МП жүйесіндегі енгізу-шығару

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 24 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ
МИНИСТРЛІГІ
М.ӘУЕЗОВ атындағы ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
Автоматтандыру, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ және
БАСҚАРУ кафедрасы

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС
пәні Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар
мамандығы: Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар
тақырыбы: МП жүйесіндегі еңғізу-шығару

Жұмыс ____________
Бағасы
Бағасына қорғалды
___ ___________ 2015_ж.

Комиссия
____________
қолы, аты - жөні

____________
қолы, аты - жөні

Норма бақылау:
______________________
қолы, аты - жөні

Орындаған
Студент ________________________
Тобы _______________-
_______________________
қолы, аты - жөні,

Жетекші _____________________
қолы, аты - жөні,

Шымкент 2015 ж.
Ф.7.05 - 04
М.О. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті
Автоматтандыру, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ және
БАСҚАРУ кафедрасы

Бекітемін
Кафедра меңгерушісі
Исмаилов С.Ө. т.ғ.к., доцент
___________ 2015ж.
Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар
пәні бойынша курстық жұмыс
ТАПСЫРМА № 4
Студент тобы
Жұмыс тақырыбы: МП жүйесіндегі еңғізу-шығару
Бастапқы мәліметтер жоқ

№
Курстық жұмыстың мазмұны
Орындау мерзімі
Салыстырмалы көлемі (парақ саны)
1
Кіріспе
2 апта
1-2
2
Енгізу-шығаруды ұйымдастыру
5 апта
6-7
3
Үзу бойынша енгізу-шығару
10 апта
8-9
4
Жадыға тікелей енуді қолдануымен енгізу-шығару
14 апта
8-9
5
Қолданылған әдебиеттер

1-2

№
Графикалық бөлімнің мазмұны
Орындау мерзімі
Парақ саны
Формат

Әдебиет:
1. Б.С. Есмағамбетов. Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар пәні бойынша әдістемелік нұсқау
2. Есмағамбетов Б.С. Цифрлық құрылғылары және микропроцессорлар. Оқу құралы. Шымкент: Нұрлы бейне баспасы, 2010, 184с
3.Есмағамбетов Б.С. Басқару жүйелердргі микропро-цессорлық кешендер. Оқу құралы. Шымкент: Әлем баспасы, 2013, 236с
Тапсырманың берілген күні _________, жұмысты қорғалған күні ______
Жұмыстың жетекшісі: _______________________
(аты - жөні, қолы)
Тапсырманы орындауға қабылдаған ____________________________
(күні, студенттің қолы)

Ф.7.04 - 06
Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі
М.О. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті

Ақпараттық технологиялар және энергетика жоғары мектебі
Автоматтандыру, телекоммуникация және басқару кафедрасы

Бекітемін
Кафедра меңгерушісі
Исмаилов С.Ө. т.ғ.к., доцент
_________________2015ж.

Курстық жұмыс қорғау
Хаттамасы № 4

пәні: Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар

студент ___________________ тобы _________________-
(аты - жөні)
Курстық жұмыс тақырыбы МП жүйесіндегі еңғізу-шығару
Қорғау кезінде келесі сұрақтарға жауап алынды:
1. ___________________________________ ____________________________
2. ___________________________________ ____________________________
3. ___________________________________ ____________________________

Курстық жұмысты орындау кезінде алынған балл (60 мүмкіндіктен) _______, қорғау бағаланды (40 мүмкіндіктен ) __________ балл.
Сомалық баллы ____________
Жұмыстың бағасы ____________
Курстық жұмыстың жетекшісі ___________________

Комиссия мүшелері _________________________

Комиссия мүшелері _____________________________

Қорғау күні ___________________________2015ж.

Аннотация

Соңғы кезде өндірістік технологиялық процестерінде қолданылатын машиналар мен жабдықтардың көбісінде басқару әрекеттері цифрлық аппаратурамен жүзеге асады. Басқаруды бір мақсатқа бағытталған ақпараттың өзгеруі деп қарастырғанда, мұндай аппаратура микропроцессордың ақпарат өңдейтін мүмкіндігін пайдаланады. Осы тұрғыдан қарағанда, курстық жұмысында қарастырылған мәселелер ақпараттың микропроцессорларға енгізетін, қабылданатын, сақталатын, түрлендірілетін, өзгертілетін және таратылатын әдістері мен өңдеуіш құрылғылардың жұмыс істеу принциптерімен танысуға жол ашады.
Курстық жұмысында микропрцессорлық жүйедегі еңгізу-шығару мәселелері қарастырылған. Оның ішінде енгізу-шығаруды ұйымдастыру, үзу бойынша енгізу-шығару, жадыға тікелей енуді қолдануымен енгізу-шығару.
Көлемі 32 бет, 1 кесте, 17 сурет, 7 әдебиет қолданылған.

Мазмұны

Нормативтік сілтемелер 6
Пайданылатын қысқартулар мен белгілер 7
Кіріспе 8
1. Енгізу-шығаруды ұйымдастыру 9
2. Үзу бойынша енгізу-шығару 15
3. Жадыға тікелей енуді қолдануымен енгізу-шығару 23
Пайдаланылған әдебиеттер і 32

Нормативті сілтемелер

Белгілер
Атауы
ВСН 205-84
Технологиялық процестерді автоматтындыру жүйесінің электр құрылғыларының жобалау бойынша нұсқаулық
ГОСТ 2.708-81
Сандық және есептік техниканың электр схемаларын орындау ережесі
ГОСТ 2.755-87
Сызбадағы шартты графикалық белгілер.коммутациялық және байланыс желілер.
ГОСТ 2.754-72
Шартты шрафикалық электр құрылғылары және жоспардағы сымдар.
ГОСТ 2.601-95
Эксплуатациялық құжаттар (ЕСКД)
ФС ОҚМУ 4.6-002-2004 СМК
Оқу құжаттарын рәсімдеу ережелері. Графикалық құдаттарға қойылатын жалпы талаптар.
СНиП 3.05.07-85
Автоматтандыру жүйесі.
ПТҚ
Тұтынушылардың электр құрылғыларын техникалық пайдалану ережесі.
ТҚЕ

Тұтынушылардың электр құрылғыларын пайдалану кезінде техникалық қауіпсіздік ережелері
ВСН-329-78
Бақылау аспаптарының және автоматтаедыру құралдарын монтаждау мен жөндеу кезінде техникалық қауіпсіздігі бойынша нұсқаулық

Қолданылған қысқартулар мен белгілер

АШ-адрес шинасы
БсШ - басқару шинасы
БШ - берілгендер шинасы
ЖТЕК- жадыға тікелей ену контроллері.
АЦТ - аналогты-цифрлық түрлендіргіш
МП - микропроцессор
ҮС - үзуге сұраныс
Б.Сұр - Берілгендерге сұраныс
Б.Сен - Берілгендер сенімді
ҮР - үзуді растау

Кіріспе

Тақырыбының өзектілігі.
Курстық жұмыстың өзектілігі тақырыб бойынша қарастылылған мателиалдардың микропроцессорлық техникада пайдалуымен анықталады.
Курстық жұмыстың мақсаттары мен міндеттері микропроцессорлық техникадағы пайдаланатын құрылғыларды қолдану принциптеріне негізделеді.
Практикалық қажеттілігі.
Курстық жұмыстың практикалық қажеттілігі қарастырылған принциетері, құрылымдық схемалары, сипаттамалары әр-түрлі цифрлық техникада қолдану мұмкіндіктерімен анықталады.
Курстық жұмыстың мазмұны тапсырманың және әдістемелік нұсқаудың талаптарына сәйкеседі [1].

1. Енгізу-шығаруды ұйымдастыру.

Берілгендермен алмасу екі түрге бөлінеді- синхронды және асинхронды [2,6,7].
Берілгендермен синхронды алмасу.
Берілгендермен синхронды алмасу деп-МП-ға қатысты енгізу-шығару құрылғысы синхронды жұмыс істеуін айтамыз [2,6,7]. Берілгендермен синхронды алмасу егер құрылғылар жеткілікті жылдам жұмыс істейтін болса ғана орындалады.
1-суретте енгізу-шығару порттарының типтік сұлбсы келтірілген. Порттарға МП оларды басқа порттардан ажырата алатын 8-разрядты адрес берілген. Енгізу порты мен шығару портының адресі бір болса да, олар басқару шинадағы (БсШ) Енгізу және Шығару сигналдарымен ерекшеленеді. Енгізу- шығару бұйрықтарын орындағанда АШ-ң 8 кіші разрядына бұйрқтың екінші байтында көрсетілген порт адресі беріледі. ЖӘНЕ (И(&)) операциясын орындайтын арнайы сұлба берілген порт адресін анықтайды. Бұл сұлба кірістері АШ-ң 8 кіші линияларына (жолдарына) жалғанған.

Сурет 1 - Берілгендермен синхронды алмасудың сұлбалық-техникалық орындалуы.
Синхронды енгізу.
Енгізу портының сыртқы құрылғыдан ақпарат келіп түсетін 8- разрядты регистрі бар. Бұл регистрдің шығыстары берілгендер щинасына (БШ) 8 үшстабильді қалыптастырғыштар арқылы қосылған. Бұл қалыптастырғыштарды оқуға рұқсат сигналы Таңдау сигналы мен Енгізу басқарушы сигналының логикалық көбейту нәтижесі болып табылады.
1. Адрес шинасына енгізу портының адресі келіп түседі. Дешифратор (суретте И сұлбасы) шығысында Таңдау (S) активті (белсенді) сигналы пайда болады.
2. Басқару шинасында Енгізу белсенді сигналы келіп түседі.
3. И сұлбасының шығысында енгзу портының Q7...Q0 шығыстарын берілгендер шинасының D7...D0 линияларына қосатын белсенді сигнал пайда болады. Берілгендер шинасында сыртқы ортаның берілгендері Енгізу сигналы белсенді болған уақытта ғана болады.
МП Енгізу сигналын алып тастағанда енгізу портының Q7...Q0 шығыстары мен берілгендер шинасының арасындағы байланыс үзіледі.
Енгізу порты берілгендерді Енгізу белсенді сигналы бар кезде ғана берілгендер шинасына бере алады.

Синхронды шығару.
1. Адрес шинасына шығару портының адресі келіп түседі.
2. Дешифратор шығысында (суретте И сұлбасы) Таңдау (S) белсенді сигналы пайда болады.
3. Аккумулятордан берілгендер шинасына сан шығарылады. Берілгендер 8-разрядты регистр- бекіткіштің D7...D0 кірістерінде орналасқан.
4. Басқару шинасына И сұлбасына келіп түсетін Шығару белсенді сигналы беріледі. Нәтижесінде Жүктеуге рұқсат сигналы қалыптасады.
Ақпарат шығару портының Q7...Q0-да пайда болады.
Шығарылған берілгендер келесі берілгендер шығарылғанша шығару портының Q7...Q0 - да сақталады.

Асинхронды (шартты) енгізу-шығару.
Бұл алмасу әдісі құрылғы процессорға қатысты асинхронды жұмыс істеген жағдайда қолданылады [3,6,7]. Мысалы, егер енгізу құрылғысы АЦТ болса, онда АЦТ-ті іске қосқаннан кейін оның шығысында МП-ға енгізетін берілгендер пайда болады, бірақ бұл берілгендер МП жұмысымен ешқандай байланыспаған. Сондықтан сыртқы құрылғы мен МП-ң жұмыс істеу моменттерін келістіру мәселесі табылады. Олай болмағанда, енгізу кезіндегі тапсыруда белілгендер әлі дайын болмау мұмкін, ал шығару кезінде- сыртқы құрылғы алдыңғы берілгендерді алып үлгермей жатып мүмкін.
МП және сыртқы құрылғы арасындағы берілгендермен асинхронды алмасу үш операциядан тұрады:

Іске қосу не программамен , не сыртқы құрылғының өзімен анықталатын уақыт мезеттерінде МП-мен іске асатын жағдайларды қарастырайық.

1) Құрылғыны программа іске қосады. Сыртқы құрылғы МП-дан сигнал алып, енгізу портына келесі ақпаратты шығарады немесе шығару портынан сөз қабылдайды. Кейін программашыға (программистке) алдын-ала белгілі және құрылғыдағы әрекетті аяқтауға жеткілікті бірер уақыттан кейін, программа портпен қайта хабарласады. 2-суретте программа мен құрылғыны триггерлер көмегімен іске қосу сигналдарын қалыптастыру варианты көрсетілген (шығару құрылғысы үшін OUT PORTZAP бұйрығымен және енгізу құрылғысы үшін IN PORTZAP1 бұйрығымен).

Сурет 2. Құрылғыны триггерлер көмегімен іске қосу

Әрекет аяқталған соң құрылғы сәйкес триггерді нөлге түсіру сигналын береді.
2) Құрылғыдағы әрекет құрылғының өзімен іске қосылсын, ал бұл кезде прогрмма құрылғыдағы әрекеттің аяқталғандығы туралы және келесі берілгендерді беруге дайындығы туралы ақпаратты қабылдасын.
Бұл жағдайда программа құрылғымен орнатылатын порт дайындығының белгісін және разрядтары құрылғыға қатысты шарттарды сипаттайтын қалып- күй портын қолданады. Енгізу-шығару қосымша программасында қандай да бір порт арқылы алдымен сәйкес қалып-күй портының ақпаратын енгізу және дайындық битін тексеру арқылы құрылғының дайындығы анықталады.

Met: IN portst;
ANI maskvv; дайындық маскасын саламыз.
JNZ met; егер құрылғы дайын болмаса, ол тағы да сұранады.
IN portvv; берілгендерді енгізу.

Өмірде құрылғы программамен іске де қосылады, тексеріледі де.
(3. сур. қара)

Сурет 3. Құрылғыны программа көмегімен іске қосу

Квитирлеу арқылы енгізу-шығару.
Алмасу сұлбасы мен сәйкес уақыттық диаграмма 4-суретте келтірілген.

Сурет 4. Алмасу сұлбасы және уақыттық диаграмма
Мұндай енгізу-шығару кезінде (жоғарғы суретті қара) қабылдағыш Берілгендерге сұраныс (Б.Сұр) сигналын, ал ақпарат көзі берілгендерді ғана емес, Берілгендер сенімді (Б.Сен) сигналын да береді.
Қабылдағыш Берілгендер сенімді сигналын алысымен берілгендерді оқып, Берілгендерге сұраныс сигналын алып тастайды.
Берілгендерге сұраныс сигналы өшкеннен кейін ақпарат көзі берілгендердің алынғандығын түсінеді де, берілгендер мен Берілгендер сенімді сигналын алып тастайды.
Квитирлеу арқылы берілгендерді енгізуді қарастырайық.
Төмендегі суреттерде квитирлеу арқылы берілгендерді енгізудің түсінікті сұлбалары келтірілген.

Сурет 5. Квитирлеумен берілгендерді енгізу

Сурет 6. Квитирлеумен берілгендерді енгізу

2. Үзу бойынша енгізу-шығару.

Үзу жүйесі енгізу-шығаруды ұйымдастырудағы болатын кемшіліктердің алдын алуға арналған [4,6,7].
МП-ң үзуге сұраныс (ҮС) сигналы бар. Бұл МП әрбір орындалған бұйрық соңында тексеретін дайындық битінің қандай да бір эквиваленті.

ҮС сигналын алысымен МП жүріп жатқан бұйрықты орындауды тоқтатуды да, ҮС берген құрылғы нөмірін анықтап, басқаруды осы құрылғыға қызмет көрсету қосымша программасына береді. Дәлірек айтқанда, ҮСұр сигналын алу кезінде МП жүріп жатқан программаны орындауды тоқтатып, ішкі регистрлердің қалыптарын сақтайды да, сұраныс жасаған құрылғымен ақпарат алмасу қосымша программасына көшеді. Үзуді өңдеуге қызмет көрсету қосымша программасы қайту бұйрығымен аяқталады. Одан кейін үзілген программаны орындау жалғасады.
КР 580 процессоры үшін RST n бұйрығы қолданылады, мұндағы n 0-ден 7-ге дейінгі мәндерден болады.

RST 2 бұйрығын орындау мысалында түсініктеме берейік. Бұл бұйрықты орындау кезінде жадыдан бұйрық коды бұйрықтар регистріне келіп түседі, сосын бұл код барлық бірліктері (өзгеріссіз қалатын үзу номері бар разрядтардан басқа) нөлдермен алмастырылатын адреске түрленеді (7-суретті қара). Бұл адрес бұйрықтар санағышына жазылады да, МП қосымша программаға көшетін адреске айналады. Бұл кезде, үзілетін программаның келесі бұйрығының адресінің мәні БС-нан стекте сақталады.

Сурет 7. RST бұйрықты орындау мысалы

Адрестері RSTO-RST7 бұйрық кодтарынан қалыптасатын бастапқы жады ұяшықтары келесі адрестерде орналасады: RSTO үшін 0000h, RST1 үшін 0008h, RST2 үшін 0010h, RST3 үшін 0018h, RST4 үшін 0020h, RST5 үшін 0028h, RST6 үшін 0030h, RST7 үшін 0038h.
Программалық үзуді жадыдан оқудың уақыттық диаграммасы 8-суретте келтірілген.

Сурет 8. Программалық үзуді жадыдан оқудың уақыттық диаграммасы

БС-нан АШ-на RST 2 бұйрығының адресі беріледі.
БсШ-на Жадыны оқу бұйрығы беріледі.
Жады ұяшығының ақпараты оқылады да, RST 2 (11010111) коды БШ-нан бұйрықтар регистріне бекітіледі.
ҮС сигналы бойынша RST 2 бұйрығының кодын МП-ң бұйрықтар регистріне беру әдісін қарастырайық (9-сурет).

Сурет 9 - Бұйрық кодын бұйрықтар регистріне жіберу алгоритмі.

Құрылғының алмасуға дайын кезінде сыртқы құрылғы интерфейсі Құрылғы алмасуға дайын сигналын беріп, ҮС сигналын қалыптастырады. Бұл сигналды алысымен МП басқару шинасында (БсШ) берілгендер шинасынан (БШ) ақпаратты микропроцессор өз бұйрықтар регистріне жазып алатын үзуді растау (ҮР) сигналын қалыптастырады (10-сурет). Мақсат- осы мезетте БШ-да RST 2 бұйрығының коды болуы керек.

Сурет 10. Уақыттық диаграмма

Берілгендер шинасында RST2 бұйрығының коды қалыптасуының варианты 11-суретте келтірілген.

Сурет 11. RST2 бұйрығының кодын қалыптастыру

Үзуге қызмет көрсету алгоритмі 12-суретте келтірілген.

Сурет 12. Үзулерге қызмет ету алгоритімі
Енді бірнеше СҚО...СҚ7 сыртқы құрылғылар ҮС0...ҮС7 беруі мүмкін болған жағдайды қарастырайық. Бұл үзуге сұраныстар НЕМЕСЕ (ИЛИ) сұлбасы бойынша бірігеді және МП-ға беріледі (13-суретті қара). Демек, процессор қосымша программаға ауысады. Бұдан әрі МП бұл қосымша программада ҮС берген құрылғыны идентификациялайды, мысалы, келесі түрде:

Сурет 13 - Бірнеше сыртқы құрылғылардан үзуге сұраныс
Барлық сыртқы құрылғылар дайындық битін қалыптастырады. Қалып-күй портын сұрай отырып, МП программалық поллингті қолданып (мысалғы үшін), құрылғылардың қайсысына қызмет көрсету керектігін біледі.

Программалық полллинг (сұрастыру) [8,10].
Үзуге қызмет көрсету қосымша программасында төменде келтірілген алгоритм орындалады.

Программалық поллинг артықшылығы- оның қосымша ақпараттық құралдарды дерлік қажет етпейтін орындалу қарапайымдылығы. Программалық поллиннгтің негізгі кемшілігі- барлық құрылғыларды, тіпті қызмет етуді қажет етпейтіндерін де, сұрастыруға кететін айтарлықтай үлкен уақыт болып табылады. Бұл МП уақытын жоғалтуға және оның үзуге сұранысқа реакциясын баяулатуға алып келеді.
Егер программалық поллинг қанағаттандырмаса, онда векторлық үзу қолданылады. Векторлық үзуді орындаудың 3 жолы бар:
1) аппараттық поллинг
2) приоритеттер шифрлаушыны қолдану
3) үзуге қызмет көрсетудің бірінші бұйрығын беру
Іске асырудың әр жолын жеке қарастырайық.

Аппараттық поллинг.
Аппараттық поллинг кезінде [5,6,7] сыртқы құрылғылардың үзу сұлбалары, үзуші құрылғыны идентификациялау мақсатында МП автоматты сұрастыру жүргізе алатындай, МП-ға приоритеттік тізбек түрінде бірігеді (14-суретті қара). ҮС сигналын алысымен, МП тізбектей барлық құрылғылар арқылы өтетін ҮР линияларда сигнал қалыптастырады. ҮР сигналы тізбектен өтуі кезінде құрылғылардың дайындық триггерлерінің қалыптары тексеріледі. Егер құрылғы үзуді талап етпесе, онда ҮБ сигналы үзуші құрылғы кездескенше келесі құрылғыларға өте береді. Демек, құрылғы приоритеттігі ҮР линия бойынша МП-ға жақындығымен анықталады. ҮР сигналын алысымен, үзуші құрылғы берілгендер шинасымен осы құрылғының үзуіне қызмет көрсету қосымша программасының бастапқы адресімен бірмәнді сәйкестігі бар өз адресін (вектор) береді.
Артықшылықтары: Жүйе реакциясы жылдамдатылған, өйткені дайындық битін тексеріп қажеті жоқ.
Кемшіліктері: Құрылғы приоритеттігі аппаратты түрде (яғни, қатаң) бекітілген. ҮР линия бойынша МП-ға жақын орналасқан құрылғы приоритеттігі үлкен. Бұл кемшіліктің приоритеттер шифраторды ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.