Курсовая работа: Разработка электрической структурной, функциональной, принципиальной схем учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

Обычно оценке стоимости интерфейсной лабораторной установки включают затраты на интерфейсные блоки, систему электропитания, конструкции и кабели связи.

Для формирования требований, предъявляемых к лабораторным установкам и стендам, необходимо проанализировать имеющиеся виды интерфейсных лабораторных установок и стендов.

Лабораторный стенд, представленный на рисунке 1.1 предназначен для исследования параллельного интерфейса (ПИ) в ручном режиме.

Лабораторные установки с автоматизированным режимом работы предназначена для автоматизированного выполнения лабораторных работ. Структурная схема представлена на рисунке 1.2 и включает в себя:

- Блок параллельного интерфейса (ПИ).

- Тактовый генератор (ТГ).

- Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

- Контроллер устройства отображения (КУО).

- Устройство отображения (УО).

Недостатком этой лабораторной установки является то, что нет возможности проверить ПИ по отдельным командам, которые необходимы для работы ПИ в отдельных режимах.

Также недостатком является также то, что при пропуске команды, то есть в случае, если не успеть зафиксировать результат, то необходимо начинать процедуру проведения лабораторной работы заново. Также нет возможности выполнения лабораторной работы по этапам, что было возможно в лабораторной установке, рассмотренной выше, следовательно, при сбое системы необходимо программу выполнять заново.

Одним из основных представителей МПК с фиксированным набором команд является К580. [8]

Комплекс предназначен для изучения специфики построения микро-ЭВМ на базе МП БИС с фиксированным набором команд, исследования работы и методов программирования БИС.

Рисунок 1.1 - Структурная схема лабораторного оборудования для

исследования параллельного интерфейса в ручном режиме

Рисунок 1.2 - Структурная схема лабораторного оборудования для

автоматизированного выполнения лабораторных работ

2. Разработка электрической структурной, функциональной, принципиальной схем учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

2.1 Разработка схемы электрической структурной учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

На основе анализа существующих лабораторных установок и стендов, выдвинутых технических требований к учебному комплексу следует, что разрабатываемый учебный комплекс должен иметь универсальную структуру.

Учебный комплекс, имеющий универсальную структуру, позволяет наглядно иллюстрировать работу реальной микропроцессорной системы и состоять из нескольких лабораторных установок. К лабораторной установке с универсальной структурой можно отнести УМПК1810, структурная схема которого представлена на (рисунке 2.1). Данная лабораторная установка позволяет наглядно проследить процессы, протекающие в параллельном интерфейсе, за это отвечает блок параллельного интерфейса (БПИ), а также блок клавиатуры и дисплея (БКД). Наглядно проследить процессы, протекающие в параллельном интерфейсе, способствует подключение блока запоминающих устройств (БЗУ) и блока дешифрации адреса (БДА), что также упрощает схему.

Схема БДА построена таким образом, что сигнал разрешения работы системной магистрали выдается тогда, когда ни на резидентной, ни на канальной магистрали нет устройств, распознавших свой адрес, а также текущий цикл не является циклом обработки прерываний.

В секционируемых микропроцессорных БИС широкое применение получила открытая структура устройства. К такому типу лабораторных установок относится УМПК серии К589. [1]

Секционируемые микропроцессорные БИС представляют собой класс полупроводниковых приборов, позволяющих для каждого конкретного применения строить вычислительные устройства со структурной схемой.

Рисунок 2.1 - Структурная схема лабораторного оборудования

с универсальной структурой серии 1810

Малая разрядность микропроцессорных модулей (обычно 2, 4, 8 разрядов) открывает возможность для одного корпуса БИС формировать большое число информационных магистралей, чем в микропроцессорных комплектах с фиксированной разрядностью. Выведенные на внешние контакты микросхем магистрали секционируемых микропроцессорных БИС дают возможность разработчикам вычислительных устройств реализовать микро-ЭВМ с архитектурой, учитывающей область ее применения.

Устройство управления микро-ЭВМ на секционируемых БИС обычно выполнено в виде самостоятельного блока и может иметь различную структуру в зависимости от решаемых задач. Рабочие программы могут вводиться на языке микроопераций, при этом наилучшим образом учитываются возможности используемых микропроцессорных БИС, однако процесс программирования характеризуется повышенной трудоемкостью.

Для программирования на командном уровне устройство управления должно обеспечить реализацию системы команд и специальных команд управления, осуществляющих работу со стековой памятью и режимом прерывания.

Рисунок 2.2 - Лабораторное оборудование для исследования

микропроцессорных систем серии 589

Структура универсальной конструкции, представленной на (рисунке 2.2), содержит операционный блок (ОБ), представляющий собой 8-разрядный блок обработки данных. Реализован блок на четырех БИС центрального процессорного элемента. Микропрограммное устройство управления (МУУ) входящее в структуру открытой конструкции реализовано на регистрах и обеспечивает последовательность выборки команд в соответствии с алгоритмом решаемой задачи, формирует управляющие коды для операционного блока и совокупность управляющих сигналов, обеспечивающих совместную работу блоков при выполнении команд.

Адресный расширитель (АР) предназначен для формирования 16-разрядной адресной магистрали. Шинный формирователь (ШФ) в свою очередь предназначен для формирования 8-разрядной информационной магистрали.

В данной лабораторной установке, построенной на основе секционируемых БИС МПК серии 589, существует возможность использовать в учебном процессе одни и те же внешние устройства, что и в УМПК580.

Лабораторная установка УМПК589 обладает свойством универсальности, то есть позволяет использовать внешние устройства от УМПК1801, УМПК1810. Программное обеспечение УМПК589 имеет двухуровневую структуру.

Нижний уровень представляет собой микрокоманды, реализующие систему команд однокристального микропроцессора КР580ВМ80. Верхний уровень программного обеспечения представляет собой управляющую программу, обеспечивающую согласованную работу всех блоков микро-ЭВМ процессора KP580BM80. Содержание и структура верхнего уровня программного обеспечения в УМПК589 аналогичны по назначению и содержанию управляющей программе УМПК580. Лабораторные установки, имеющие открытую структуру, обладают свойством универсальности.

К универсальному типу лабораторных установок, реализованных на основе БИС КМ1816ВЕ48, является УМПК1816.