90531_ctsu_sui_5

Лекция 5
2.8 Микропрограммное управление ходом вычислений.
CR1
G
+1
CT2
EEPROM
CR2
RST
A
R
Y
5
ACOP
AB
AA
6
6
K
4
25
RAM
CU
ALU
3
27
SHL
A
B
OF
ALU
25
Рисунок 2.8.1 – Архитектура цифрового сигнального процессора К1813ВЕ1
25
9
C
SW
IN0
IN1
SW
DAC
CMP
AMP
IN2
OUT0
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
IN3
C1
C2
Uref
Рисунок 2.8.1 – Архитектура цифрового сигнального процессора
К1813ВЕ1
1
Лекция 5
Архитектура цифрового сигнального процессора
Выбор канала
и
запоминание
Uвх
Шаг 1
Аналоговоцифровое
преобразование
Uвх=>DAR
Шаг 2
9
Цифровая
обработка
сигнала
Шаг 3
25
Вывод кода в
ЦАП (DAC)
ЦАП
Шаг 4
Вывод в
заданный
канал
Шаг 5
Рисунок 2.8.3 - Типовая последовательность шагов алгоритма
цифровой обработки сигнала
Общая характеристика процессора.
КМ1813ВЕ1-однокристальная ЭВМ с встроенным
перепрограммируемым ПЗУ программы с УФ стиранием и аналоговым
устройством ввода-вывода. Кристалл выполнен по n-МОП технологии и
помещен в металлокерамический, 28-выводный корпус (2121.28-6).
2
Лекция 5
2.9 Управление цифровой частью процессора. Реализация операции
умножения на постоянный коэффициент
Таблица 2.9.1 Коды операций, выполняемых сдвигателем
Цифровая часть сигнального процессора
К1813ВЕ1 состоит из трех управляемых
блоков: двухпортового ОЗУ,
аппаратного сдвигателя SHL
и арифметико-логического устройства
ALU
Обозначе
ние
операции
L02
Код
операци
и
1101
Сдвиг
числа
L01
1110
21
R00
1111
20
R01
0000
2-1
R02
0001
2-2
…
…
…
R09
1000
2-9
R10
1001
2-10
R11
1010
2-11
R12
1011
2-12
R13
1100
2-13
22
3
Лекция 5
2.10 Управления аналоговой частью процессора. Реализация аналогоцифрового преобразования
Управление аналоговой частью выполняется заданием кода операции в
поле ACOP микрокоманды. Пятиразрядное поле ACOP позволяет
задать 32 различные команды.
Команды OUT(P), Р = 0 … 7 управляют выходным аналоговым
переключателем и позволяют вывести выходное напряжение DAC
на выход с требуемым номером Р.
Команды CND(N), N = 0 … 8 , задают выполнение условной
команды в цифровой части по биту N цифро-аналогового
преобразователя.
Команда NOP задает пропуск выполнения команды в
аналоговой части.
Команда END задает конец программы.
4
Лекция 5
2.11. Микропрограммная реализация регистрового способа вычислений.
Распараллеливание вычислений
X
X1
RG
:6
D
Q
C
X2
RG
D
X3
RG
D
Q
C
C
X4
RG
D
Q
Q
C
X5
RG
D
X6
RG
D
Q
SM
Q
C
C
T
SM
SM
SM
SM
Y
Рисунок 2.11.1 Схема вычисления сглаженного значения сигнала
Для сглаживания сигнала выполняется усреднение:
у(m) = (x1(m)+x2(m)+x3(m)+x4(m)+x5(m)+x6(m))/ 6 ,
где: х1(m), …, x6(m) – шесть последовательных отсчетов входного сигнала.
Ниже приведена часть текста программы работы цифрового сигнального процессора :
№ ячейки
ACOP
0
IN(1)
0
0
R00
LDA
1
IN(1)
0
0
R00
LDA
AB AA
K
ALF
Комментарий
Ввод
аналогового сигнала
5
Лекция 6
2.12 Программное управление ходом вычислений.
Архитектура учебного микроконтроллера
16
EEPROM
16
16
8
RAM
8
8
PC
8
DPL
DPH
DPTR
P0
.
.
.
8
8
8
SP
P0.7
P0.6
P0.0
8
RAR
8
8
P2
.
.
.
8
P2.7
P2.6
P2.0
8
ALU
Управление
8
8
8
8
8
ALE
ROM
Р
Reset
P1.7
P1.6
P1.0
CU
EA
.
.
.
B
ACC
PSEN
P1
8
8
Timer 0
TL0 TH0
Timer 1
TL1 TH1
IP
IE
UART
SBuf
8
8
P3
.
.
.
P3.7
P3.6
P3.0
Рисунок 2.12.1 Базовая архитектура
микроконтроллеров
семейства MCS-51
XTAL1
G
XTAL2
6
2.13. Программная реализация табличного способа
вычисления
Вычисления значения нелинейной функции выполняется с помощью 5
команд и требует 12 мкс времени при реализации программы на типовом
контроллере MCS-51 с частотой кварцевого резонатора 12 МГц.
ROM1
X 12
8
7
11
A
4
Ki
4
SUM
Q
x
8 Y
ROM2
A
Q
7
Рисунок 2.13.1 - Схема
аппаратной реализации
табличного вычислителя
в рассматриваемой схеме реализованы вычисления по следующим
уравнениям:
X = Xi + ∆х,
Y = f( Xi ) + Ki * ∆х ,
где: f( . ) - заданная нелинейная функция.
7
2.13.2. Реализация генератора функции времени
Для примера: необходим генератор задающего воздействия
y = sin ( w*t) ,
частота воздействия 10 Гц, т.е. w = 62,8 1/с.
G fк
+1 CT2
A
Q
R
ROM
7
N
10
Q
Y
Рисунок 2.13.2 - Генератор
функции времени
для задания периода квантования сигналов используется механизм
обработки прерываний таймеров, а программа генерации значений
функции пишется, как программа обработки прерывания одного из
таймеров.
8
Реализация генератора функции времени
Начало
Инициализация
Требование
прерывания ТС0
Запрет
прерываний
Установка режима
таймера 0
Запрет
прерываний
Обработка
прерывания
Чтение Y=f(x) из
буфера
Вывод Y
Запись
периода
прерывания TС0
N
100
N=0
N=N+1
N=0
Разрешение
прерываний
Разрешение
прерываний
RTI
Различные
сервисные
программы
Основная
задача
Рисунок 2.13.3 - Структура программы генератора функции времени 9
2.14 Программная реализация регистрового способа
вычисления
Пусть необходимо реализовать устройство, вычисляющее среднее
значение по четырем последовательно измеряемым значениям входной
переменной х(n):
y(nТ) = [x(nТ-T) + x(nТ-2Т) + x(nТ-3Т) + x(nТ-4Т)]/ 4,
где: n - дискретное время, Т - заданный период квантования сигнала
во времени.
8
X(nT)
X1(nT)
RG
8
D
8
Q
SM
X2(nT)
Q
8
RG
8
RG
D
D
RG
D
Q
X3(nT)
C
C
C
8
Q
X4(nT)
9
SM
Y(nT)
8
10
:4
C
T
SM
9
Рисунок 2.14.1 - Схема устройства, аппаратно реализующего
регистровый способ вычислений
10
Программная реализация регистрового способа
вычисления
Начало
Инициализация
Запрет
прерываний
Кофигурирование
линии P3.2 на
ввод сигнала Int0
Запись
вектора
прерывания Int0
Разрешение прерываний Int0
Разрешение
прерываний
Требование
прерывания Int0
Запрет
прерываний
Чтение x(nT)
через порт Р1
Синхронный ввод
и обработка
информации
Вывод Y(nT) через порт Р2
Обновление
информации в регистрах
Вычисление нового
значения Y
Разрешение
прерываний
Различные
сервисные
программы
RTI
Асинхронный
процесс
Рисунок 2.14.2 - Блок-схема программы, реализующей регистровый способ вычислений.11
Цифровая техника систем
управления
В.И. Бойков,
С.В. Быстров,
В.В. Григорьев
Учебное пособие
12