Построение систем на микроконтроллерах: Методические указания к курсовому проектированию

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Санкт-Петербургский государственный университет

аэрокосмического приборостроения

ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРАХ

Методические указания

к курсовому проектированию

г. С-Петербург,

2012 г.
 

Составители: доценты кафедры вычислительных систем и сетей к.т.н. Иванов Н.М. и к.т.н. Прохоров В. М.

Предназначена для выполнения курсовой работы по дисциплине «Микропроцессорные системы» студентами дневного отделения специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

Рецензент:

© СПб ГУАП, 2012
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.  Цель курсового проектирования.

Целью  курсового проектирования является закрепить теоретические знания и практические навыки, полученные при изучении курса, путем самостоятельного выполнения всех стадий разработки микроконтроллерной системы (МКС).

1. 2. Задание на курсовую работу.

Заданием  на курсовую работу является разработать МКС на базе заданного микроконтроллера (МК),  выполняющей проверку технического состояния (исправен - неисправен) интегральной микросхемы (ИМС), тип которой также задается. Основными узлами МКС являются МК и ИМС, таким образом, задание включает две позиции:

·  Тип ИМС- задается цифрой, см табл. 1;

·  Тип МК – задается буквой, см. табл. 2.

Таблица 1. Типы ИМС

Позиция 1 задания	Тип ИМС
1	ИВ1
2	ИД4
3	ИД6
4	ИД10
5	ИЕ5
6	ИЕ6
7	ИЕ7
8	ИЕ9
9	ИМ3
10	ИМ5
11	ИР8
12	ИР9
13	ИР16
14	ИР20
15	КП2
16	КП7
17	КП15
18	ЛА1
19	ЛА2
20	ЛА3
21	ЛА4
22	ЛА6
23	ЛП5
24	ЛР4
25	ЛР11
26	ЛЕ1
27	ЛЕ3
28	ЛИ1
29	ЛИ2
30	ЛИ3
31	ЛИ6
32	ЛЛ1
33	ТБ6
34	ТБ9
35	ТМ2

Примечание: В таблице указаны лишь типы ИМС, принадлежность к конкретной серии ТТЛ- логики не отмечается.

Таблица 2. Типы Микроконтроллеров

1.  3. Содержание курсовой работы

Проектирование разделяется на несколько этапов, каждый из которых должен найти отражение в пояснительной записке. Рекомендуется такая последовательность этапов:

1.  Постановка задачи.

2.  Описание ресурсов МК.

3.  Описание проверяемой ИМС.

4.  Схема функциональная электрическая.

5.  Таблица соединений.

6.  Метод решения задачи (принципы организации проверки, форматы слов: тестового слова, слова фактической реакции, эталона).

7.  Схема алгоритма проверки:

а) общая схема проверки;

б) особенности проверки конкретной ИМС.

8.  Текст программы с подробными комментариями, соответствующими содержанию элементов схемы алгоритма.

2.  Пример выполнения курсовой работы.

В качестве примера выполнения курсовой работы рассмотрим разработку микроконтроллерной системы на базе МК семейства MCS-51, осуществляющей проверку работоспособности интегральной микросхемы (ИМС) К555ИД7.

1. Постановка задачи.

Разработать МКС на базе МК и написать программу проверки для тестирования ИМС.

Введем термины, которые будут использованы в процессе проектирования  МКС.

Тестовое слово (ТС) – набор сигналов, передаваемых микроконтроллером через один из своих портов на входы ИМС. Разряды этого порта настраиваются на вывод.

Формат ТС– разрядная сетка порта с указанием в каждом разряде названия входного сигнала ИМС, передаваемого через данный разряд.

Пусть формат ТС имеет вид:

PORTB

Данный формат указывает, что каждое тестовое слово поступает из микроконтроллера через разряды 3 … 0 порта В на входы ИМС А1, А2, А3, А4 соответственно (знаком х отмечены неиспользуемые разряды порта).   Отметим, что порт В в данном примере должен быть настроен на вывод.

ВНИМАНИЕ! При организации проверки ИМС, схемы которых содержат триггеры, возникает необходимость программно формировать перепады сигналов (с «0» на «1» или с «1» на«0»), поступающих, как правило, на синхровходы триггеров. Для решения этой задачи необходимо:

1.  Перед формированием ТС с переключающим значением сигнала (например, «0») на разряде порта, связанным с синхровходом триггера, убедиться в том, что на этом разряде имеет место исходное значение сигнала (например, «1»);

2.  После формирования ТС обеспечить восстановление на указанном в п. 1 разряде исходного значения сигнала.

Фактическая реакция (ФР) – набор сигналов на  выходах ИМС, формируемых как реакция на тестовое слово. ФР поступает в МК через один из портов, который настраивается на ввод.

Эталон – ожидаемая реакция на ТС, т.е. набор сигналов, формируемых на выходах ИМС, когда на входы ее подано ТС и сама схема находится в заведомо исправном состоянии.

Формат ФР (эталона) – разрядная сетка входного порта МК с указанием в каждом разряде порта названия выходного сигнала ИМС, передаваемого через данный разряд порта.

Пример формата ФР.

PORTА

Данный формат указывает, что выходные сигналы ИМС Q3, Q2, Q1, Q0, составляющие ФР, поступают на разряды 3 … 0 входного порта А соответственно.

Обратимся к нашему примеру и определим порты МК для связи с ИМС и светодиодами а также  форматы ТС, ФР (эталона).

Пусть тестовые слова будут передаваться на входы ИМС через портP0 (настраивается на вывод).

Формат ТС выглядит следующим образом:

P0

Примечание. «×» указывает на неиспользуемый разряд.

Определим для приема выходных сигналов ИМС на МК портP1 (настраивается на ввод).

Формат фактической реакции (эталона) будет иметь вид:

P1