому эта шина образуется на основании управляющего слова шины данных и управляющих сигналов микропроцессора с помощью дополнительной схемы, которая называется системным контроллером.

17. Управление системой микроконтроллеров центральной ЭВМ.

Для управления промышленным технологическим оборудованием, автоматическими линиями, манипуляторами и промышленными роботами, для автоматизации технологических процессов и управления производством могут применяться несколько микроконтроллеров типа МКП-1, причём, независимо от количества применяемых микроконтроллеров, целесообразно автоматизировать управление микроконтроллерами, синхронизацией их работы, вводом программ. Для повышения эффективности технологических процессов, повышения надёжности систем управления, обеспечения удобства и сервиса при обслуживании автоматизированного производственного участка, может использоваться центральная ЭВМ как рабочее место оператора технологическим оборудованием.

Центральная ЭВМ является в данном случае управляющим вычислительным комплексом (УВК ЭВМ) высшего ранга, а микроконтроллер(ы) является объектом управления по отношению к УВК ЭВМ.

Между микроконтроллером и УВК ЭВМ обеспечивается возможность обмена информацией по каналу последовательной передачи данных по протоколу обмена в соответствии с интерфейсом для радиального подключения устройств с последовательной передачей информации ИРПС. Максимальная длина линии связи составляет 300 метров.

Интерфейс, реализованный в микроконтроллере МКП-1 для связи с УВК, имеет следующие характеристики:

• радиальный способ соединения МКП-1 и УВК ЭВМ,

• последовательный способ передачи информации,

• асинхронный принцип обмена информацией,

• полнодуплексный режим передачи информации.

Для реализации интерфейса в микроконтроллере МКП-1 установлен модуль последовательного интерфейса на БИС КР580ИК51 универсального синхронно-асинхронного приёмопередатчика (УСАПП).

И
сполнительная программа МКП-1 обеспечивает последовательный обмен данными в режиме полной дуплексной передачи со скоростью 9600 бод в 12-битном формате, показанном на рисунке 19.

С центральной УВК ЭВМ можно осуществить следующие операции:

• запись информации в память микроконтроллера,

• прием информации от микроконтроллера,

• изменение режима работы микроконтроллера,

• выполнение микроконтроллером команды, переданной ему с центральной УВК ЭВМ.

С микроконтроллера можно осуществить вывод информации из микроконтроллера в центральную УВК ЭВМ, режим обмена состоит из трёх этапов:

• установление информационной взаимосвязи УВК ЭВМ и микроконтроллера,

• передача или приём информации,

• выход из обмена в исходное состояние.

17.1. Передача информации микроконтроллеру по инициативе от центральной УВК ЭВМ.

Установление информационной взаимосвязи по инициативе управляющей УВК ЭВМ осуществляется в такой последовательности:

1. От управляющей УВК ЭВМ микроконтроллеру передаётся один из кодов режима обмена. Коды режимов обмена приведены в таблице 9.

Таблица 9.

1. Обнаружив код режима обмена, микроконтроллер ретранслирует его в управляющую УВК ЭВМ, и переходит к выполнению исполнительной программы обмена. Учитывая, что при работе в автоматическом режиме по программе микроконтроллер опрашивает наличие кода режима обмена только по завершении выполнения текущей команды, то время реакции микроконтроллера на запрос от УВК ЭВМ определяется временем выполнения одной команды и для основных команд не превышает 1,5 мкс, однако, при выполнении команд «ОЖ1», «ОЖ0», «Т» это время зависит от окончания выполнения соответствующей операции технологическим оборудованием. В остальных режимах работы (кроме автоматического) время реакции микроконтроллера не превышает 1,5 мкс.

2. Поступление в УВК ЭВМ неискажённого ретранслированного кода обмена свидетельствует об установлении информационной взаимосвязи. УВК ЭВМ переходит к выполнению управляющей программы обмена.

17.2. Инициализация передачи информации в центральную УВК ЭВМ по инициативе микроконтроллера.

Характеристики

Список файлов книги