Реферат: Ответы к Экзамену по Микропроцессорным Системам (микроконтроллеры микрокопроцессоры)
Интегрирующий преобразователь
Интегрирующий
ADC для сравнения входного сигнала с эталонным использует заряд конденсатора.
Сначала (рис. 3) конденсатор в течении фиксированного промежутка времени Т1
заряжается током, пропорциональным входному сигналу. После это он разряжается
постоянным током с определенным значением. Время разряда конденсатора Т2
пропорционально значению входного напряжения. Оно фиксируется с помощью
счетчика и поступает на выход схемы (рис. 4).
Рис. 3. Интегрирование сигнала в преобразователе
Рис. 10.4. Интегрирующий ADC
Сигма-дельта преобразователь
Сигма-дельта преобразователи являются разновидностью интегрирующих ADC, в которых входной ток компенсируется коммутируемым зарядом от встроенного источника (рис. 5). Импульсы тока фиксированной длительности на каждом такте могут быть подключены к входу интегратора. В суммирующей точке интегратора поддерживается нулевой средний ток. Счетчик подсчитывает количество импульсов, поступающих в суммирующую точку за фиксированный период времени. Результат счета пропорционален входному напряжению. Рис. 5. Сигма-дельта преобразователь
Управление АЦП микроконтроллера
В состав микроконтроллеров обычно включают 8 - 16-битные многоканальные преобразователи с большим набором встроенных функций. При этом все функции преобразователя программируются и могут быть изменены в процессе работы.
Рис. 6. Структура аналого-цифрового преобразователя
Аналого-цифровой преобразователь преобразует напряжение аналогового входного сигнала в 10-разрядное цифровое значение методом последовательных приближений. Минимальное значение входного напряжения равно напряжению на контакте AGND. максимальное значение не должно превышать напряжение на контакте AREF. Результат в виде 10-битного двоичного числа D равен:
где U-входное напряжение, a U0- опорное напряжение преобразователя.
В качестве источника опорного напряжения преобразователя можно использовать внешний сигнал с вывода AREF, внутренний источник 2.56В, либо напряжение питания аналоговой части микроконтроллера с вывода AVCC. Напряжение на выводе AVCC не должно отличаться от напряжения питания Vcc более чем на ±0,3 В.
Например, если аналоговый мультиплексор подключает ко входу ADC эталонное напряжение U =1,22B, а в качестве опорного напряжения использовать источник U0=2,56В, то результат преобразования:D=1,22*1024/2,56=488=$1Е8=0b111101000.
3. Общее понятие микропроцессора
Микропроцессор - программно управляемое устройство для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки кристалл с элементами и программа.
Характеристики: Программный опрос, Обмен через прерывания, Обмен программным доступом к памяти.
Микропроцессорный комплект – совокупность микросхем и других интегральных схем, совместимых по архитектуре, конструктивному исполнению и электрическим параметрам, обеспечивающих возможность совместного применения
Архитектура – функциональные возможности аппаратных средств системы, используемые для представления программных данных и управления процессом вычислений.
Микропроцессоры — один из стремительно развивающихся и, безусловно, перспективных видов техники. Их отличие от обычных БИС состоит в том, что они содержат в своем составе управляющие элементы, позволяющие настроить эти БИС на выполнение любых операций, т. е. на реализацию любой зависимости между последовательностями входных и выходных сигналов. То обстоятельство, что БИС с перестраиваемой логикой способны при соответствующей «настройке» выполнять любые функции, делает их универсальными и полностью снимает противоречие между степенью интеграции и требуемым объемом производства.
Набор управляющих сигналов, настраивающий БИС на выполнение определенной функции, называется микрокомандой. Дальнейшее развитие программно - перестраиваемой логики привело к тому, что БИС стали выполнять не одну, а последовательность микрокоманд, т. е. алгоритм. Возникли БИС с микропрограммным управлением.
Одной из реализаций БИС с микропрограммным управлением и явились микропроцессоры. Всякий микропроцессор воплощает в себе главное свойство упомянутых БИС — на его основе можно построить систему, реализующую любое преобразование последовательности электрических сигналов. Если эти сигналы являются носителями информации, то, очевидно, что создаваемая микропроцессорная система способна перерабатывать любую информацию.
Итак, микропроцессор (МП) — это программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации и построенное на одной или нескольких больших интегральных схемах.
Первый микропроцессор появился в 1971 г
Возможны два способа решения поставленной задачи: аппаратный и программный.
Аппаратный способ имеет особенности:
для выполнения каждой операции используется индивидуальный операционный блок;
распределение переменных по входам и выходам операционного блока не изменяется в процессе реализации алгоритма;
порядок реализации алгоритма определяется схемой соединения операционных блоков;
число операционных блоков резко увеличивается с ростом сложности алгоритма.
Программный способ реализации алгоритма имеет по сравнению с аппаратным два основных преимущества:
во-первых, с усложнением алгоритма объем оборудования увеличивается незначительно;
во-вторых, путем изменения программы можно на одном оборудовании решать различные задачи.
Микропроцессор представляет собой оптимальное объединение аппаратных и программных средств для решения конкретной задачи.
Целесообразность применения МП в разрабатываемых системах:
Сложные алгоритмы;
Обработка больших массивов информации;
Частое обращение к ЗУ;
Число интегральных схем более 30;
Микропроцессоры могут быть классифицированы по ряду признаков.
По типу архитектуры различаются однокристальные и многокристальные секционные микропроцессоры.
Однокристальные микропроцессоры (КР580, КР581, К588, К1801, КА1808, КМ1810, КН1811) получаются при реализации всех аппаратных средств процессора в виде одной БИС. По мере увеличения степени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметры однокристальных микропроцессоров улучшаются. Как правило, для расширения функциональных возможностей однокристального микропроцессора его дополняют другими типами микросхем. Однако возможности однокристальных микропроцессоров ограничены аппаратурными ресурсами кристалла и корпуса. Поэтому более распространены многокристальные секционные микропроцессоры.
Многокристальные секционные микропроцессоры (К583, К584, КР587, К589, К1800, КР1802, КМ 1804) получаются в том случае, когда в виде БИС реализуются части (секции) логической структуры процессора. Микропроцессорная секция — это БИС, предназначенная для обработки нескольких разрядов данных или выполнения определенных управляющих операций. Секционность БИС микропроцессора определяет возможность наращивания разрядности обрабатываемых данных или усложнения устройств управления микропроцессором при «параллельном» включении большего числа БИС. Многокристальные секционные микропроцессоры имеют разрядность от 2 ... 4 до 8 ... 16 бит и позволяют создавать высокопроизводительные процессоры ЭВМ.
Микропроцессоры можно классифицировать и по технологии изготовления. Ниже приведены практически все современные технологии:
р - МДП - технология (К1814);
я - МДП - технология (КР580, КР581, К1801, К1809, КМ1810, КН1811, КМ1813, КР1816);
ТТЛДШ - технология (К589, КР1802, КМ1804);
КМДП - технология (К586, К588...);
И2Л-технология (К583, К584, КА1808);
ЭСЛ - технология (К1800).
По назначению различаются универсальные и специализированные микропроцессоры.
Универсальные микропроцессоры можно применять для решения разнообразных задач. Их производительность мало зависит от проблемной специфики решаемых задач.
Специализация МП, т. е. его проблемная ориентация на ускоренное выполнение определенных функций, позволяет резко увеличить производительность при решении только определенных задач.
По виду обрабатываемых входных сигналов микропроцессоры подразделяются на цифровые (1 или 0) и аналоговые.
Сами микропроцессоры — это цифровые устройства, однако могут иметь встроенные аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. Поэтому входные аналоговые сигналы передаются в МП через преобразователь в цифровой форме, обрабатываются и после обратного преобразования в аналоговую форму поступают на выход.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
