WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 |

«К.Г. МАНУШАКЯН ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ТЕЛЕМАТИКИ. КУРС ЛЕКЦИЙ ПО МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКЕ. ЧАСТЬ 1 Учебное пособие Утверждено в качестве учебного пособия редсоветом МАДИ (ГТУ) ...»

-- [ Страница 1 ] --

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

К.Г. МАНУШАКЯН

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ТЕЛЕМАТИКИ.

КУРС ЛЕКЦИЙ ПО МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКЕ.

ЧАСТЬ 1

Учебное пособие

Утверждено в качестве учебного

пособия

редсоветом МАДИ (ГТУ) Москва 2007 УДК681.5:004.382.7 ББК32.965:32.973.26-04 К.Г. Манушакян Технические средства телематики. Курс лекций по микропроцессорной технике. Учебное пособие.- М.: МАДИ (ГТУ), 2007 – 23с.

Рецензенты:

А.М. Васьковский - д.т.н., проф. кафедры автоматизированных систем управления МАДИ (ГТУ).

А.Ф. Тихонов - к.т.н., проф. кафедры электротехники и электропривода МГСУ МИСИ.

В учебном пособии даны основные понятия электроники, такие как: жесткая и гибкая логика, структура микропроцессорных систем.

Приведена классификация микропроцессорных систем, факторы, влияющие на их быстродействие. Пособие предназначено для студентов, изучающих телематику, а также курс микропроцессорных систем управления.

© Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет), Введение Изучение интенсивно развивающейся и наукоемкой предметной области, такой как микроэлектроника и микропроцессорная техника - задача интересная и сложная, требующая постоянного совершенствования, пополнения получаемых знаний и знакомства со смежными научно-техническими областями. В связи с широким применением электронных систем управления и с целью эффективного решения любых прикладных задач современный специалист, профессионально связанный и не связанный с вычислительной техникой, должен иметь не только элементарное представление об основных понятиях построения современных электронных систем, но и иметь адекватное представление о состоянии и перспективах развития элементной базы.

Развитие компьютерной техники - наивысшего достижения электроники - последнее десятилетие шло такими шагами, что на сегодняшний день практически невозможно представить ни одну сферу жизни, где бы не применялись микропроцессоры (МП): от персональных компьютеров - до управления сложнейшими технологическими процессами, от управления бытовыми стиральными машинами и сотовыми телефонами - до проектирующих рабочих станций и многопроцессорных супер-ЭВМ.

За чуть более чем четверть вековую историю микропроцессоры прошли поистине гигантский путь.

Первая микросхема МП, выпущенная фирмой INTEL в 1971 г., работала на тактовой частоте 108 кГц, содержала 2300 транзисторов, выполнена была по 10 мкм технологии и стоила около 200 долларов. Одна из последних модификаций микросхемы INTEL PENTIUM-4 выполнена по 0,09 мкм технологии, имеет 140 миллионов транзисторов внутри кристалла полупроводника размером 87кв.мм.

Сравнение вышеприведенных данных подтверждает и образная оценка успехов микропроцессорной индустрии, данная основателем и председателем совета директоров фирмы INTEL Гордоном Муром (Gordon Moore): «Если бы автомобилестроение эволюционировало со скоростью полупроводникововой промышленности, то сегодня «Роллс-ройс» стоил бы 3 доллара, мог проехать полмиллиона миль на одном галлоне бензина, и было бы дешевле его выбросить, чем платить за парковку».

Не трудно понять, что и на сегодняшний день компьютеризация является одним из главных направлений научно-технического прогресса и концентрированным его выражением. В МП воплощены самые передовые достижения инженерной мысли, и от того, в какой степени насыщены вычислительной техникой самые различные отрасли производства, зависит не только экономический, но и военный потенциал страны.

1. Лекция 1. Основные определения и понятия микропроцессорной техники Ключевые слова: жесткая логика, гибкая логика, микропроцессор, микропроцессорная система, шина, память, устройства ввода-вывода.

1.1. Жесткая и гибкая логика Прежде, чем рассматривать микропроцессорную систему, рассмотрим электронную систему вообще.

Электронная система – это любой электронный узел, блок или прибор, производящий обработку входных сигналов и выдачу выходных (Рис. 1.1).

Рис. 1.1. Электронная система жёсткой логики В качестве входных или выходных сигналов при этом могут использоваться: аналоговые сигналы, одиночные цифровые сигналы, цифровые коды, последовательности цифровых кодов. Внутри системы может производиться хранение, накопление сигналов (или информации) и их обработка. Если система цифровая, то входные аналоговые сигналы преобразуются в последовательность кодов с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а выходные аналоговые сигналы формируются из последовательности цифровых кодов с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Характерной особенностью традиционных цифровых систем является тот факт, что алгоритм обработки и хранения информации в ней жёстко связан со схемотехникой системы, то есть для конкретно поставленной задачи разрабатывается и реализуется конкретная электронная схема. Любое изменение исходных условий задачи повлечет за собой и изменение её схемотехнического решения, т.е. изменение алгоритма функционирования системы возможно только путём изменения её структуры. Такие схемы называют схемами жёсткой логики.

Таким образом, любая система жёсткой логики представляет собой специализированную электронную систему, разработанную и настроенную на решение одной или нескольких заранее известных задач.



Преимуществом систем жёсткой логики является их высокое быстродействие, так как такие системы никогда не имеют аппаратной избыточности, а скорость выполнения алгоритмов определяется в ней только быстродействием отдельных логических элементов.

Самым большим недостатком цифровой системы на жёсткой логике является тот факт, что при изменении условий задачи схему нужно проектировать и изготавливать заново.

Преодолеть этот недостаток позволяют электронные системы гибкой логики, которые могут легко адаптироваться под любую задачу, перестраиваясь с одного алгоритма на другой без изменения электронной схемы. В таких системах изменение условий влияет только на изменение программы, в соответствии с которой работает система (Рис. 1.2).

Такая система является программируемой (перепрограммируемой). Именно к системе гибкой логики и относятся микропроцессорные системе.

Конечно, аппаратно такая схема может быть избыточна, так как должна функционировать и для решения самой простой, и для решения самой сложной задачи. А решение трудной задачи требует гораздо больше аппаратных средств, чем решение простой.

Рис. 1.2. Электронная система гибкой логики Чем проще решается задача, тем больше избыточность. Такая избыточность ведет, с одной стороны, к увеличению стоимости схемы, увеличению потребляемой мощности, с другой стороны - к существенному уменьшению быстродействия.

Из вышеизложенного можно сделать следующий вывод: системы жесткой логики должны применяться там, где решаемая задача не меняется длительное время, где требуется высокое быстродействие, а алгоритмы обработки информации просты. Системы гибкой логики должны применяться там, где часто меняются решаемые задачи, высокое быстродействие не слишком важно, а алгоритмы обработки информации сложны.

1.2. Микропроцессор и «сотоварищи»

Центральным устройством микропроцессорной системы (МПС) является микропроцессор – тот узел, который производит всю обработку информации внутри системы. Другие устройства МПС выполняют вспомогательные функции: хранение информации (программ и данных), связь с периферийными устройствами. Основным устройством, осуществляющим руководство совместной работой всех внутренних устройств МПС и вспомогательных устройств, является все тот же микропроцессор.

Вообще говоря, микропроцессор можно сравнить с человеческим мозгом, который не только принимает решения, но и руководит работой внутренних органов человека, а также осуществляет его связь с внешним миром посредством органов чувств: слуха, зрения и т.д. То есть вводит информацию извне, обрабатывает ее и управляет дальнейшими действиями «биологической микропроцессорной системы», имя которой – человек.

Следовательно, микропроцессор (МП) можно определить как программно-управляемую электронную схему, предназначенную для обработки цифровой информации, управления процессом этой обработки, а также управления работой устройств, входящих в микропроцессорную систему.

МП может быть реализован (выполнен) на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС).

Микропроцессор, как отмечалось выше, «один в поле не воин». Он работает в совокупности с другими электронными устройствами, тоже выполненными в виде БИС, которые обеспечивают связь МП, образно говоря, с «внешним миром», т.е. с периферийными устройствами. Эти дополнительные БИС вместе с МП функционально образуют так называемую микропроцессорную систему, о которой упоминалось выше.

В отличие от обычных БИС микропроцессор содержит в своем составе управляющие элементы, что позволяет настроить его на выполнение любых (в принципе) функций.

Как уже отмечалось, сам по себе МП еще не способен реализовать переработку информации, т.е. он не может решить ту или иную конкретную задачу. Чтобы решить задачу, его нужно не только соединить с другими устройствами микропроцессорной системы, создав тем самым МПС, но и запрограммировать и обеспечить обмен информацией между МП и этими устройствами. Сами эти устройства, выполненные также в виде БИС, совместно с микросхемой микропроцессора составляют микропроцессорный комплект, то есть набор микросхем, из которых можно составить МПС.

В состав МПС входят следующие взаимосвязанные электронные устройства: один или несколько МП, предназначенных для обработки информации и управления; память - для хранения программ и данных; устройства ввода-вывода - для передачи информации от периферийных устройств к микропроцессору и обратно; а также ряд других устройств, предназначенных для связи МП и «внешнего мира», нацеленных на выполнение четко определенных функций.

Иначе говоря, микропроцессорная система - это сложная электронная схема, выполненная на микропроцессорном комплекте, работой которой управляет микропроцессор. Типовая структура микропроцессорной системы представлена на рисунке 1.3.

Рис. 1.3. Трёхшинная структура микропроцессорной системы Вся информация между устройствами передается по одним и тем же электрическим линиям связи, но в разное время. Причем, передача осуществляется как в обоих направлениях (так называемая двунаправленная передача), так и в одном направлении (однонаправленная передача). При однонаправленной передаче одни устройства выступают всегда в качестве посылающих, а другие всегда в качестве принимающих, при двунаправленной - каждое устройство, подключенное к линиям связи, в какой-то момент может посылать сигналы другим устройствам.

Группы линий связи, по которым передаются сигналы или коды, называются шинами (от англ. BUS).

Информация, передаваемая по шинам, различна по назначению и может представлять собой данные, или адреса, по которым эти данные передаются. Различают три основные шины:

- шина адреса;

- шина данных;

- шина управления.

Вместе эти три шины называются системной шиной. Шина, по которой передаются питающие напряжения – шина питания, – на рисунке не представлена, однако, следует иметь в виду, что без подачи питающих напряжений на соответствующие входы микросхем МПС работать не будет.

Рассмотрим назначение шин МПС.



Pages:     || 2 | 3 |
 

Похожие работы:

«Федеральное агентство по образованию АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОУВПО АмГУ УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой АПП и Э А.Н. Рыбалев 2007 г. Теория автоматического управления УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ для специальности 220301– Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) Составитель: А.Н. Рыбалев, доцент кафедры автоматизации производственных процессов и электротехники АмГУ Благовещенск 2007 г. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники Кафедра теоретических основ электротехники ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Методическое пособие к выполнению лабораторных работ для студентов специальностей Автоматизированные системы обработки информации, Информационные технологии и управление в технических системах, Автоматическое управление в технических системах всех форм обучения Минск 2003 УДК...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ Н.Ю. Иванова, Е.Б. Романова ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА КОНСТРУКТОРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ Учебное пособие Санкт-Петербург 2013 УДК 004.896 Иванова Н.Ю., Романова Е.Б., средства Инструментальные конструкторского проектирования электронных средств Учебное пособие. СПб: НИУ ИТМО, 2013. 121 с. В учебном пособии рассмотрены...»

«Н.С. Кувшинов 744(07) К885 Чертежи электротехнических изделий в приборостроении и энергетике Завальцевать 1 2 Запрессовать 20 3 4 5 M16x0,5-6H 20 Челябинск 2004 Министерство образования и науки Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет Кафедра графики 744(07) К885 Н.С. Кувшинов ЧЕРТЕЖИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ И ЭНЕРГЕТИКЕ Учебное пособие Челябинск Издательство ЮУрГУ УДК 681.327.11(075.8) + 681.3.066(075.8) + 744(075.8) Кувшинов Н. С. Чертежи...»

«Л.И.Иванова, Л.С.Гробова, Б.А.Сокунов, С.Ф.Сарапулов ИНДУКЦИОННЫЕ ТИГЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ Министерство образования Российской Федерации ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет - УПИ Л.И.Иванова, Л.С.Гробова, Б.А.Сокунов, С.Ф.Сарапулов ИНДУКЦИОННЫЕ ТИГЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ Учебное пособие Научный редактор профессор, д-р техн. наук Ф.Н.Сарапулов Издание второе, дополненное Допущено учебно-методическим объединением по профессионально-педагогическому образованию в качестве учебного пособия для...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ СИСТЕМ ЭНЕРГЕТИКИ ИМ. Л.А. МЕЛЕНТЬЕВА МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УЧЕБНО-НАУЧНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР ИрГТУ–ИСЭМ Н.И. Воропай ТЕОРИЯ СИСТЕМ для электроэнергетиков Учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области энергетики и электротехники Новосибирск Наука Сибирская...»

«1 Министерство образования РФ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ ОСНОВЫ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Учебное пособие Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ ЛЭТИ' 2000 2 УДК 681.324:621.391.1 ББК 3973.202 + 388 О- 7 5 Авторы: А.В Горячев, Н.Е. Новакова, А. В. Нисковский, С.В. Полехин. Основы сетевых технологий: Учеб пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ ЛЭТИ, 2000. 64 с. Определяют ся основны е понят ия сет евы х т ехнолог ий, рассматриваются составляющие для построения...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.