close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

курсак

код для вставкиСкачать
Министерство образования Российской Федерации
Государственное учреждение высшего профессионального образования
"Самарский государственный Технический университет"
Факультет автоматики и информационных технологий
Кафедра "Вычислительная техника"
Курсовой проект
по курсу: "Микропроцессорные системы"
на тему: "Разработка микропроцессорной системы с заданными параметрами"
Выполнил: студент 4 - А - 3
Проверил: Крылов С.М.
Самара 2013
1. Техническое задание Вариант №8
Разрядность ШД - 8-16 двоичных разрядов
Разрядность ША - пропорционально ёмкости ПЗУ
Емкость ОЗУ - 1.5 КБ
Емкость ПЗУ - 4 КБ
Контроллер прерываний - 2 входов
Число параллельных 8-разрядных портов ввода/вывода - 1 шт Число 16-разрядных счетчиков-таймеров - 1 шт.
Число последовательных портов - 2 шт.
Число 7-сегментных светодиодных индикаторов - 3 шт
Число подключенных жидкокристаллических индикаторов - 0 шт
Число подключенных реле РГК-15 - 2 шт
Число входов АЦП - 4 Разрядность АЦП - 6 двоичных разрядов
Диапазон входных напряжений: 0...+5 В.
Быстродействие АЦП - не хуже 40 мкС.
Число выходов ЦАП - 2. Разрядность ЦАП: 8 двоичных разрядов.
Диапазон выходных напряжений - 0...+5 В.
Быстродействие ЦАП - не хуже 30 мкС.
Разработать программы инициализации и подпрограммы обслуживания оборудования.
Содержание
2. Введение
Микропроцессоры и микропроцессорные системы являются в настоящее время наиболее массовыми средствами вычислительной техники.
Микропроцессор можно определить как универсальное цифровое вычислительное устройство с фиксированными разрядностью, быстродействием, уровнями входных и выходных сигналов, реализованное на одной пластинке полупроводникового материала средствами интегральной технологии . Микропроцессорные системы могут в принципе использоваться для реализации любых корректно составленных алгоритмов управления и контроля. Следует особо подчеркнуть, что если разрабатываемая система предполагает в дальнейшем модернизацию, т. е. заведомо не является окончательной, то предпочтение, при прочих равных условиях, следует отдать особому классу микросхем, содержащих на кристалле ,помимо процессорного ядра, матрицу из аналоговых и цифровых блоков микроконтроллеров серии PSoC (Programmable System on Chip). Эти блоки являются функционально законченными узлами (причем каждый из них способен выполнять одну из нескольких возможных функций) и могут соединяться между собой, для выполнения требуемой задачи. Получается, что большая часть обвязки, неизбежно возникающая при проектировании устройств на микроконтроллерах, переносится внутрь кристалла. Во-вторых - более рационально используются внутренние ресурсы. Если в обычных микроконтроллерах неиспользуемые функциональные модули (ШИМ генераторы, таймеры, АЦП, UART, SPI и т.д.) являются просто балластом, то блоки PSoC (из которых строятся модули) могут быть "перепрофилированы" для решения дополнительных задач.В довершение ко всему, межсоединения и индивидуальные настройки блоков не задаются раз и навсегда, а могут меняться в процессе функционирования устройства.
Среди задач, решаемых при проектировании, можно выделить следующие:
1) задачи обработки биомедицинской информации (электрокардиограмм, данных биохимических экспресс-анализов и т. д.);
2) обработка низкочастотных сигналов (до 1-10 кГц) любого происхождения (электромагнитных, акустических, сейсмических и т. п.); 2
3) задачи контроля и управления сравнительно инерционными системами типа станков с ЧПУ, обрабатывающими центрами, участками гибких производств, различными технологическими установками (печами, котлами, реакторами и т. п.), бытовыми электро- и радиоэлектронными приборами и устройствами, различными двигателями;
4) задачи управления и контроля в системах энергораспределения и энергопотребления;
5) задачи, связанные с обслуживанием и функционированием вычислительных систем, в частности, задачи предварительной обработки данных, управления сетями вычислительных систем, реализация персональных и профессиональных компьютеров;
6) задачи контроля и управления экспериментальными установками в биологии, химии, механике, электротехнике и т. д.; 7) задачи навигации для транспортных средств и задачи управления ими.
Таким образом, можно сказать, что микроконтроллеры серии PSoC (Programmable System on Chip), по сравнению с традиционными микроконтроллерами других производителей, имеют следующее преимущество. Периферийные аналоговые и цифровые блоки могут быть запрограммированы на выполнение различных функций. Такой подход может существенно сократить номенклатуру применяемых в производстве типов контроллеров, заменив его одним. В зависимости от требований приложения программируемые блоки могут выполнять разные функции. Например, цифровые блоки могут выполнять функции ШИМ, коммуникационных интерфейсов, счетчиков, таймеров и некоторых других. Аналоговые - АЦП, ЦАП, различных типов усилителей, компараторов. Фирма Cypress Semiconductors являлась одним из первооткрывателей этого направления на рынке МК. На данный момент Cypress является одними из лидеров в данной области.
3. Описание структурной схемы
Проектируемая микропроцессорная система реализована на базе программируемой системы на кристалле CY8C29666-24PVXA, в дальнейшем будет использоваться общее для класса микросхем наименование PSoC-1.
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство - в PSoC-1 предусмотрено 2кб ОП, что удовлетворяет условиям ТЗ и превосходит требуемое количество памяти.
ПЗУ - постоянное запоминающее устройство - в PSoC-1предусмотрено 32кб flash памяти, что удовлетворяет условиям ТЗ и превосходит необходимое количество памяти.
Устройство последовательного порта реализовано с помощью интерфейса UART.
Так же выбранное устройство PSoC-1 имеет в наличии 5 8-ми разрядных порта ввода\вывода и 1 4-х разрядный. Которые используются для подключения жидкокристаллических индикаторов, обработки прерываний, подключения реле РГК-15, а также для аналогового ввода-вывода (АЦП и ЦАП).
Структурная схема представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема микропроцессорной системы
4. Разработка принципиальной схемы
В выбранном PSoC-1 (CY8C29666-24PVXA) имеется встроенный 8ми битный процессор с частотой 24 МГц, имеющий раздельные шины адреса и данных, что полностью удовлетворяет ТЗ. Имеется встроенная SRAM память, объемом 2кб и flash ПЗУ объемом 32кб. Память поделена на блоки по 64 байта. В техническом задании указано что ОЗУ должно быть 1,5 КБ, ПЗУ - 4 КБ, выбранная микросхема удовлетворяет этим условиям.
4.1 Разработка устройств ввода-вывода Согласно требованиям технического задания в проектируемой системе используются следующие устройства ввода-вывода:
1. - параллельный 8-разрядный порт ввода-вывода (3 шт.);
2. - последовательный порт (2шт);
3. - счетчик таймер (1 шт.).
PSoC (CY8C29466-24PXVA) имеет 5 встроенных параллельных 8ми разрядных порта ввода\вывода что удовлетворяет ТЗ.
Последовательные порты реализованы с использованием протокола UART (Universal asynchronous receiver/transmitter) (УАПП - универсальный асинхронный приемопередатчик)
В данной МПС используется 16-ти разрядный цифровой счётчик, на вход которого подан тактовый сигнал 32 кГц.
4.2 Конфигурирование блоков PSoC с целью получения АЦП и ЦАП
Для реализации АЦП используется стандартный модуль TRIADC представляющий из себя 3 интегральных 7 битных АЦП и использующий 5 цифровых конфигурируемых блока и 3 аналоговых конфигурируемых блока, а также 1 модуль DelSig 6 битного дельта сигма преобразователя, использующий 1 цифровой и 1 аналоговый блок.
Входы АЦП подключены к 0, 1, 3, 4 битам 0-го параллельного порта ввода вывода через модуль усилителя PGA GAIN с коэффициентом усиления 1.
Для реализации ЦАП используется 2 стандартных модуля DAC8- 8 разрядных цифро-аналоговых преобразователей.
ЦАПы подключён к 2 и 5 битам 0-го параллельного порта ввода\вывода.
4.3 Подключение периферийных устройств
К микропроцессорной системе, посредством параллельных портов, подключены следующие периферийные устройства:
- 3 7-сегментных индикатора;
- 2 реле РГК-15.
Реле РГК-15 подключены через 0, 1 биты 3-го параллельного порта ввода/вывода. Для подключения 7-сегментных индикаторов используется встроенный в PSoC модуль LED7SEG задействующий один цифровой конфигурируемы блок. 7-сегментные индикаторы подключен к портам 1 (определяет какие сегменты активны) и битам 0,1,2 порта 2 (выбор знакоместа). В качестве 7-сегментного индикатора выбран модуль CC04-41SRWA фирмы Kingbright, обеспечивающий 4 знакоместа, что превосходит требования ТЗ.
1. Расчет параметров микропроцессорной системы
Быстродействие данных инкрементирующего АЦП расчитывается по формуле:
Где: DataClock - опорная частота,
CalcTime - время затрачиваемое ЦП на обработку информации с счётчика интегратора.
SampleRate = 27842 - преобразований в секунду
Быстродействие АЦП = 1/27842= 36 мкс, что лучше требуемых по заданию 40 мкс.
Быстродействие дельта-сигма АЦП указано в документации и составляет 65500 преобразований в секунду или 15 мс
Быстродействие ЦАП описано в документации к модулю и составляет 8 мкс
2. Программа инициализации и обслуживания оборудования
2.1 Программа инициализации 16 битного счётчика
include "m8c.inc" include "PSoCAPI.inc" export _main
_main:
mov X, 03h ; установить период в 1000 mov A, E8h ; 0x03e8 call Counter16_WritePeriod mov X, 01h ; установить значение сравниния в 500
mov A, F4h ; 0x01F4 call Counter16_WriteCompareValue call Counter16_EnableInt ; включение прерывания счётчика
M8C_EnableGInt ; включение глобальных прерываний
call Counter16_Start ; запуск счётчика .terminate:
jmp .terminate
2.2 Программа инициализации и использования интерфейсов UART
include "m8c.inc" ; part specific constants and macros include "PSoCAPI.inc" ; PSoC API definitions for all User Modules export _main NAK_RESPONSE: equ 00 _main: mov A,UART_PARITY_NONE ; No parity
call UART_Start call Counter8_Start
.WaitForData: ; wait for data to be received call UART_bReadRxStatus and A, UART_RX_COMPLETE jz .WaitForData and A, UART_RX_ERROR ; data received - see if data is valid jz .GetData mov A, NAK_RESPONSE ; error detected setup to send a NAK jmp .TxData .GetData: call UART_bReadRxData ; read the data from the receiver .TxData: call UART_SendData ; transmit the response data jmp .WaitForData ; go wait for next byte
2.3 Программа инициализации АЦП
include "m8c.inc" ; part specific constants and macros include "PSoCAPI.inc" ; PSoC API definitions for all User Modules mov A, TriADC_HIGHPOWER
lcall TriADC_Start
2.4 Программа инициализации ЦАП
include "m8c.inc" ; part specific constants and macros include "PSoCAPI.inc" ; PSoC API definitions for all User Modules mov A, bPowerSetting
lcall DAC9_SetPower
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
20
Размер файла
128 Кб
Теги
курсач
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа