Применение ЦАП и АЦП в электронной технике.

Рекомендуемая литература:

1. Ю.Р. Гнатек. «Справочник по цифро-аналоговым и аналого- цифровым преобразователям». М. Радио и связь 1982г.

Тема 4.4. Понятие и основные определения микропроцес­соров.

Микропроцессор (МП) - это программно - управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управления им, построенное на одной или нескольких микросхемах.

Классификация микропроцессоров может осуществляться по различ­ным признакам. По назначению МП подразделяются на универсальные и специализированные. Конструктивно МП подразделяются на однокристаль­ные, многокристальные и многокристальные секционированные:

Однокристальные МП представляют собой большую интегральную схему (БИС). Многокристальные МП представляют собой отдельные само­стоятельные функциональные БИС, содержащие операционную, управляю­щую и интерфейсную части. В отличие от однокристальных МП, имеющих разрядность в пределах от 4 до 16, многокристальные могут иметь разряд­ность до 32.

Для изготовления МП могут использоваться технологии: р - МОП, n - МОП, кМОП, ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ.

В зависимости от примененной технологической базы быстродейст­вие МП различно:

1. Медленно действующие 4х разрядные

2. Четырех и восьмиразрядные среднего быстродействия

3. Быстродействующие секционированные

4. Сверхбыстродействующие

Учитывая, что МП могут состоять из нескольких составных частей, можно говорить о микропроцессорной системе. Основными элементами микропроцессорной системы являются:

1. центральное процессорное устройство

2. запоминающее устройство (память)

Микропроцессор - это и есть центральное процессорное устройство (ЦПУ) которое является ответственным за выполнение арифметических и ло­гических операций, а также управляет синхронизацией и порядком выполне­ния операций во всей системе.

Микропроцессорным компонентом называется совокупность элек­трически, функционально и конструктивно сопрягающихся микропроцессор­ных и других больших интегральных схем, которые могут быть совместно применены при построении микропроцессоров, микроконтроллеров, микро- ЭВМ.

Элементы микропроцессорного комплекта объединяются при помощи так называемой шины. Шина - это группа проводящих дорожек на плате или проводов по которым передаются цифровые сигналы. В микропроцессоре есть три основные шины:

Шина данных используется для передачи данных между микропро­цессором и другими элементами системы. Адресная шина используется для передачи адреса области памяти, по которому данные можно отыскать или сохранить. Шина управления используется для передачи сигналов управле­ния из микропроцессора другим элементам системы.

Поблочно структура микропроцессора может быть представлена в

виде:

Основные компоненты микропроцессора это арифметико-логическое устройство, устройство управления и регистры. Регистр - это область памя­ти, в которой информация обрабатывается в соответствии с заданной про­граммой.

1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) взаимодействует с остальными элементами системы, обмениваясь данными с внешними устрой­ствами через порт ввода/вывода. Также АЛУ выполняет операции в соответ­ствии с набором команд, называемых программой, которая хранится в памя­ти.

2. Все процессы в системе синхронизируются устройством управ­ления, которое руководит распределением во времени всех команд и потоков данных. Количество регистров и их вид (в УУ) меняется в зависимости от типа микропроцессора.

3. Основными регистрами являются: аккумулятор, где временно хранятся вводимые в АЛУ данные; регистр флагов, в котором хранится ин­формация, отражающая результат выполнения последней команды в АЛУ;

счетчик команд по которому микропроцессор отслеживает номер исполняе­мой команды в программе; указатель стека, в который к примеру можно по­местить значение счетчика команд, чтобы запомнить текущее место в про­грамме, на которое нужно будет вернуться после выполнения определенной подпрограммы; регистр команд и дешифратор, где команда преобразуется в требуемый для последующего выполнения вид.

Микропроцессору всегда необходимо иметь интерфейсы между вхо­дами и выходами для подсоединения к периферийным устройствам для со­гласования принимаемой и передаваемой информации по скорости передачи, уровням сигналов и другим параметрам. Передача сигналов может осуществ­ляться последовательным или параллельным кодом и в соответствии с этим выбирается тип интерфейса. В настоящее время наиболее широко применя­ются из параллельных интерфейс IEEE - 488; Centronics, а из последователь­ных RS - 232, RS 499.

В зависимости от назначения и сложности подлежащих управлению микропроцессором проблем могут использоваться однокристальные микро­процессоры например КР580ИК80А - 8^ми разрядный параллельный, способ­ный выполнять III команд. При решении более сложных проблем можно ис­пользовать многокристальные секционированные микропроцессоры, напри­мер комплект К589 содержащий центральный процессорный элемент К589ИК02, БИС К589ИК14, предназначенную для обработки запросов пре­рываний, БИС К589ИК03, обеспечивающая подключение необходимого ко­личества микропроцессорных секций, шинные формирователи К589АП16, К589АП26. Быстродействие комплекта до 1млн. операций в секунду. По­скольку в настоящее время применение микропроцессоров быстро расширя­ется и они все шире используются в составе приборов, устройств, других всевозможных технических средствах для объединения их в общую систему приходится применять программируемые интерфейсы, позволяющие преоб­разовать информацию из параллельного кода в последовательный или какие- то другие преобразования. Такие устройства называются драйверами. Для работы программных интерфейсов требуются соответствующие программы - драйверы.

Более подробно принцип действия МП и процесс выполнения команд рассматривается в учебной литературе по дисциплине цифровой схемотехни­ке и микропроцессорных систем, например:

Калабеков Б.А. «Цифровые устройства и микропроцессорные систе­мы». Учебник для техникумов связи. М. Горячая линия Телеком 2000г.