Работа №1
Изучение алгоритма функционирования и программы
цифрового фильтра
Цель работы
Изучение системы команд МК КР1830ВЕ31, их содержания, способов адресации на примере использования в программе цифрового фильтра. Изучение представления и преобразования данных в МП-системе. Изучение взаимодействия аппаратной части цифрового фильтра и программы. Изучение технологии отладки программы для МК с использованием программного отладчика. Установление истинности результатов выполнения программы цифрового фильтра.
Подготовка к работе
1. Изучить по методическим указаниям к курсовому проекту: а) общий алгоритм функционирования цифрового фильтра, б) управляющую программу цифрового фильтра на основе МК КР1830ВЕ31, б) взаимодействие аппаратной части фильтра и программы, в) сигналы, используемые для взаимодействия аппаратной части и программы, их назначение и принцип формирования.
2. Изучить состояние МП-системы в результате сброса по сигналу RST: состояние программы, режимы работы портов, режимы всех внутренних функциональных узлов и управляющих регистров.
3. Изучить принцип настройки аппаратной части фильтра и внутренних функциональных узлов МК на функционирование в заданных режимах и с заданными параметрами (порты, стек, прерывания, таймеры/счётчики).
4. Изучить функциональное назначение и распределение секций программы в адресном пространстве памяти ПЗУ. Объяснить способ запуска каждой секции программы и результаты её выполнения.
5. Изучить и объяснить использование внутренней памяти данных (ОЗУ) при выполнении программы цифрового фильтра (входные, выходные данные, промежуточные результаты, стек).
6. Изучить алгоритмы выполнения арифметических операций над числами со знаком (сложение, вычитание, умножение), их программную реализацию в МК КР1830ВЕ31 и способы предотвращения переполнения разрядной сетки.
7. Сформулировать требования к цифровому фильтру для работы в реальном времени. Дать способ определения его быстродействия для реализуемой программы.
8. Изучить программный отладчик EMU51.exe и технологию отладки программы с его использованием.
9. Определить все числовые значения данных, адресов, управляющих кодов, длительности выполнения программы, предназначенные для использования в соответствующих разделах лабораторной работы.
Выполнение работы
1. Открыть папку МП Лаб работы.
2. Открыть вложенную папку с номером группы.
1. Запустить программный отладчик EMU51.exe.
2. Загрузить файл программы, подлежащий отладке: FZ.tsk.
3. а) Объяснить исходное состояние МП-системы, соответствующее аппаратному сбросу по входу RST МК, по всем сегментам памяти: RSEG &SFR, DSEG, XSEG, CSEG, BSEG.
б) Определить объём памяти (CSEG), занимаемый программой FZ.
4. Выполнить в пошаговом режиме программный модуль инициализации. Объяснить содержание использованного способа останова программы после выполнение инициализации системы.
5. Проверить выполнение всех настроек, предусмотренных инициализацией МП-системы (период переполнения Т/С0, пуск Т/С0, разрешение прерываний от Т/С0 и INT0, порт PA РУ55 – ввод, порт PB РУ55 – вывод).
6. Загрузить в память МП-системы (DSEG) расчётные значения входных и выходных отсчётов xn-1, xn-2, yn-1, yn-2 (см. методические указания к курсовому проекту), заданные для определения правильности работы программы.
Рассчитанные текущие значения масштабированного входного отсчёта, выходного отсчёта и произведений (xn, yn, p1n, p2n) не загружаются. Выделенные для хранения xn, yn, p1n, p2n ячейки памяти загружаются программой в отлаживаемом рабочем цикле.
7. Загрузить в память МП-системы (XSEG) максимальное значение немасштабированного положительного входного отсчёта xn (см. методические указания к курсовому проекту).
8. Сформировать сигнал запроса прерывания от Т/С0 (Alt + t) и выполнить в пошаговом режиме программный модуль формирования импульса пуска АЦП. Убедиться, что на линии P1.0 формируется импульс нулевого уровня.
9. Сформировать сигнал запроса прерывания от АЦП по входу INT0 (Alt + i) и выполнить в пошаговом режиме рабочий цикл программы.
а) Убедиться при выполнении программного модуля масштабирования, что вычисленное программой численное значение масштабированного отсчёта xn равно расчётному и запоминается в заданной ячейке памяти.
б) Убедиться, что вычисленные программой численные значения произведений p1n, p2n равны расчётным и запоминаются в заданных ячейках.
в) Убедиться, что вычисленное программой численное значение выходного отсчёта yn равно расчётному и запоминается в заданной ячейке.
г) Убедиться, что на ЦАП выведен смещённый входной код.
д) Убедиться, что выполнен сдвиг отсчётов в памяти для подготовки следующего рабочего цикла.
10. Определить реальное время выполнения рабочего цикла программы для заданных в п.п. 6-7 условий. Сравнить время выполнения рабочего цикла программы со значением, полученным расчётным путём. Объяснить различие.
11. Повторить п.6, изменив знаки у масштабированных отсчётов xn-1, xn-2, yn-1, yn-2 , (сделать отсчёты xi – отрицательными, а отсчёты yj – положительными).
12. Загрузить в память МП-системы (XSEG) максимальное значение немасштабированного отрицательного входного отсчёта xn.
13. Повторить п.п.8-9. Обратить внимание на изменение трассы программы. Убедиться в истинности полученных результатов.
14. Определить реальное время выполнения рабочего цикла программы для заданных в п.п.11-12 условий. Сопоставить полученное значение со значением, полученным в п.10 и со значением, полученным расчётным путём. Объяснить различие длительностей выполнения рабочего цикла.
Требования к отчёту
Отчёт должен содержать: а) все определения и расчёты, предусмотренные п.9 программы подготовки к работе; б) результаты по каждому пункту работы с доказательствами их истинности; в) анализ результатов работы, раскрывающий понимание алгоритма работы цифрового фильтра и управляющей программы.
Контрольные вопросы
1. Состояние МП-системы в результате сброса по сигналу RST?
2. Как получена в цифровом фильтре заданная частота дискретизации аналогового сигнала?
3. Сформулировать и раскрыть способы увеличения (уменьшения) в 2 раза частоты дискретизации аналогового сигнала. Какие для этого требуются изменения в аппаратной части и (или) в программе фильтра?
4. Объяснить последовательность событий в МП-системе при поступлении сигнала прерывания программы. Что происходит в МП-системе после выполнения программы обработки прерывания?
5. Какие изменения необходимы в аппаратной части и (или) в программе фильтра, если при модернизации фильтра вместо таймера Т/С0 требуется использовать Т/С1?
6. Какие изменения необходимы в аппаратной части и (или) в программе фильтра, если при модернизации фильтра вместо прерывания по входу INT0 требуется использовать прерывания по входу INT1?
7. Какие изменения необходимы в программе, если при модернизации фильтра ввод данных из АЦП требуется осуществлять через порт РА РУ55, а вывод на ЦАП – через порт РВ РУ55?
8. Как программно реализован и как выполняется ввод байта через порт РА РУ55?
9. Как программно реализован и как выполняется вывод байта через порт РВ РУ55?
10. Записать в память числовое значение масштабированного входного положительного отсчёта максимальной амплитуды.
11. Записать в память числовое значение масштабированного входного отрицательного отсчёта максимальной амплитуды.
12. Сформулировать правило изменения знака числа. Привести примеры преобразований данных в программе изменения знака
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
