close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

курсак (2)

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 №17
Разрядность ШД - 8-16 двоичных разрядов
Разрядность ША - пропорционально ёмкости ПЗУ
Емкость ОЗУ - 1,75 КБ
Емкость ПЗУ - 32 КБ
Контроллер прерываний - 1 входов
Число параллельных 8-разрядных портов ввода/вывода - 1 шт Число 16-разрядных счетчиков-таймеров - 1 шт.
Число последовательных портов - 3 шт.
Число 7-сегментных светодиодных индикаторов - 0 шт
Число подключенных жидкокристаллических индикаторов - 1 шт
Число подключенных реле РГК-15 - 2 шт
Число входов АЦП -4
Разрядность АЦП - 7 двоичных разрядов.
Диапазон входных напряжений: 1...+4 В.
Быстродействие АЦП - не хуже 100 мкС.
Число выходов ЦАП - 2. Разрядность ЦАП - 7 двоичных разрядов.
Диапазон выходных напряжений - 0...+5 В.
Быстродействие ЦАП - не хуже 40 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.); 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 контроля и управления гидро- и пневмосистемами;
5) задачи управления и контроля в системах энергораспределения и энергопотребления;
6) задачи, связанные с обслуживанием и функционированием вычислительных систем, в частности, задачи предварительной обработки данных, управления сетями вычислительных систем, реализация персональных и профессиональных компьютеров;
7) задачи контроля и управления экспериментальными установками в биологии, химии, механике, электротехнике и т. д.; 8) 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 CY8C29466-24PXI, 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.
ПЗУ - постоянное запоминающее устройство - в PSoC-1предусмотрено 32кб flash памяти, что удовлетворяет условиям ТЗ.
Устройства последовательного порта реализовано с помощью интерфейса UART.
Так же выбранное устройство PSoC-1 имеет в наличии 3 8-ми разрядных порта ввода\вывода. Которые используются для подключения жидкокристаллических индикаторов, 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 (CY8C29466-24PXI) 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 1,75 КБ, ПЗУ - 24 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 (13 шт.);
2. - последовательный порт (3шт);
3. - счетчик таймер (1 шт.).
PSoC (CY8C29466-24PXVA) имеет 3 встроенных параллельных 8ми разрядных порта ввода\вывода.
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 4-х 7-ми битных АЦП используются стандартный модуль ADCINC и модуль TRIADC. Модуль ADCINC представляет собой АЦП последовательного приближения и использует 1 цифровой конфигурируемый блок и 1 аналоговый конфигурируемый блок. Модуль TRIADC - три АЦП последовательного приближения, быстродействие соответствует 8мс.
АЦП подключаются через блоки усилителя PGA GAIN с коэффициентом усиления 1.6 к 0, 1, 4, 7 входам 0-го параллельного порта ввода вывода.
Для реализации ЦАП используются стандартные модули DAC8 - 8 разрядный цифро-аналоговый преобразователь.
ЦАПы подключёны к 2 и 5 выводам 0-го параллельного порта ввода/вывода.
4.3 Подключение периферийных устройств
К микропроцессорной системе, посредством параллельных портов, подключены следующие периферийные устройства:
- жидкокристаллический индикатор;
- 2 реле РГК-15.
Реле РГК-15 подключены через 2 и 3-ой выходы 2-го параллельного порта ввода/вывода. Для подключения жидкокристаллических индикаторов используется встроенный в PSoC программный протокол Hitachi HD44780 LCD display driver chip protocol, реализованный в виде пользовательского модуля. ЖКИ подключен к порту 1 PSoC. В качестве ЖКИ выбраны модули PC-2402-A фирмы Powertip, обеспечивающий 2 строки по 24 знакоместа, что значительно превосходит требования ТЗ.
1. Расчет параметров микропроцессорной системы
Быстродействие данных АЦП расчитывается по формуле: Где: DataClock - опорная частота,
bits - точность АЦП SampleRate = 24Мгц/(256*3) = 32768 - преобразований в секунду
Быстродействие АЦП = 1/32768 = 3085 мкс, что лучше требуемых по заданию 100 мкс.
Быстродействие ЦАП описано в документации к модулю и составляет 8 мкс
2. Программа инициализации и обслуживания оборудования
2.1 Программа инициализации 168 битного счётчика
include "m8c.inc" include "PSoCAPI.inc" export _main
_main: mov A, FFFFh ; установить период в 65535
call Counter16_WritePeriod mov A, 7FFFh ; установить значение сравниния в 32767 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 Команда инициализации жидкокристаллических индикаторов
lcall LCD_Start
2.4 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
2.5 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
2
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
46
Размер файла
132 Кб
Теги
курсач
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа