Средств обработки сигналов




Скачать 498,45 Kb.
НазваниеСредств обработки сигналов
страница4/4
Дата публикации13.10.2013
Размер498,45 Kb.
ТипДокументы
pochit.ru > Информатика > Документы
1   2   3   4

^ 2.4. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
Особенностью проектирования микропроцессорных устройств обработки сигналов является необходимость совместной разработки программного обеспечения и аппаратных средств. Основные этапы их проектирования приведены на рис. 2.21.

На этапе постановки задачи определяются требования к микропроцессорному устройству, математические методы решения поставленной задачи, разрабатываются алгоритмы обработки и взаимодействия с внешними устройствами. На основании алгоритмов обработки и взаимодействия формируются требования и ограничения на их реализацию. Затем процесс проектирования разделяется на программную и аппаратную части. Далее, исходя из выбранной структуры, конкретизируются требования к программному обеспечению и аппаратным средствам. Осуществляется предварительная разработка программы и аппаратуры, оцениваются основные характеристики устройства, которые сравниваются с предъявляемыми требованиями. Если полученные характеристики удовлетворяют заданным требованиям, то осуществляется совместная отладка программного обеспечения р аппаратных средств. По результатам отладки выпускается техническая документация. Когда характеристики не удовлетворяют техническим требованиям, процесс проектирования повторяется. Если решение найдено не будет, то необходимо скорректировать технические требования, перераспределив выполняемые задачи между микропроцессором и внешними устройствами.



^ 2.5. УСТРОЙСТВА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

ПРИ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ

Радиотехническое устройство обработки сигналов включает в себя аналоговую, аналого-цифровую и цифровую части. Задачами аналогового устройства являются: предварительная селекция полезного сигнала на фоне помех, снижение несущей частоты и повышение уровня принимаемого сигнала до значений, достаточных для работы аналого-цифровой части устройства. Условно можно считать, что для микропроцессорной обработки сигналов аналоговая часть радиотехнического устройства является датчиком информации, а аналого-цифровая— периферийным устройством. Аналогово-цифровое устройство можно разделить на устройство сбора данных и устройство их распределения. Устройство сбора данных предназначено для нормализации и преобразования аналоговых сигналов в цифровые с последующей записью их в микропроцессорное устройство. Устройство распределения данных восстанавливает из цифрового сигнала с выхода микропроцессорного устройства аналоговый сигнал с последующей передачей его приемнику информации.

Функциональными узлами, определяющими быстродействие и другие параметры устройств сбора и распределения данных, являются АЦП и ЦАП. Основные параметры преобразователей, позволяющие проводить их сравнительный анализ на ранних стадиях разработки микропроцессорного устройства: разрядность, время преобразования, потребляемая мощность или ток, нелинейность преобразования, максимальная частота преобразования, параметры входных и выходных напряжений и токов и конструктивная реализация. Обмен информацией между периферийными устройствами и микропроцессором называют вводом-выводом, а устройства, выполняющие эту процедуру, —устройствами ввода-вывода. Операция ввода информации включает три шага: микропроцессор выставляет адрес АЦП на шину адреса, ждет, когда устройство ввода-вывода выставит данные на шину данных, и затем считывает данные и помещает их в один из регистров. Операция вывода информации также включает три шага: микропроцессор выставляет адрес ЦАП, после получения сигнала о том, что ЦАП готов к приему данных, выставляет их на шину данных и ждет завершения передачи данных.

Для согласования работы микропроцессора и АЦП используются различные способы обмена информацией. Выбор конкретного способа определяется типом микропроцессора, скоростью обмена, сложностью и структурой массива данных. Наибольшее распространение нашли следующие способы обмена: программно-управляемая передача данных, обращение к устройствам ввода-вывода как к ячейкам памяти, прерывание и прямой доступ к памяти [2].

При использовании программно-управляемой передачи данных система команд микропроцессора должна содержать специальные команды ввода-вывода. Обмен данными осуществляется в следующей последовательности:

1. Микропроцессор выдает на адресную магистраль адрес устройства ввода-вывода.

2. Микропроцессор осуществляет проверку состояния готовности устройства ввода-вывода к обмену информацией. Эта процедура может выполняться с помощью триггера-флага.

3. Микропроцессор производит ввод или вывод данных.

Такая последовательность программно-управляемой передачи данных характерна для АЦП, работающих независимо от микропроцессора. Если же АЦП запускается одновременно с приемом от МП своего адреса, то вместо опроса состояния триггера можно ввести программную задержку, равную циклу работы АЦП. По истечении времени задержки МП осуществляет ввод данных. Структурная схема программно-управляемой передачи данных от АЦП в МП приведена на рис.2.22.



Микропроцессор выдает в шину адреса ША адрес А1. Этот адрес поступает на дешифратор ДШ, который в соответствии с принятым кодом адреса формирует управляющий сигнал У1, поступающий на вентиль D1 . На второй вход вентиля с шины управления поступает сигнал "вывод". При совпадении сигналов "вывод" и У1 на выходе D1 формируется сигнал запуска АЦП. Затем МП переходит в режим ожидания, длительность которого определяется временем преобразования АЦП. По окончании программной задержки МП выдает в адресную шину адрес А2, а в шину управления ШУ — "ввод". Микросхема D2 формирует сигнал, по которому цифровые данные с выхода АЦП через магистральный усилитель D3 поступают на шину данных и вводятся в МП.

Итак, реализация программно-управляемого ввода-вывода не требует затрат адресов памяти и относительно проста. Основным недостатком этого способа обмена информацией являются затраты времени на ожидание готовности АЦП к выдаче данных.

Близким к рассмотренному способу обмена информацией является обращение к устройству ввода-вывода как к ячейке памяти. Микропроцессор использует одни и те же команды для обмена как с памятью, так и с устройством ввода-вывода. Конкретное устройство ввода-вывода определяется только своим адресом. При обращении к устройству ввода-вывода как к ячейке памяти отсутствуют особые команды ввода-вывода, устройства ввода-вывода требуют выделения им некоторого числа адресов.

Основным недостатком этого способа является потеря процессорного времени на ожидание готовности устройства ввода-вывода к обмену. Для устранения его используется способ обмена информацией с прерыванием программы, выполняемой микропроцессором. Прерывание программы происходит по инициативе устройства ввода-вывода. Для этого оно посылает в микропроцессор сигнал "запрос прерывания", который поступает на специальный вход. Число входов запросов на прерывание зависит от структуры микропроцессорного устройства. После приема сигнала "запрос на прерывание" МП приостанавливает вычисления по основной программе и переходит к подпрограмме обмена информацией с устройством ввода-вывода. Затем МП продолжает выполнение основной программы.

В рассмотренных выше примерах обмен информацией осуществляется между устройством ввода-вывода и МП. Для ввода-вывода данных в ОЗУ, минуя процессор, используется способ обмена информацией с помощью прямого доступа к памяти (ПДП). Организация обмена данных в режиме ПДП производится обычно контроллером ПДП. Микропроцессор передает управление шинами контроллеру ПДП, который производит обмен данными непосредственно между памятью и устройством ввода-вывода. Прямой доступ к памяти может быть реализован таким образом, чтобы выполнять пересылки данных между различными блоками памяти или разными устройствами ввода-вывода, использующими общую с МП шину. При этом значительно повышается скорость обмена данными, которая определяется временем доступа к памяти.

Устройства ввода-вывода и МП для связи с памятью пользуются одной шиной и, следовательно, не могут обращаться к памяти в одном цикле. Существует несколько вариантов реализации ПДП, в том числе: с блокировкой МП, с квантованием цикла памяти и захватом цикла. В первом варианте на время пересылки данных контроллер ПДП останавливает МП и отключает его от шины. Недостатками ПДП с блокировкой МП являются траты времени на отключение МП от шины и последующее его подключение, а также потеря микропроцессорного времени во время пересылки. При ПДП с квантованием цикла памяти используется быстродействующая память цикл, которой делится на два временных интервала, причем один из них отводится для МП, а другой — для ПДП. Этот метод позволяет достичь максимальной скорости обмена данными при параллельном выполнении операций МП. Недостатком метода является необходимость применения быстродействующей памяти, которая потребляет большую мощность л имеет большую стоимость.

Компромиссным является метод захвата цикла. Контроллер ПДП отнимает у ОДЩ ]Ш4кл памяти для пересылки данных. В процессе выполнения обмена данными с устройством ввода-вывода МП не блокируется. Если ;цикл памяти нужен одновременно МП и контроллеру ПДП, то приоритет отдается контроллеру ПДП. Таким образом, производительность МП снижается только в тех случаях, когда цикл работы его близок к циклу памяти. Использование микропрограммного управления при построении микропроцессорных устройств приводит к тому, что цикл выполнения команды значительно больше цикла ;памяти. Это позволяет процессору и контроллеру ПДП обращаться к памяти практически без взаимных помех. При работе нескольких МП с общей памятью увеличивается число обращении к памяти, поэтому производительность контроллера ПДП снижается.

При организации пересылки данных между устройством ввода-вывода и памятью контроллер ПДП должен выполнять ряд функций. На рис.2.23 приведена схема алгоритма операции ввода при ПДП.


Микропроцессор инициирует работу контроллера ПДП подачей на него команды ввода, начального адреса памяти, отведенной для массива данных, числа слов вводимого массива и другой информации, необходимой для выполнения операции. Затем контроллер получает от устройства ввода-вывода слово данных и запрашивает разрешение на использование шины микропроцессорного устройства для пересылки с ПДП. После того, как шина предоставлена, контроллер запрашивает разрешение на пересылку данных в память. Получив от памяти сигнал подтверждения о том, что текущий цикл обмена с памятью завершен, контроллер ПДП анализирует содержимое счетчика, которое равно числу слов пересылаемого массива данных. Если содержимое счетчика слов не равно нулю, то оно уменьшается на единицу, а содержимое счетчика адреса памяти увеличивается на единицу. После этого осуществляется прием со следующего слова данных. Загрузка слов в память продолжается до тех пор, пока значение счетчика слов не станет равным нулю. При этом контроллер ПДП прекращает пересылку данных и информирует МП о том, что пересылка завершена.

Использование конкретного способа сопряжения с МП является одним из важнейших вопросов проектирования микропроцессорных устройств .обработки сигналов. Он должен решаться с учетом вычислительных возможностей МП, структуры построения микропроцессорного устройства, разрядности и размерности массива данных, требуемой скорости обмена, обеспечивающей реальный масштаб времени обработки сигналов, и других требований.
1   2   3   4

Похожие:

Средств обработки сигналов iconЗадачи и методы обработки сигналов зв. Основные виды устройств обработки....
Принципы действия устройств динамической обработки. Структурные схемы, переходные процессы
Средств обработки сигналов icon6. микропроцессоры для цифровой обработки сигналов
МП. Значительная эффективность систем цос достигается за счет специализации мп. Мп, ориентированные на цос, получили название цифровых...
Средств обработки сигналов iconТема пространство и метрология сигналов физическая величина более...
Пространство сигналов. Множества сигналов. Линейное пространство сигналов. Норма сигналов. Метрика сигналов. Скалярное произведение...
Средств обработки сигналов iconЦифровые процессоры обработки сигналов (Лекция)
Цпос) или их равнозначное название – цифровые сигнальные процессоры (цсп или просто сигнальные процессоры), англоязычное сокращение...
Средств обработки сигналов iconАнатолий Васильевич Давыдов
На примерах обработки геофизических данных показано, что модовая декомпозиция сигналов обеспечивает устойчивую адаптивную очистку...
Средств обработки сигналов icon1. Формирование элементарных сигналов и вычисление их спектров. 2
По текстовым файлам «Формирование сигналов в среде Mathcad» и «Спектральный анализ сигналов» ознакомиться со способами формирования...
Средств обработки сигналов iconВопросы к экзамену по дисциплине «Цифровые методы формирования и обработки сигналов в итс»

Средств обработки сигналов iconПрограмма вступительного экзамена по специальности 05. 12. 04. Радиотехника,...
Информация, сообщение,сигнал. Пространство сигналов. Математические и линейные пространства сигналов. Дискретные представления сигналов....
Средств обработки сигналов iconКурсовая работа по курсу "Устройства приема и обработки сигналов"...

Средств обработки сигналов iconВопросы
Устройства приема и обработки сигналов, гр. 2021,2051 осенний семестр 2003/2004 учебного года
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
pochit.ru
Главная страница