Существует шесть режимов работы схемы.

Режим 0 — выдача сигнала прерывания по конечному числу.
При работе по этому режиму на выходе канала появляется уровень
«0» сразу же после установления режима работы. После загрузки
числа в счетчик канала выход остается в «0» и счетчик начинает
считать, если на входе разрешения установлен уровень «1». После
того как достигается конечное число, на выходе устанавливается
уровень «1» и остается до тех пор, пока канал не будет перезагружен
режимом работы или новым числом.

Режим 1 программируемый ждущий мультивибратор.

В этом режиме выход канала после загрузки числа в счетчик канала устанавливается в уровень «0» после первого тактового сигнала, следующего за передним фронтом на управляющем входе. Одновременно начинается счет, а при достижении конечного числа на выходе устанавливается уровень «1». Таким образом, в этом режиме канал представляет собой ждущий мультивибратор с программно-устанавливаемой деятельностью сигналов.

Режим 2 - генератор тактовых сигналов.

В этом режиме на выходе канала через заданное число периодов тактовой частоты появляется уровень «0» длительностью в один период тактовой частоты. Число периодов определяется числом, записанным в счетчике
канала.

Режим 3 - генератор прямоугольных сигналов.

 В этом режиме на выходе канала будет высокий уровень в течение половины интервала времени, заданного числом N (если число четное), и уровень «0»
в течение другой половины.

Режим 4 — программно-управляемый строб.

После установления режима 4 на выходе канала появляется уровень «1». Когда число полностью загружено в счетчик канала и на управляющий вход подан
сигнал уровня «1», начинается счет, и при достижении конечного
числа на выходе появляется импульс уровня «0» длительностью
в один период тактовой частоты.

Режим 5 — схемотехнически управляемый строб.

Работа канала в этом случае аналогична работе по режиму 4 с той разницей, что счетчик канала после загрузки начинает счет только по переднему
фронту на управляющем входе. Кроме того, если во время счета на
управляющем входе появится передний фронт сигнала, то счет будет
начат сначала.

Режим работы каналов схемы КР580ВИ53 выбирают с помощью
простых команд вывода данных из микроЭВМ путем записи управляющего слова в регистр режима канала (Ло=1, А\=\).

При использовании таймера программа должна задать каждому
каналу режим работы и число для счетчика (один или два 8-разрядных).

Порядок программирования произвольный, т. е. управляющие
слова и константы для счетчиков всех каналов могут быть загружены
в любой последовательности с учетом двух ограничений:

1. управляющее слово записывается в программируемый канал, первым;

2. счетчик канала загружается нужным числом в определенной
последовательности.

Организация обмена данными с микроЭВМ по каналу связи
в последовательном коде.

Во многих случаях ВУ, с которыми микро-
ЭВМ обменивается информацией, находятся на значительном рас-
стоянии или не могут выдавать или получать информацию в парал-
лельном коде (телефонная, телеграфная связь). В таких случаях
целесообразно организовывать обмен данными по одному каналу
связи в последовательном коде. Процесс обмена данными может
носить как синхронный, так и асинхронный характер. МикроЭВМ
может использоваться для двунаправленного обмена данными по
каналу связи.

Основные задачи, решаемые при организации подобного обмена
данными между микроЭВМ и ВУ, можно свести к следующим: 1 Вы-
бор направления обмена и типа обмена (синхронный или асинхрон-
ный). 2. Организация формата передаваемых данных и их объема.
3. Выбор проверок правильности передаваемой или полученной
информации по каналу. 4. Организация непосредственной связи
микроЭВМ с ВУ с целью определения их готовности к обмену
данными.

Как правило, скорость обмена данными по каналам связи суще-
ственно меньше распределения тактовой частоты работы микроЭВМ,
и для рационального времени ее работы в микропроцессорные
комплекты входят специальные микросхемы, осуществляющие реали-
зацию указанных задач. Функция микроЭВМ при этом сводится лишь
к соответствующему программированию режимов их работы, опреде-
лению состояния их в процессе работы, записи или получению данных
в параллельном коде. Данные записываются в микроЭВМ путем
обращения к схеме как ВУ или адресу памяти. Готовность данных по
вводу в микроЭВМ указывается схемой с помощью подачи сигнала
запроса прерывания. Вводятся данные с помощью обращения к схеме
как к ВУ или адресу памяти.

В МПК серии КР580 входит микросхема универсального синхрон-
но-асинхронного программируемого приемопередатчика КР580ВВ51.
Схема позволяет организовать двунаправленный обмен данными
между микроЭВМ и ВУ в различных режимах. Рассмотрим организа-
цию процесса обмена данными между микроЭВМ и ВУ с помощью
схемы КР580ВВ51 более подробно.

Универсальный синхронно-асинхронный програм-
мируемый приемопередатчик (УСАПП) (КР580ВВ51).
Микросхему К.Р580ВВ51 можно применять для организации дву-
направленного обмена данными в последовательном коде между
микроЭВМ и ВУ. В качестве ВУ могут использоваться клавиатура,
цифровой или телевизионный дисплей, цифропечатающие устройства,
графопостроители и т. д. Обмен информацией с подобными устройст-

вами осуществляется по одному каналу, на входе и выходе которого
устанавливают УСАПП, работающие в режимах приема и передачи
информации. Обмен информацией с микроЭВМ осуществляется по
8-разрядной двунаправленной МД.

Схема может быть программно установлена в один из пяти режи-
мов работы: асинхронная передача; асинхронный прием; синхронная
передача; синхронный прием данных с внутренней синхронизацией;
синхронный прием данных с внешней синхронизацией.

Скорость обмена информацией ВУ осуществляется в синхронном
(56 000 бит/с) или в асинхронном (9600 бит/с) режимах. Длина
передаваемых символов 5—8 разрядов.

При передаче информации схема преобразует данные в парал-
лельном коде в последовательность символов со служебной инфор-
мацией и выдает ее в канал с различной (программно-задаваемой)
скоростью. В зависимости от режима работы (синхронный или
асинхронный) служебная информация, добавляемая схемой к после-
довательности данных, будет различна.

При приеме информации схема получает последовательность
символов со служебной информацией по каналу связи, выделяет
данные, преобразует их в параллельное 8-разрядное слово и передает
в микроЭВМ.

Данные могут передаваться по каналам связи в синхронном или
асинхронном режиме. Передача данных осуществляется всегда начи-
ная с младшего разряда До. С точки зрения кодирования и декодиро-
вания полезной информации различие в режимах проявляется
в расположении служебной информации в потоке передаваемых
символов.

В асинхронном режиме перед началом передачи каждого данного
располагается стартовый разряд с «О», записанным в нем. Данные
могут содержать от пяти до восьми разрядов. Далее, за разрядами
данных имеется разряд четности и один или два установленных
в «1» разряда останова (рис. 7.27, а). Количество разрядов в переда-
ваемом данном, выбор проверки на признак четности или нечетности
данных, а также количество разрядов останова задаются про-
граммно.

При отсутствии информации в канале связи уровень сигнала
устанавливается в состояние «1». Появление старт-разряда с «О»,
записанным в нем, информирует о начале процесса передачи данного.

Для проверки правильности передачи данного используется одна
из двух проверок на признак: четности или нечетности.

Разряды останова с записанными в них «1» указывают конец
передачи данных. Уровень «1» будет присутствовать в канале до
поступления следующего старт-разряда, указывающего на начало
передачи нового данного.

При синхронной передане данные передаются по каналу в виде
массива без служебной информации между данными. В начале
массива передаются один или два синхросимвола (рис. 7.27, б).
Количество синхросимволов задается схеме программно с помощью
инструкции режима.

Упрощенная структура микросхемы КР580БВ51 состоит из двух
каналов: приемного и передающего, имеющих общую связь с микро-
ЭВМ по МД и полностью раздельными каналами связи с приемо-
передающими устройствами (рис. 7.28). Обмен информацией по кана-
лам связи может происходить одновременно и синхронизируется

гакгоными сш налами, поступающими от ВУ для каждою канала
отдельно. В схеме можно выделить пять основных блоков: передатчик
(Пд), приемник (Пр), блок контроля состояния ВУ (БК) и буфер
ввода-вывода (БФВВ), блок управления записью — чтением (БУз4).
Последний включает в себя регистр передачи данных (РгПРД),
регистр команд управления (РгУ), регистр принимаемых данных
(РгПД) и регистр состояния схемы (РгС).

Передатчик получает данные в параллельном коде от микроЭВМ,
преобразует их в последовательный код, добавляет служебную
информацию и выдает их на свой выход ВыхПд (выход передатчика).
При работе в асинхронном режиме схема КР580ВВ51 добавляет
перед началом данных старт-разряд с записанным в нем «О», разряд
четности, в котором может записываться признак четности или
нечетности, и один или два разряда останова. При синхронном
режиме схема будет добавлять после каждого данного лишь разряд
четности (если это предусмотрено программно). Если к моменту
окончания передачи данного схема не получает от микроЭВМ новой
посылки, то, чтобы не потерять синхронизма работы с внешним при-
емником, на выход ВыхПд выдаются синхросимволы. В обоих режи-
мах данные передаются на выход ВыхПд только при наличии «1» в
разряде До (Р. Пер —разрешение передачи) управляющего слова
и уровней «О» на входе ГПрТ (готовность приемника терминала)
схемы КР580ВВГ)! Если в схему не записаны данные, то на выходе
ВыхПд б\дет постоянно присутствовать уровень «1».

На выходе ВыхПд может выдаваться сигнал отключения канала
(нулевой уровень потенциала), если в третьем разряде Дз управляю-
щего слова записана «1».

Для синхронизации передачи данных по выходу ВыхПд служит
вход СПд (синхронизация передатчика), на который подаются
синхросигналы от приемника данных. При синхронном режиме дан-
ные выдаются на выход ВыхПд при каждом отрицательном фронте
сигнала на входе СПд. Таким образом, частота выдачи информации
на выходе передатчика равна частоте синхросигнала на входе СПд.
Для асинхронного режима частота выдачи данных может программ-
но устанавливаться в 16 или 64 раза меньше частоты синхросигнала
на входе СПд.

Канал передатчика имеет еще два выхода; ГПд (готовность
передатчика) и КПд (конец передачи). Выход ГПд используется
для информирования микроЭВМ о готовности схемы КР580ВВ51
принять новые данные или команды управления. Сигнал с выхода
ГПд может использоваться как сигнал на запрос прерывания МП
БИС. При работе по считываемому типу прерываний МП БИС может
определять состояние сигнала на этом выходе с помощью чтения
содержания регистра состояния схемы и определения состояния
разряда До ГПд в нем В этом разряде будет записана «1» всегда,
как только в регистре передачи данных схемы КР580ВВ51 не будет
полезной информации. На выходе ГПд уровень «1» будет установлен
в том случае, если в разряде До (разрешения передачи) управляю-
щего слова записана «1», на входе ГПрТ — «О» и регистр передачи
данных пуст. На выходе ГПд будет установлен «О», как только
в схему КР580ВВ51 запишется новое данное.

На выходе КПд устанавливается уровень «1», как только преобра-
зователь параллельного кода в последовательный канал передатчика
не оудет содержать данных. При работе в синхронном режиме, в том
случае если микроЭВМ не успела записать новые данные в передат-
чик, сигнал на выходе КПд устанавливается в «1», как только схема

выдает синхросигнал на своем выходе ВыхПр. Сброс сигнала на
выходе КПд происходит в момент записи новых данных в схему
КР580ВВ51.

Приемник получает последовательность символов по каналу ВхПр
(вход приемника), выделяет данные, преобразует их в параллельный
код и записывает в регистр принимаемых данных.

В асинхронном режиме перед началом приема данных на входе
ВхПр присутствует уровень «1». Наличие «О» воспринимается схемой
как старт-разряд, сообщаемый перед каждым данным. Определив
старт-разряд и получив данные, разряд четности и разряды останова,
приемник преобразует их в параллельный код и устанавливает сигнал
«1» на выходе ГПр (готовность приемника). Сигнал на этом выходе
указывает о готовности данных приемника ко вводу. Сигнал может
быть использован как сигнал запроса прерывания. При работе по
считываемому типу прерываний МП БИС может определять состоя-
ние сигнала на этом выходе с помощью чтения содержания регистра
состояния схемы и определения содержания его разряда Д| (ГПр).
Если к моменту окончания приема очередного данного микроЭВМ не
считала ранее написанные данные из регистра принимаемых данных,
то ранее записанные данные теряются. Для отображения факта
потери данных при записи вновь поступивших данных схема записы-
вает «1» в разряд ошибки переполнения (ОП) регистра состояния.
При определении ошибки по четности принимаемых данных схема
автоматически записывает «1» в разряд ошибки четности (ОЧ) реги-
стра состояния.

При определении ошибки в разряде останова (уровень «О») схема
автоматически записывает «1» в разряд ошибки формата (ОФ)
регистра состояния. Отметим, что запись «1» в любой из разрядов
ошибок регистра состояния никак не нарушает динамику работы
схемы. Сбрасываются разряды с помощью записи команды начальной
установки разрядов ошибок.

Существует два режима работы при синхронном приеме данных
по входу ВхПр. Режимы отличаются методом синхронизации приема
данных.

При внутренней синхронизации после приема очередного разряда
по входу ВхПр содержание буфера приемника сравнивается с синхро-
символами, записанными в схему в процессе выполнения программы
ее начальной установки. При их совпадении на выходе Вид С в сере-
дине последнего разряда принимаемых данных формируется уровень
«1», указывающий на достижение схемой режима внутренней синхро-
низации. Если схема запрограммирована на прием в конце каждого
данного (в том числе и синхросимволов) разряда четности, то сигнал
«1» на выходе Вид С будет формироваться схемой в середине разряда
четности. Сигнал «СЬ на выходе Вид С будет устанавливаться
автоматически после каждого чтения байта состояния схемы. Состоя-
ние сигнала на выходе Вид С отображается в разряде С регистра
состояния схемы.

При внешней синхронизации вывод Вид С используется как вход-
ной зажим для подачи сигнала внешней синхронизации. Поступление

уровня «1» на этот вход снимает режим внешней синхронизации.
Сигнал на входе Вид С может быть снят после одного периода синхро-
импульсов, ^поступающих на вход СПр (синхронизация приема).

На вход СПр подают тактовые сигналы от внешнего передатчика,
синхронизирующие процесс передачи посылок по каналу связи. Так
же как и при синхронном приеме данных, частота приема данных
равна тактовой частоте импульсов на входе СПр. При асинхронном
приеме частота может быть программно установлена в 16 или 64 раза
меньше частоты сигнала на входе СПр. Данные записываются в схе-
му при положительном фронте импульсов на входе СПр. Индикация
ошибки переполнения и ошибки четности осуществлена в синхронном
режиме, так же как в асинхронном.

При потере синхронизации микроЭВМ может перевести схему
в режим вхождения в синхронизм, тогда во все разряды буфера дан-
ных приемника будут записаны «1» и схема начнет работу с отыска-
ния синхросигнала во вновь поступающей посылке данных.

Блок контроля состояния ВУ служит для проверки состояния ВУ,
с которыми происходит обмен информацией по каналам связи. Для
каждого канала (приемного и передающего) в блоке контроля имеет-
ся по одному одноразрядному входу и выходу.

ЗПдТ (запрос передатчика терминала) используется для подачи
выходного сигнала общего назначения. В частности, сигнал с выхода
информирует внешний передатчик о готовности канала приемника
схемы к приему информации и проверки готовности передатчика
к работе.

ГПдТ (готовность приемника терминала) служит для подачи
входного сигнала общего назначения. Это вход, в частности, инфор-
мирует схему о готовности внешнего передатчика к посылке информа-
ции по каналу связи. Состояние сигнала на этом входе может быть
определено по разряду Д7 регистра состояния схемы при его чтении.

ЗПрТ (запрос приемника терминала) задействуется для подачи
выходного сигнала общего назначения и, в частности, для подачи
сигнала запроса о готовности приемника терминала принять
данные.

На ГПрТ (готовность приемника терминала) подается входной
сигнал общего назначения. Вход может быть использован для
информирования схемы о готовности приемника терминала принять
в ответ на сигнал запроса по выходу ЗПрТ. Нулевой потенциал на
этом входе при наличии «1» в разряде До управляющего слова, запи-
санного при начальной установке схемы, разрешает передачу данных
на выходе ВыхПд. Если во время передачи данных на входе ГПрТ
будет установлен уровень «1» или в схему-будет записано управляю-
щее слово с разрядом До, установленным в «О», то передача текущих
данных будет заканчиваться обычным способом, после чего выход
ВыхПд отключится.

Буфер ввода-вывода включает в себя четыре буферных регистра.
В регистры данных и управления записывают информацию с МД
микроЭВМ. Регистры состояния и принимаемых данных считывают
информацию на МД микроЭВМ. Обращение к соответствующему

регистру схемы осуществляется блоком управления записью/чтением
по сигналам на входах ВУ, У/Д, Зп, Чт.

Ниже приведено состояние сигналов на этих входах для выбора
нужного регистра.                                                                

Блок управления записью/чтением имеет пять входных сигналов,
синхронизирующих как процессы внутренней пересылки данных в
схеме, так и процесс обмена информацией между схемой КР580ИК51
и микроЭВМ. К ним относятся:

С (синхронизация) — вход синхросигнала. Обычно в качестве
синхросигнала используются сигналы от тактового генератора МП
БИС.

ВУ (выбор устройства) — вход сигнала выбора микросхемы.

Зп (запись) служит для подачи входного сигнала, разрешающего
передачу данных и управляющего слова из МД микроЭВМ в схему.

Чт (чтение) необходим для подачи входного сигнала, разрешаю-
щего передачу данных и информации состояния их схемы на МД
микроЭВМ.

У/Д (управление/данные) — вход для подачи сигнала записи
чтения данных или управляющих сигналов. Уровень «О» на входе
указывает на возможность записи или считывания данных. Уровень
«1» на входе разрешает записывать в схему управляющие слова или
считывать информацию о состоянии схемы.

СБРОС — установка схемы в исходное состояние

Оставшиеся выводы задействуются для подачи питания ( + 5 В),
подключения напряжения смещения к подложке.

Программирование микросхемы К Р580В В 5 1. Сразу
после начальной установки (внешней или внутренней) в схему долж-
ны быть записаны команды начальной установки. В результате запи-
си управляющих слов схеме сообщаются скорость приема-передачи
данных, количество разрядов в каждом данном, число разрядов
останова, режим работы (синхронный или асинхронный), наличие
или отсутствие разряда четности каждого данного. При синхронном
режиме приема данных указывается также тип синхронизации (внут-
ренний или внешний). Управляющие слова разделяют на два типа:
инструкция режима и инструкция команды.

В системах передачи данных часто необходимо контролировать
состояние схемы, устанавливаемое в процессе обмена данными. Для
этой цели задействуется регистр состояния, в разрядах которого
отображаются сбои, ошибки и наличие сигналов на управляющих
зажимах схемы. МикроЭВМ может считывать содержание регистра
состояния схемы в любой момент времени в процессе обмена данными.
Наличие ошибок при обмене информации по каналам связи фикси-
руется в разрядах ошибок регистра состояния, но не воздействует на
режим работы схемы.

Подключение микросхемы К.Р580ВВ51 к магистралям микроЭВМ
показано на рис 7.29. Делитель частоты обеспечивает деление такто-
вой последовательности Фз до частоты, необходимой для работы
передатчика или приемника. Напряжение смещения подключается
к подложке путем соединения выводов 20 и 24, а выводы ГПд

и ГПр — ко входам запросов блока приоритетных прерываний. На
вход СБРОС подается сигнал со схемы начальной установки МП
БИС. Выход передатчика, вход приемника, сигналы запросов и под-
тверждения их готовности подключаются либо к модему, либо к схеме
сопряжения по уровню, позволяющей осуществлять преобразование

ТТЛ-уровней входных и выходных сигналов в уровни, необходимые
для работы с ВУ (дисплеем, телетайпом, накопителем на магнитной
ленте и т. д.).

 

 

1.1. Критерии выбора микроконтроллера

Основные критерии выбора микроконтроллера представлены ниже в порядке их значимости.

-Пригодность для прикладной системы. Может ли система быть реализована на микроконтроллере, или надо использовать какую либо специализированную микросхему.

-Имеет ли микроконтроллер требуемое число контактов портов ввода/ вывода, т.к. в случае их недостатка, он не сможет выполнить работу, а в случае избытка цена будет слишком высокой.

-Имеет ли он все требуемые встроенные периферийные устройства, такие как последовательные порты ввода/вывода, таймеры, АЦП, ЦАП, и т.д., внутреннюю память - RAM, ROM и какого типа.

-Имеет ли контроллер другие периферийные устройства, которые не потребуются в системе.

-Обеспечивает ли ядро процессора необходимую производительность, т.е. вычислительную мощность, позволяющую обрабатывать системные запросы в течение всей жизни системы на выбранном прикладном языке. Выделено ли в бюджете проекта достаточно средств, чтобы позволить себе использовать данный микроконтроллер. Для ответа на этот вопрос, обычно требуются расценки поставщика. Если данный микроконтроллер не приемлем для проекта, все остальные вопросы становятся несущественными, и вы должны начать поиски другого микроконтроллера.

-Возможность покупки данного микроконтроллера.

-Доступность программного обеспечения (ассемблеры, компиляторы), отладчики программ в исходных текстах.

-Наличие средств отладки: оценочные модули (EVM), внутрисхемные эмуляторы, насадки для логических анализаторов, отладочные мониторы.

-Информационная поддержка.

-Примеры применения выбранного микроконтроллера.

 

 

Логическая структура микропроцессора

Логическая структура микропроцессора, т. е. конфигурация составляющих микропроцессор логических схем и связей между ними, определяется функциональным назначением. Именно структура задает состав логических блоков микропроцессора и то, как эти блоки должны быть связаны между собой, чтобы полностью отвечать архитектурным требованиям. Срабатывание электронных блоков микропроцессора в определенной последовательности приводит к выполнению заданных архитектурой микропроцессора функций, т. е. к реализации вычислительных алгоритмов. Одни и те же функции можно выполнить в микропроцессорах со структурой, отличающейся набором, количеством и порядком срабатывания логических блоков. Различные структуры микропроцессоров, как правило, обеспечивают их различные возможности, в том числе и различную скорость обработки данных. Логические блоки микропроцессора с развитой архитектурой показаны на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Общая логическая структура микропроцессора: I - управляющая часть, II - операционная часть; БУПК - блок управления последовательно-стью команд; БУВОп - блок управления выполнением операций; БУФКА - блок управления формированием кодов адресов; БУВП - блок управления виртуальной памятью; БЗП - блок защиты памяти; БУПРПр - блок управления прерыванием работы процессора; БУВВ - блок управления вводом/выводом; РгСОЗУ - регистровое сверхоперативное запоминающее устройство; АЛБ - арифметико-логический блок; БДА - блок дополнительной арифметики; БС - блок синхронизации.

При проектировании логической структуры микропроцессоров необходимо рассмотреть:
1) номенклатуру электронных блоков, необходимую и достаточную для реализации архитектурных требований;
2) способы и средства реализации связей между электронными блоками;
3) методы отбора если не оптимальных, то наиболее рациональных вариантов логических структур из возможного числа структур с отличающимся составом блоков и конфигурацией связей между ними.

При проектировании микропроцессора приводятся в соответствие внутренняя сложность кристалла и количество выводов корпуса. Относительный рост числа элементов по мере развития микроэлектронной технологии во много раз превышает относительное увеличение числа выводов корпуса, поэтому проектирование БИС в виде конечного автомата, а не в виде набора схем, реализующих некоторый набор логических переключательных функций и схем памяти, дает возможность получить функционально законченные блоки и устройства ЭВМ.

Использование микропроцессорных комплектов БИС позволяет создать микроЭВМ для широких областей применения вследствие программной адаптации микропроцессора к конкретной области применения: изменяя программу работы микропроцессора, изменяют функции информационно-управляющей системы. Поэтому за счет составления программы работы микропроцессоров в конкретных условиях работы определенной системы можно получить оптимальные характеристики последней.

Если уровень только программной "настройки" микропроцессоров не позволит получить эффективную систему, доступен следующий уровень проектирования - микропрограммный. За счет изменения содержимого ПЗУ или программируемой логической матрицы (ПЛМ) можно "настроиться" на более специфичные черты системы обработки информации. В этом случае частично за счет изменения микропрограмм затрагивается аппаратный уровень системы. Технико-экономические последствия здесь связаны лишь с ограниченным вмешательством в технологию изготовления управляющих блоков микроЭВМ.

Изменение аппаратного уровня информационно-управляющей микропроцессорной системы, включающего в себя функциональные БИС комплекта, одновременно с конкретизацией микропрограммного и программного уровней позволяет наилучшим образом удовлетворить требованиям, предъявляемым к системе.

Решение задач управления в конкретной системе чисто аппаратными средствами (аппаратная логика) дает выигрыш в быстродействии, однако приводит к сложностям при модификации системы. Микропроцессорное решение (программная логика) является более медленным, но более гибким решением, позволяющим развивать и модифицировать систему. Изменение технических требований к информационно-управляющей микропроцессорной системе ведет лишь к необходимости перепрограммирования работы микропроцессора. Именно это качество обеспечивает высокую логическую гибкость микропроцессоров, определяет возможность их широкого использования, а значит и крупносерийного производства.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ.
УРОВНИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ

Микропроцессорная система может быть описана на различных уровнях абстрактного представления.

Существующую микропроцессорную систему можно описать на любом известном уровне представления, но в начальной стадии проектирования ее можно описать только на концептуальном уровне. В процессе разработки системы происходит переход от одного уровня ее представления к другому, более детальному. Каждая абстракция несет в себе только информацию, которая соответствует данному уровню, и не содержит каких-либо сведений относительно более низких уровней. Микропроцессорная система может быть описана, например, на одном из следующих уровней абстрактного представления:

1) "черный ящик";
2) структурный;
3) программный;
4) логический;
5) схемный .

На уровне "черного ящика" микропроцессорная система описывается внешними спецификациями; перечисляются внешние характеристики.

Структурный уровень создается компонентами микропроцессорной системы: микропроцессорами, запоминающими устройствами, устройствами ввода/вывода, внешними запоминающими устройствами, каналами связи. Микропроцессорная система описывается функциями отдельных устройств и их взаимосвязью, информационными потоками.

Программный уровень разделяется на два подуровня: команд процессора и языковой. Микропроцессорная система интерпретируется как последовательность операторов или команд, вызывающих то или иное действие над некоторой структурой данных.

Логический уровень присущ исключительно дискретным системам. На этом уровне выделяются два подуровня: переключательных схем и регистровых пересылок. Подуровень переключательных схем образуется вентилями и построенными на их основе операторами обработки данных. Переключательные схемы подразделяются на комбинационные и последовательностные; первые в отличие от последних не содержат запоминающих элементов. Поведение системы на этом уровне описывается алгеброй логики, моделью конечного автомата, входными/выходными последовательностями 1 и 0. Комбинационные схемы представляются таблицей истинности, в которой каждому входному набору значений сигналов ставится в соответствие набор значений сигналов на выходах. Последовательностные схемы могут описываться диаграммами или таблицами входов/выходов, в которых определены взаимно однозначные соответствия между входами схемы, внутренними состояниями (комбинациями значений элементов памяти) и выходами. Подуровень регистровых пересылок характеризуется более высокой степенью абстрагирования и представляет собой описание регистров и передачу данных между ними. Он включает в себя две части: информационную и управляющую. Информационная часть образуется регистрами, операторами и путями передачи данных. Управляющая часть определяет зависящие от времени сигналы, инициирующие пересылку данных между регистрами.

Сxемный уровень образуется резисторами и конденсаторами. Показателями поведения системы на этом уровне служат напряжение и ток, представляемые в функции времени или частоты. Этот уровень описания дискретной системы широко используется в описаниях аналоговых систем и не является ни наинизшим из возможных, ни достаточным для полной характеристики системы.