Экзаменационный билет № 1
Микропроцессорная система, понятия, структура, основные принципы организации. Определение микропроцессора, микроконтроллера.
Микропроцессор (МП) - это микросхема или совокупность небольшого числа микросхем, совершающие над данными арифметические и логические операции и осуществляющая программное управление вычислительным процессом. Микропроцессорной системой (МП-системой) – обычно называют специализированную, информационную или управляющую систему, построенную на основе микропроцессорных средств. Микрокомпьютер с небольшими вычислительными ресурсами и упрощенной системой команд, ориентированной не на производство сложных вычислений, а на выполнение процедур управления различным оборудованием называют программируемым микроконтроллером или просто микроконтроллером.
При разработке микропроцессорной техники нашли следующие принципы:
•Модульность
•Магистральность
•Программируемость
•Регулярность структуры
Модульная организация предполагает построение систем на основе набора модулей конструктивно, функционально и электрически, законченных устройств, позволяющих самостоятельно или в совокупности с другими модулями решать вычислительные или управленческие задачи определенного класса. Модульный подход способствует стандартизации элементов.
Магистральность – способ обмена информации внутри модулей и между модулями с помощью упорядоченных связей, минимизирующий число связей. Обмен осуществляется с помощью общих магистралей (шин), объединяющие входные и выходные лини отдельных элементов и модулей.
Магистральность – один из способов обеспечения регулярности структуры системы и стандартизации интерфейсов.
Микропрограммируемость – способ организации управления, позволяющая осуществить проблемную ориентацию системы. Повышает гибкость устройств, увеличивает регулярность их структуры, упрощает контроль функционирования устройства.
Регулярность структуры – предполагает закономерную повторяемость элементов структуры и связей между ними.
Организация физического уровня интерфейсов RS-232, RS-485, CAN, USB.
Использованы следующие обозначения:
Т (передатчик – Transmitter);
R (приемник – Receiver);
T/R (двунаправленный приемопередатчик) – специальные ИС приемопередатчиков и трансиверов.
RS-232,RS-485, CAN-сети
USB:В отличие от многих других стандартных типов разъёмов, для USB типа A характерны долговечность и механическая прочность. Однако, уменьшенные варианты разъёмов, имеющие тонкие пластмассовые выступы, высоко выступающие из подложки гнезда, плохо переносят частое смыкание-размыкание и требуют более бережного обращения. Сигналы USB передаются по двум проводам четырёхпроводного кабеля.
Недостаток: хотя пиковая пропускная способность USB 2.0 составляет 480 Мбит/с (60 Мбайт/с), на практике обеспечить пропускную способность, близкую к пиковой, не удаётся (~33,5 Мбайт/сек на практике). Это объясняется достаточно большими задержками шины USB между запросом на передачу данных и собственно началом передачи.
Экзаменационный билет № 2
Типовая структура микропроцессора (на примере 8-разрядного МП i8080).
Регистр состояния – предназначен для хранения результатов некоторых проверок, осуществляемых в процессе выполнения программ.
РОН – используются для временного хранения данных.
Счетчик команд – обеспечивает формирование адреса очередной команды, записанной в памяти.
Аккумулятор – главный регистр микропроцессора при различных манипуляциях с данными.
АЛУ- выполняет обработку данных.
Регистр адреса – указывает адрес памяти, подлежащий исполнению микропроцессором. Вход этого регистра наз. Адресной шиной.
Буферный регистр – предназначен для временного хранения данных.
Микропроцессорные интерфейсы: UART, I2C, SPI. Сопряжение микроконтроллера с периферийными интегральными схемами с использованием этих интерфейсов.
SPI:
Последовательный периферийный интерфейс
SPI
(SerialPeripheralInterface)
предназначен для связи МК с периферийными
устройствами МП-системы. Наиболее часто
эти устройства расположены на одной
плате с МК, реже – это вынесенные пульты
управления, индикаторные панели и т.п.
Каждая из периферийных ИС является ведомым устройством. SPI-шина представлена тремя общими линиями связи (MISO, MOSI, SCK) и двумя линиями выбора ведомого устройства (SS1, SS2), которые индивидуальны для каждой периферийной ИС:
MOSI – линий передачи данных от ведущего к ведомому (MasterOutputSlaveInput).
MISO – линия передачи данных от ведомого к ведущему (MasterInputSlaveOutput).
SCK – линия сигнала стробирования данных.
SS1 и SS2 – линии сигналов выбора ведомого устройства.
I2С: Интерфейс I2С (синхронный последовательный интерфейс I2C) является двухпроводным последовательным интерфейсом, разработанным фирмой Philips.
На одной шине одновременно могут работать устройства и стандартного, и быстрого режима.Когда ведущий хочет инициировать передачу данных, он сначала передает адрес устройства SLA, к которому хочет обратиться.
Интерфейс I2С использует протокол с битом подтвержденияASK для обеспечения надежной передачи и приема. При передаче одно устройство –ведущее (выдает тактовый сигнал), а другое – ведомое.
UART:Асинхронный последовательный интерфейсUART(UniversalAsynchronousReceiverTransmitter– универсальный асинхронный приемопередатчик) обеспечивает полудуплексный режим обмена по трем линиям. В обмене всегда участвуют только два устройства, одно из которых является передатчиком, второе – приемником.
В режиме асинхронной передачи каждое слово данных передается автономно и передача может быть начата в любой момент времени. Стандартный формат асинхронной передачи:
Передача начинается со стартового (нулевого) бита. Затем передается от 5 до 8 бит данных.
Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости. Внутренний генератор синхронизации запускается при обнаружении стартового бита.
В простейшем случае асинхронный приемопередатчик имеет две сигнальные линии:
TxD (Transmit Data)-выход,
RxD (Receive Data)-вход.
При этом два устройства-приемопередатчика должны быть соединены между собой тремя линиями, или мак называемым нуль-модемным кабелем:
