Основы построения программных средств

Содержание.

1. Введение ………………………………………………………………………....2

2. Задание ……………………………………………………………………...…..4

3. Теоретическая часть……………………….......................................................5

4. Экспериментальная часть…………………………………………………….11

4.1. Описание программы……………………………….………………….......11

4.2. Программа функционирования на языке Ассемблера ASM 85…….…….13

4.3. Электрическая принципиальная схема……………………………..……..14

5. Вывод………………………………………………………………………...…..15

6. Список литературы………………...…………………………………………..17

Введение.

Проблема широкого использования вычислительных средств в различных сферах человеческой деятельности долгое время оставалась нерешенной. Даже разработка и освоение производства больших интегральных схем (БИС) не оказали вначале сколько-нибудь значительного влияния на изменение ситуации. Это объясняется тем, что для практических применений требуется большое разнообразие устройств управления обработки данных, т.е. необходим выпуск широкого ассортимента отдельных типов БИС.

Поиски новых путей решения данной проблемы привели к созданию программируемой БИС, которая сочетает в себе дешевизну стандартного изделия серийного производства и гибкость универсального использования.

Первый МП был выпущен фирмой Intel в 1971 г. Тогда фирма изготовила и реализовала 4-разрядные МП 4004 и 8-разрядные МП 8008. В 1974 г. Пришла очередь МП 8080, который обрабатывает 8-разрядные слова и имеет 16-разрядные адресную шину и указатель стека. Его улучшенным вариантом является МП Intel 8085, в котором содержатся генератор тактовых импульсов, система управления и устройство определения приоритете прерываний, интеграция которых снижает число составляющих микропроцессорную систему ИС.

Сведения о внутреннем устройстве МП необходимы для получения ясного представления о функционировании микропроцессорных систем. Приведем основные данные об устройстве 8-разрядного процессора фирмы Intel 8085, как о типичном представителе широко распространенного семейства микропроцессоров указанной фирмы.

Микропроцессор Intel 8085 работает также с единственным уровнем питающего напряжения +5 В . Он использует те же команды, что и МП Intel 8085, что делает оба устройства совместимыми. Наконец, Intel 8085 имеет две дополнительные команды, располагая таким образом, большими возможностями благодаря содержащимся в нем дополнительным аппаратным средствам.

Задание:

Описание структуры и функционирования и системы команд принятого в работе МП, описание работы минимального состава МП системы, составление на базе этого материала структурной схемы заданной МП системы, разработка принципиальной схемы, разработка ПО МП системы, сопутствующие расчеты.

Задача:

Требуется разработать электрическую принципиальную схему и программу функционирования на языке Ассемблер ASM 8085 для управляющей микропроцессорной системы, состоящей из:

• микропроцессора- 1821 ВМ85А;

• буферного регистра младшего адреса - 588 ИР1;

• постоянного запоминающего устройства - 573 РФ5;

• периферийной большой интегральной схемы - 1821 РУ55;

• дешифратора адресов портов - логические микросхемы - НЕ

• исполнительных элементов и органов управления.

Исполнительными элементом в данном задании являются логическая микросхема, типом которого является 1533ЛР13. Кнопка нормально разомкнутая, предназначена для запуска программы на проверку микросхемы .Если микросхема не проходит проверку, то загорается светодиод «Брак»,если проходит проверку, то загорается «Годен» .

Теоретическая часть.

Большинство микропроцессорных систем имеет магистрально – модульную структуру, в которой отдельные устройства (модули), входящие в состав системы, обмениваются информацией по общей системной шине- магистрали. Микропроцессорная система представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом микропроцессорных. Под микропроцессором понимаем программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс цифровой обработки информации и управления им и построенное, как правило, на одной БИС.

МП 8085 фирмы Intel.На рис.1 представлена упрощенная структура МП 8085, который имеет следующие функциональные узлы:

· арифметико-логическое устройство;

· аккумулятор;

· регистр признаков;

· регистр команд;

· дешифратор команд и шифратор машинных циклов;

· блок регистров общего назначения (B,C,D,E,H,L) регистров W,Z, указателя стека SP, программно счетчика РС и регистра адреса со схемой инкремента/декремента;

· буфер адреса (А8…А15);

· буфер адреса/данных (AD0…AD7);

· блоки синхронизации и управления;

· блок управления прерываниями;

· блок последовательного ввода и вывода.

Аккумулятор соединен с шиной данных и арифметико-логическим устройством (АЛУ). АЛУ выполняет все преобразования данных.

Аккумулятор – 8-разрядный программно- доступный регистр данных, предназначенный для хранения результатов операций АЛУ или данных при вводе/выводе.

Временный регистр обеспечивает другой вход АЛУ. Этот регистр недоступен программисту и управляется автоматически схемой управления микропроцессора.

Регистр признаков представляет собой набор триггеров, которые показывают определенные характеристики результата самой последней операции, выполненной АЛУ.

8-разрядный регистр команд используется для хранения выбранной команды для дешифратора команд и шифратора машинных циклов.

Рис.1

Дешифратор команд и шифратор машинных циклов осуществляют дешифрацию кодов команд, поступающих из регистра команд, и установку счетчиков шифратора машинных циклов в соответствии с этими кодами.

Блок регистров предназначен для хранения и выдачи различной информации, участвующей в процессе выполнения команд.

Буфер старших разрядов адреса представляет собой 8-разрядный выходной формирователь с тремя состояниями.

Буфер адреса/данных представляет собой 8-разрядный формирователь с тремя состояниями, предназначенный для младших разрядов адреса, либо приема/выдачи данных. В первом тактовом периоде машинного цикла буфером адреса/данных выводятся 8 младших разрядов адреса, во втором и третьем периодах производится ввод или вывод информации, т.е. эти разряды являются шиной данных.

Блок синхронизации и управления обеспечивает внутреннюю синхронизацию микропроцессора от встроенного тактового генератора. Возбуждаемая частота внутренними схемами делится на 2 и используется для синхронизации узлов как самого МП, так и внешних устройств системы с использованием вывода С.

Синхрониза­ция работы отдельных блоков компьютера осуществляется с помо­щью генератора тактовых импульсов, или тактового генератора. Обработка команды занимает несколько периодов тактового генератора. Вы­борка команды, её декодирование и выполнение распадаются на не­сколько временных интервалов. Каждый из этих интервалов, включаю­щих один или более периодов тактового генератора, представляют собой машинный цикл, а совокупное время выборки, декодирования и выпол­нения образует командный цикл, или цикл выполнения команды.

Блок управления прерываниями переключает МП с выполнения одной программы на другую с помощью сигналов прерывания.

Блок последовательного ввода/вывода управляется командой RIM при вводе последовательных данных и командой SIM при выводе.

Дешифраторы – устройства, которых при каждой комбинации входных переменных формируется единичный сигнал только на одном выходе. Если входные переменные представить как двоичную запись чисел, то логическая единица формируется на том выходе, номер которого соответствует десятичной записи того ж числа. Входы дешифраторов часто называют адресными, так как их сигналы характеризуют номер провода (адреса), на котором появится сигнал. Дешифраторы, кроме адресных, часто имеют разрешающий (управляющий, стробирующий) вход.

В работе использовалась периферийная БИС 1821 ВМ85А. В периферийной большой интегральной схеме находятся точки контакта между устройствами ввода/вывода и МП, они называются портами. Через него осуществляется контакт микропроцессорной системы с внешним миром. В периферийной большой интегральной схеме происходит преобразование информа­ции с тех языков и тех скоростей, на которых работает микропроцессор, к тем, которые воспринимает человек или другая, связанная система. Устройство ввода получает из внешнего мира данные и команды, которые поступают в ПЗУ. Устройство вывода получает вычисленные результаты и передает их человеку-оператору или другой системе, в моей курсовой работе вычисленные результаты передаются светодиодному индикатору, на котором высвечиваются символы.

В данной курсовой работе используется ПЗУ 573 RF5.Постоянное запоминающее устройство служит для хранения констант и стандартных (неизменяемых) программ. В постоянное запоминающее устройство обычно записывают программы начальной инициализации (загрузки) систем, текстовые и диагностические программы и другое служебное программное обеспечение, которое не меняется в процессе эксплуатации систем. В микропроцессорных системах, управляющими определенными объектами с использованием фиксированных или редко изменяемых программ, для их хранения также используют постоянное запоминающее устройство (память ROM - Read - Only memory) или репрограммируемое запоминающее устройство (память EEPROM- Electrically Erased Programmable Read - Only memory или флэш-память).

Периферийная БИС имеет 3 порта (А,В,С). Они имеют свои адреса, так что к одному МП может быть подключено несколько устройств ввода/вывода.

В моей работе к порту А и В большой интегральной схемы присоединяются входы проверяемой микросхемы, его выходы ко входу порта С.

Для индикации работоспособности микросхемы используем 2 светодиода, которые подключим к порту В. Чтобы светодиод горел необходимо последовательно с ним подключить резистивные элементы. Рассчитаем сопротивления R21 и R22:

R21= R22=(5-2) В/10мА=300 Ом

Для начала работы программы используем нормально разомкнутую кнопку , которую подключим к порту С. Информацию с порта С нам необходимо прочитать и проанализировать. Для этого к кнопке подается напряжение до +5В. Если кнопка нормально разомкнута, то на входе мы получим 0, и программа не будет выполняться дальше. Продолжение программы функционирования последует за замыканием кнопки. Рассчитаем сопротивления R20 и R19:

R19= 3В/1 мА=3 кОм; R20=2В/1мА=2кОм

Основы построения программных средств.

Язык, который понимает МП, называется машинным языком. Поскольку МП имеют дело только с цифровыми сигналами, команды машинного языка представляют собой двоичные коды. МП распознает конкретную группу кодов, которая называется системой команд данного МП.

Человеку нелегко пользоваться машинным языком, поскольку, например, неясен смысл кода 0011 1100 (3С). Можно заменить код каждой команды коротким именем, называемым мнемоническим. Например, код 3С для МП 8085 означает «увеличивать содержимое регистра А» и его имя – INR A. Мнемоника оказывается гораздо проще для запоминания, чем машинные коды. Программы, написанные с использованием мнемонических обозначений, называются программами на языке ассемблера.

Несмотря на то, что язык Ассемблера удобнее, чем машинный язык, на нем все же трудно писать сложные программы. Для упрощения программирования разработаны языки высокого уровня. Транслирующие программы, которые переводят программу, написанную на языке высокого уровня, на машинный язык, называются компиляторами. Наиболее удобными для программиста являются языки высокого уровня. Однако для перевода написанных программ на машинный язык в памяти микро- ЭВМ необходимо хранить длинные транслирующие программы. Машинные программы, получаемые трансляцией с языков высокого уровня, менее эффективны также и в смысле обеспечиваемой скорости выполнения предписываемых действий, и по степени использования памяти. Та же самая программа, написанная на языке Ассемблера, обычно выполняется быстрее и занимает меньше места в ЗУ. В ситуациях, когда программа должна выполняться как можно быстрее или должна занимать меньше места в памяти, язык Ассемблера является самым подходящим. Программирование на языке Ассемблера полезно и в плане обучения, поскольку дает наилучшее представление о том, как работает конкретная МП система.