ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.05.2024
Просмотров: 16
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Advanced на
картинке с изображением микросхемы в верхнем левом углу рабочего поля программы. В появившемся диалоговом окне для PORTA в окошке Type (TRIS register), где по умолчанию установлены биты 01111111, последний бит изменим на 0.
Далее создаем Microbe документ, для этого конвертируем схему Flow Code через иконку с изображение ракеты в файл с расширением .microbe.
Microbe – это язык высокого уровня для PIC контроллеров, с его помощью уже в виде команд редактируем и дописываем нашу программу, в итоге получаем код программы.
Далее сохранив наш алгоритм в виде файла 14.microbe мы можем перейти к конвертированию файла в готовый файл.
Вариантов сохранения файла может быть несколько; можно через тоже меню «ракеты» выбрав Convert to Assembly сохранить файл в виде файла на языке ассемблера – что преобразует программу, написанную в microbe, в файл ассемблера понятный для контроллера.
Второй вариант можно преобразовать microbe в .hex файл путем нажатия Convert to Hex – что позволит создать файл готовый к заливке в контроллер.
Либо нажать Upload to PIC – этим ассемблируется редактируемая в настоящий момент PIC программа и сразу загружается с помощью программатора, который выбрал пользователь.
Для проверки нашей программы создаем новый проект и выбираем создание схемы.
Далее выбираем пик контроллер PIC16F628 и соединяем с его выходами необходимое количество светодиодов, щелкнув мышкой на сам контроллер в выпадающем меню выбираем необходимый файл .asm программы и, нажав на play проверяем правильность нашего алгоритма для переключения светодиодов
В нашем случае алгоритм программы заставляет светодиоды попеременно переключатся от предыдущего к следующему по кругу по часовой стрелке с чередованием красного и зеленого цветов.
Изменив алгоритм переключения и приведя его к виду, изображенному на рисунке 18, можно заставить пару светодиодов расположенных по диагонали переключатся друг за другом и таким образом добиться эффекта цикличного «пробегания» двух диагональных диодов по часовой стрелке.
Вновь изменив алгоритм переключения и приведя его к виду, изображенному на рисунке 20, можно составить модель светофора на трех светодиодах.
Далее нам необходимо экспортировать программу в файл понятный для программ прошивальщиков, для этого выбираем уже знакомый значок ракеты и выбираем выгрузку программы в файл с расширением .hex.
Получив файл с прошивкой для нашего контроллера нам необходимо, каким то образом физически реализовать наше устройство попеременного включения светодиодов.
Для прошивки Pic-контролера PIC16F628A, помимо самого контроллера нам нужен связующий интерфейс соединяющий компьютер с программой прошивальщиком и файлом нашей прошивки – такие устройства называются программаторами.
Для прошивки контроллера PIC16F628A можно использовать JDM программатор его мы и будем делать.
Данное устройство - так называемый JDM программатор, представляет собой наиболее простую конструкцию для прошивки контроллеров семейства PIC. Неоспоримые преимущества - простота, компактность, питание без внешнего источника.
Для его создания нам потребуются такие электронные компоненты как:
Таблица 1 – Электронные компоненты для JDM программатора
Далее имея на руках собранное устройство для прошивки PIC контроллеров нужно определится с программой прошивальщиком. Для прошивки PIC16F628A на программаторе JDM можно воспользоватся несколькими программами, например: WinPic 800 либо IC-Prog.
В нашем случае используем WinPic 800 программа проста в использовании и без проблем прошивает через JDM pic-контроллеры.
Далее установив программу выключаем компьютер, вставляем программатор с контроллером в COM-порт компьютера и заново запускаем компьютер и прошивальщик, далее проверяем аппаратную часть должно быть как на рисунках 25 и 26.
Далее нам остается только выбрать заранее сформированный файл прошивки в формате .hex и загрузить его.
Далее жмем «прошить все» во вкладке «device», результатом удачной прошивки будет окно.
После прошивки контроллера PIC16F628A выключаем ПК и извлекаем JDM программатор и контроллер, далее остается лишь вставить прошитый микрочип в заранее собранное для него устройство, в нашем случае это восьми-светодиодная мигалка, выполненная по схеме.
6.3. Описать используемые на предприятии микропроцессорные системы
Микропроцессор (МП) – функционально-законченное программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших (БИС) или сверхбольших (СБИС) интегральных схем.
Микропроцессор выполняет следующие функции вычисление адресов команд и операндов; выборку и дешифрацию команд из основной памяти (ОП); выборку данных из ОП, регистров МПП и регистров адаптеров внешних устройств (ВУ);прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ; обработку данных и их запись в ОП, регистры МПП и регистры адаптеров ВУ; выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК; переход к следующей команде.
Параметры микропроцессора
Параметры определяющие производительность
1. Тактовая частота (Частота ядра) (Internal clock) – это количество электрических импульсов в секунду.
2. Объем Кэш-памяти (Cache) – Кэш-память быстрая память, используемая процессором для ускорения операций, требующих обращения к памяти. На общую производительность влияет размер кэша L2. Чем больше L2, тем дороже процессор, т.к. память для кэша еще очень дорога.
3.Разрядность – максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно (32 или 64 бита обычно)
4. Быстродействие микpопpоцессоpа – это число элементаpных опеpаций, выполняемых микpопpоцессоpом в единицу вpемени (опеpации/секунда).
Эксплуатационные параметры микропроцессора
1. Напряжение питания микропроцессора – величина питающего напряжения микропроцессоров зависит от технологического процесса и от частоты ядра. Чем меньше кристалл и ниже частота, тем меньше напряжение питания. Напряжение питания современных микропроцессоров от 0,5 В до 3,5 В, чаще всего от 1,2 В до 1,75 В.
2. Ток ядра – у современных микропроцессоров ток, протекающий через ядро от 1 А до 90 А.
3. Потребляемая мощность – зависит от величины питающего напряжения и от частоты ядра. Чем меньше напряжение питания и частота, тем меньше потребляемая мощность. Мощность современных микропроцессоров от 1Вт до 120 Вт. Чаще всего в пределах 40-70 Вт.
4. Максимальная температура нагрева кристалла – максимальная температура кристалла, при которой возможна стабильная работа микропроцессора. У современных микропроцессоров она колеблется в пределах от 60˚С до 95˚С.
Физические параметры микропроцессоров(форм-фактор)
1.Тип, размеры корпуса
2.Размеры кристалла
3.Количество выводов
4.Форма расположения выводов.
Разрядность шины данных микропроцессора определяет количество разрядов, над которыми одновременно могут выполняться операции; разрядность шины адреса МП определяет его адресное пространство.
Адресное пространство – это максимальное количество ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано микропроцессором.
Рабочая тактовая частота МП во многом определяет его внутреннее быстродействие, ибо каждая команда выполняется за определенное количество тактов. Быстродействие (производительность) ПК зависит также и от тактовой частоты шины материнской платы, с которой работает МП.
Кэш-память, устанавливаемая на плате МП, имеет два-три уровня:
L1 – память 1-го уровня, находящаяся внутри основной микросхемы (ядра) МП и работающая всегда на полной частоте МП;
L2 – память 2-го уровня – кристалл, размещаемый на плате МП и связанный с ядром внутренней микропроцессорной шиной. Память L2 может работать на полной или половинной частоте МП. Эффективность этой кэш-памяти зависит и от пропускной способности микропроцессорной шины.
Состав инструкций – перечень, вид и тип команд, автоматически исполняемых МП.
Конструктив определяет те физические разъемные соединения, в которые устанавливается МП и которые определяют пригодность материнской платы для установки МП. Разные разъемы имеют разную конструкцию (например, Slot – это щелевой разъем, Socket – разъем-гнездо). При этом имеется разное количество контактов, на которые подаются сигналы и рабочие напряжения.
Рабочее напряжение также определяет пригодность материнской платы для установки МП.
Все микропроцессоры можно разделить на четыре группы:
Физическая и функциональная структура микропроцессора
Физическая структура микропроцессора сложна. Ядро процессора содержит главный управляющий модуль и исполняющие модули – блоки выполнения операций над целочисленными данными. К локальным управляющим схемам относятся: блок плавающей точки, модуль предсказания ветвлений, модуль преобразования CISC инструкций во внутренний RISC микрокод, регистры микропроцессорной памяти, регистры кэш-памяти 1-го уровня (для данных и инструкций), шинный интерфейс и многое другое.
Функционально МП можно разделить на две части:
Обе части МП работают параллельно, причем интерфейсная часть опережает операционную, так что выборка очередной команды из памяти (ее запись в блок регистров команд и предварительный анализ) выполняется во время выполнения операционной частью предыдущей команды.
Устройство управления (УУ) является функционально наиболее сложным устройством ПК – оно вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций (КШИ) во все блоки машины.
Упрощенная функциональная схема УУ:
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации. Функционально АЛУ состоит обычно из двух регистров, сумматора и схем управления.
Сумматор – вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов
картинке с изображением микросхемы в верхнем левом углу рабочего поля программы. В появившемся диалоговом окне для PORTA в окошке Type (TRIS register), где по умолчанию установлены биты 01111111, последний бит изменим на 0.
Далее создаем Microbe документ, для этого конвертируем схему Flow Code через иконку с изображение ракеты в файл с расширением .microbe.
Microbe – это язык высокого уровня для PIC контроллеров, с его помощью уже в виде команд редактируем и дописываем нашу программу, в итоге получаем код программы.
Далее сохранив наш алгоритм в виде файла 14.microbe мы можем перейти к конвертированию файла в готовый файл.
Вариантов сохранения файла может быть несколько; можно через тоже меню «ракеты» выбрав Convert to Assembly сохранить файл в виде файла на языке ассемблера – что преобразует программу, написанную в microbe, в файл ассемблера понятный для контроллера.
Второй вариант можно преобразовать microbe в .hex файл путем нажатия Convert to Hex – что позволит создать файл готовый к заливке в контроллер.
Либо нажать Upload to PIC – этим ассемблируется редактируемая в настоящий момент PIC программа и сразу загружается с помощью программатора, который выбрал пользователь.
Для проверки нашей программы создаем новый проект и выбираем создание схемы.
Далее выбираем пик контроллер PIC16F628 и соединяем с его выходами необходимое количество светодиодов, щелкнув мышкой на сам контроллер в выпадающем меню выбираем необходимый файл .asm программы и, нажав на play проверяем правильность нашего алгоритма для переключения светодиодов
В нашем случае алгоритм программы заставляет светодиоды попеременно переключатся от предыдущего к следующему по кругу по часовой стрелке с чередованием красного и зеленого цветов.
Изменив алгоритм переключения и приведя его к виду, изображенному на рисунке 18, можно заставить пару светодиодов расположенных по диагонали переключатся друг за другом и таким образом добиться эффекта цикличного «пробегания» двух диагональных диодов по часовой стрелке.
Вновь изменив алгоритм переключения и приведя его к виду, изображенному на рисунке 20, можно составить модель светофора на трех светодиодах.
Далее нам необходимо экспортировать программу в файл понятный для программ прошивальщиков, для этого выбираем уже знакомый значок ракеты и выбираем выгрузку программы в файл с расширением .hex.
Получив файл с прошивкой для нашего контроллера нам необходимо, каким то образом физически реализовать наше устройство попеременного включения светодиодов.
Для прошивки Pic-контролера PIC16F628A, помимо самого контроллера нам нужен связующий интерфейс соединяющий компьютер с программой прошивальщиком и файлом нашей прошивки – такие устройства называются программаторами.
Для прошивки контроллера PIC16F628A можно использовать JDM программатор его мы и будем делать.
Данное устройство - так называемый JDM программатор, представляет собой наиболее простую конструкцию для прошивки контроллеров семейства PIC. Неоспоримые преимущества - простота, компактность, питание без внешнего источника.
Для его создания нам потребуются такие электронные компоненты как:
Таблица 1 – Электронные компоненты для JDM программатора
| VD1, VD4, VD5, VD6 | Диод KД522 либо 1H4148 | 4 |
| VD2 | Стабилитрон 5V1 (1,3Вт; 5,1В) | 1 |
| VD3 | Стабилитрон 8V2 (1 Вт 8.2 В) | 1 |
| VT1, VT2 | Транзистор КТ3102Б либо BC547 | 2 |
| C1 | Конденсатор 100mf 25V | 1 |
| C2 | Конденсатор 22mf 25V | 1 |
| R1 | Резистор 10K | 1 |
| R2 | Резистор 1,5K | 1 |
| Каретка DIP | Каретка DIP 18 ножек | 1 |
Далее имея на руках собранное устройство для прошивки PIC контроллеров нужно определится с программой прошивальщиком. Для прошивки PIC16F628A на программаторе JDM можно воспользоватся несколькими программами, например: WinPic 800 либо IC-Prog.
В нашем случае используем WinPic 800 программа проста в использовании и без проблем прошивает через JDM pic-контроллеры.
Далее установив программу выключаем компьютер, вставляем программатор с контроллером в COM-порт компьютера и заново запускаем компьютер и прошивальщик, далее проверяем аппаратную часть должно быть как на рисунках 25 и 26.
Далее нам остается только выбрать заранее сформированный файл прошивки в формате .hex и загрузить его.
Далее жмем «прошить все» во вкладке «device», результатом удачной прошивки будет окно.
После прошивки контроллера PIC16F628A выключаем ПК и извлекаем JDM программатор и контроллер, далее остается лишь вставить прошитый микрочип в заранее собранное для него устройство, в нашем случае это восьми-светодиодная мигалка, выполненная по схеме.
6.3. Описать используемые на предприятии микропроцессорные системы
Микропроцессор (МП) – функционально-законченное программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших (БИС) или сверхбольших (СБИС) интегральных схем.
Микропроцессор выполняет следующие функции вычисление адресов команд и операндов; выборку и дешифрацию команд из основной памяти (ОП); выборку данных из ОП, регистров МПП и регистров адаптеров внешних устройств (ВУ);прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ; обработку данных и их запись в ОП, регистры МПП и регистры адаптеров ВУ; выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК; переход к следующей команде.
Параметры микропроцессора
Параметры определяющие производительность
1. Тактовая частота (Частота ядра) (Internal clock) – это количество электрических импульсов в секунду.
2. Объем Кэш-памяти (Cache) – Кэш-память быстрая память, используемая процессором для ускорения операций, требующих обращения к памяти. На общую производительность влияет размер кэша L2. Чем больше L2, тем дороже процессор, т.к. память для кэша еще очень дорога.
3.Разрядность – максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно (32 или 64 бита обычно)
4. Быстродействие микpопpоцессоpа – это число элементаpных опеpаций, выполняемых микpопpоцессоpом в единицу вpемени (опеpации/секунда).
Эксплуатационные параметры микропроцессора
1. Напряжение питания микропроцессора – величина питающего напряжения микропроцессоров зависит от технологического процесса и от частоты ядра. Чем меньше кристалл и ниже частота, тем меньше напряжение питания. Напряжение питания современных микропроцессоров от 0,5 В до 3,5 В, чаще всего от 1,2 В до 1,75 В.
2. Ток ядра – у современных микропроцессоров ток, протекающий через ядро от 1 А до 90 А.
3. Потребляемая мощность – зависит от величины питающего напряжения и от частоты ядра. Чем меньше напряжение питания и частота, тем меньше потребляемая мощность. Мощность современных микропроцессоров от 1Вт до 120 Вт. Чаще всего в пределах 40-70 Вт.
4. Максимальная температура нагрева кристалла – максимальная температура кристалла, при которой возможна стабильная работа микропроцессора. У современных микропроцессоров она колеблется в пределах от 60˚С до 95˚С.
Физические параметры микропроцессоров(форм-фактор)
1.Тип, размеры корпуса
2.Размеры кристалла
3.Количество выводов
4.Форма расположения выводов.
Разрядность шины данных микропроцессора определяет количество разрядов, над которыми одновременно могут выполняться операции; разрядность шины адреса МП определяет его адресное пространство.
Адресное пространство – это максимальное количество ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано микропроцессором.
Рабочая тактовая частота МП во многом определяет его внутреннее быстродействие, ибо каждая команда выполняется за определенное количество тактов. Быстродействие (производительность) ПК зависит также и от тактовой частоты шины материнской платы, с которой работает МП.
Кэш-память, устанавливаемая на плате МП, имеет два-три уровня:
L1 – память 1-го уровня, находящаяся внутри основной микросхемы (ядра) МП и работающая всегда на полной частоте МП;
L2 – память 2-го уровня – кристалл, размещаемый на плате МП и связанный с ядром внутренней микропроцессорной шиной. Память L2 может работать на полной или половинной частоте МП. Эффективность этой кэш-памяти зависит и от пропускной способности микропроцессорной шины.
Состав инструкций – перечень, вид и тип команд, автоматически исполняемых МП.
Конструктив определяет те физические разъемные соединения, в которые устанавливается МП и которые определяют пригодность материнской платы для установки МП. Разные разъемы имеют разную конструкцию (например, Slot – это щелевой разъем, Socket – разъем-гнездо). При этом имеется разное количество контактов, на которые подаются сигналы и рабочие напряжения.
Рабочее напряжение также определяет пригодность материнской платы для установки МП.
Все микропроцессоры можно разделить на четыре группы:
-
типа CISC с полным набором системы команд; -
типа RISC с усеченным набором команд; -
типа VLIW со сверхбольшим командным словом; -
типа MISCс минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием.
Физическая и функциональная структура микропроцессора
Физическая структура микропроцессора сложна. Ядро процессора содержит главный управляющий модуль и исполняющие модули – блоки выполнения операций над целочисленными данными. К локальным управляющим схемам относятся: блок плавающей точки, модуль предсказания ветвлений, модуль преобразования CISC инструкций во внутренний RISC микрокод, регистры микропроцессорной памяти, регистры кэш-памяти 1-го уровня (для данных и инструкций), шинный интерфейс и многое другое.
Функционально МП можно разделить на две части:
-
операционную, содержащую устройство управления (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ) и микропроцессорную память (МПП) (без адресных регистров); -
интерфейсную, содержащую адресные регистры МПП; блок регистров команд – регистры памяти для хранения кодов команд, выполняемых в ближайшие такты работы машины; схемы управления шиной и портами.
Обе части МП работают параллельно, причем интерфейсная часть опережает операционную, так что выборка очередной команды из памяти (ее запись в блок регистров команд и предварительный анализ) выполняется во время выполнения операционной частью предыдущей команды.
Устройство управления (УУ) является функционально наиболее сложным устройством ПК – оно вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций (КШИ) во все блоки машины.
Упрощенная функциональная схема УУ:
-
регистр команд – запоминающий регистр, в котором хранится код команды: код выполняемой операции (КОП) и адреса операндов, участвующих в операции; регистр команд расположен в интерфейсной части МП, в блоке регистров команд; -
дешифратор операций – логический блок, выбирающий в соответствии с поступающим из регистра команд КОП один из множества имеющихся у него выходов; -
постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микропрограмм хранит в своих ячейках управляющие сигналы (импульсы), необходимые для выполнения в блоках ПК процедур операций обработки информации; импульс по выбранному дешифратором операций в соответствии с КОП проводу считывает из ПЗУ микропрограмм необходимую последовательность управляющих сигналов; -
узел формирования адреса (находится в интерфейсной части МП) – устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти (регистра) по реквизитам, поступающим из регистра команд и регистров МПП; -
кодовые шины данных, адреса и инструкций – часть внутренней интерфейсной шины микропроцессора.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации. Функционально АЛУ состоит обычно из двух регистров, сумматора и схем управления.
Сумматор – вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов