ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

В.А. Русаков

ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕСОРНЫХ СИСТЕМ

Утверждено

редсоветом института

в качестве

учебного пособия

Москва 1992

Русаков В.А. Основы микропроцессорных систем: Учебное пособие. М.: МИФИ, 1992.

Рассматриваются структуры микропроцессорных систем ( МПС ), микропроцессоров, организация памяти МПС, их магистралей, принципы обмена с внешними устройствами, организация прерываний и режима прямого доступа, средства отладки МПС. Общие положе-ния иллюстрируются примерами на основе микропроцессорных комплектов серий КР580 и КР1801.

Пособие предназначено для студентов 3( 5 ) -го курса факультета “К”.

(С) Московский инженерно-физический институт, 1992 г.

Глава 1. Микропроцессорные системы

Реальная электронная система на основе микропроцессора (МП) содержит большое число функциональных устройств, и МП лишь - одно из них. На рис. 1.1. микропроцессорная система

(МПС) изображена вместе с объектом управления (ОУ), датчиками (Д), и исполнительнами

механизмами (ИМ).

Объект управления - не обязательно некоторая техническая система. Это может

быть, например, человек, МПС - персональная ЭВМ, Д - клавиатура, ИМ - экран дисплея.

Микропроцессор - программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки

цифровой информации и управления процессом этой обработки, выполненное в виде одной

или нескольких интегральных схем (ИС) с высокой степенью интеграции электронных элементов.Требования, предъявляемые к МПС, в значительной мере определяются областью

ее применения. МП в таких системах может быть:

однокристельным или одноплатным;

созданным на основе многокристального комплекта БИС;

созданным на основе биполярных МП-секций.

На рис. 1.1. МПС представлена в виде цельного объекта. Если оставаться на уровне

детализации этого рисунка, то все, что мы можем менять, - это ОУ с Д и ИМ. Можно также

пробовать подбирать МПС под такие изменения. ОУ+Д+ИМ ( или просто ОУ ) - это окру-жающая среда для МПС, или, по-другому, - область применения МПС. Естественно поэтому классифицировать МПС именно по областям применения.

В соответствии с такой классификацией МПС могут быть разделены на:

1. Встроенные системы контроля и управления. В таких системах встраиваемые

в оборудование МП обычно не комплектуются внешними устройствами (ВУ) и содержат

только упрощенный специализированный пульт управления и ПЗУ управляющих программ

( иногда используется загрузчик управляющих программ ). Встраивание МП в даже

простейшие приборы, инструменты и агрегаты принципиально меняет их функционирование

за счет оптимизации режимов работы. Благодаря этому достигается прямой технико-эконо-

мический эффект: снижение требований к обслуживающему персоналу, повышение производи-тельности.

С помощью таких систем создаются предпосылки полной автоматизации производства, выполняется сбор информации, предназначенной для верхних уровней системы управления; реализуеются функции контроллеров, подключаемых к большой ЭВМ, и (или) центров управ-

ления нижележащих уровней.

2. Локальные системы накопления и обработки информации. В целом, всякая подобная

система - альтернатива традиционным средствам информационного обеспечения любого специалиста, таким, как записная книжка, библиотека, терминал большой ЭВМ и т.п.

Подобные системы можно рассматривать как результат развития интеллектуального терминала. Объединение таких локальных систем между собой в сеть и ее подключение к большой ЭВМ

или сети больших ЭВМ с ее огромными информационными архивами дает завершенную

систему информационного обеспечения.

3. Распределенные системы управления сложными объектами.

Это - альтернатива традиционным централизованным системам. В них микропроцессоры с соответствующими датчиками и исполнительными механизмами располагаются в непосред-

ственной близости от мест возникновения (потребления) информации, например, рядом с

двигателем, рулями, тормозами и т.п. В таких системах значительно более эффективно распределяются и используются каналя связи, повышается живучесть системы, увеличиваются возможности оптимизаци режимов управления.