Struktura systemu mikroprocesorowego

Transkrypt

1 Struktura systemu mikroprocesorowego

2 Struktura systemu mikroprocesorowego / Podstawowe składniki systemu Systemy jednopłytkowe Systemy modułowe

3 Składniki systemu /. Procesor od wyboru procesora zaleŝy konstrukcja jego otoczenia do swej pracy wymaga minimum zasilania i sygnału taktującego Vcc C 0p A A A A A CLK X D 00kHz D D D UF +V D D D0 D INT NMI HALT MREQ IORQ 0 R 0 C n Z0 R 0 A0 UD A A A A A A A A A A0 UE GND RFSH 0 0 M RESET BUSREQ WAIT BUSACK WR RD CLK 0 gotowe BUSACK sygnały: D BUSREQ D danych, adresów i sterowań U RESET NMI INT WAIT HALT RFSH WR RD 0 IORQ MREQ M Z0ACPU D0 D D D D D A0 A A A A A A A A A A0 A A A A A 0 0

4 Składniki systemu / JC z 00:

5 Składniki systemu / JC na 0:

6 RD AD0 LOC/WR AD QS0ALE AD QSINA AD AD S0,DEN AD SDT/R AD 0 SM/IO AD AD RQ/GT0 AD RQ/GT 0 AD0 AD AD NMI AD INTR AD AD MN/MX TEST A/S READY A/S A/S A/S CLK RESET BHE/S 0 F/C READY EFI CLK CSYNC PCLK ASYNC OSC RESET 0 X X RDY RDY AEN RES AEN A0 A A A A A A A B0 B B B B B B B E DIR LS A0 A A A A A A A B0 B B B B B B B E DIR LS D0 Q0 D Q D Q D Q D Q D Q D Q D Q OE LE LS D0 Q0 D Q D Q D Q D Q D Q D Q D Q OE LE LS D0 Q0 D Q D Q D Q D Q D Q D Q D Q OE LE LS C? R? Vcc Q? R? Vcc A[0..] D[0..] IO/M RD WR Składniki systemu / JC na 0 (w trybie minimalnym):

7 RD AD0 LOC/WR AD QS0ALE AD QSINA AD AD S0,DEN AD SDT/R AD 0 SM/IO AD AD RQ/GT0 AD RQ/GT 0 AD0 AD AD NMI AD INTR AD AD MN/MX TEST A/S READY A/S A/S A/S CLK RESET BHE/S 0 F/C READY EFI CLK CSYNC PCLK ASYNC OSC RESET 0 X X RDY RDY AEN RES AEN A0 A A A A A A A B0 B B B B B B B E DIR LS A0 A A A A A A A B0 B B B B B B B E DIR LS D0 Q0 D Q D Q D Q D Q D Q D Q D Q OE LE LS D0 Q0 D Q D Q D Q D Q D Q D Q D Q OE LE LS D0 Q0 D Q D Q D Q D Q D Q D Q D Q OE LE LS C? R? Vcc Q? A[0..] D[0..] BHE/S AD0 AD QS0 AD QS AD AD S0 AD S AD 0 S AD AD RQ/GT0 AD RQ/GT AD0 AD AD INT AD AD AD BUSY READY A/S A/S CLK A/S RESET A/S 0 S0 MRDC S MWTC S AMWC IORC IOWC AIOWC INTA IOB CEN DT/R AEN DEN MCEPDE CLK ALE CTRL BUS Vcc Vcc R? Składniki systemu / JC na 0 (w trybie maksymalnym):

8 Składniki systemu / JC na 0C: EA/VP X X RESET RD WR INT0 INT T0 T P0 P P P P P P P P00 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P0 P P P P P P P PSEN ALE/P 0 TXD RXD 0 U 0C MHz 0p 0p 0u k Vcc

9 Składniki systemu /. Pamięć programu półprzewodnikowa nieulotna; zawierająca przynajmniej oprogramowanie startowe systemu; w małych systemach zawiera całe oprogramowanie uŝytkowe. procesor DANE ADR STER programu (ROM)

10 Składniki systemu /. Pamięć danych półprzewodnikowa ulotna; przechowuje struktury danych i wyników działających programów; w duŝych systemach takŝe ładowane doń oprogramowanie uŝytkowe. procesor DANE ADR STER programu (ROM) danych (RAM)

11 Składniki systemu 0/. Urządzenia zewnętrzne porty we/wy umoŝliwiające wymianę informacji z otoczeniem; dzięki nim czerpiemy korzyści z pracy systemu. procesor DANE ADR STER programu (ROM) danych (RAM) operatorskie komunikacyjne obiektowe

12 Składniki systemu /. Urządzenia operatorskie umoŝliwiają wymianę informacji między systemem a jego uŝytkownikiem; są to porty we/wy, do których dołącza się np. klawiaturę, monitor, wskazujące, itd. Podstawowe urządzenia operatorskie: klawiatury: alfanumeryczne lub funkcyjno-numeryczne (kalkulatorowe); wyświetlacze: LED lub LCD, segmentowe, mozaikowe lub graficzne; drukarki: wg zasady druku: igłowe, laserowe, atramentowe, termiczne; wg konstrukcji: biurowe, przemysłowe, kasowe; monitory: monochromatyczne i kolorowe, alfanumeryczne i graficzne, CRT i LCD; urządzenia wskazujące: myszy, touch-pady, scroll-balle, joystiki, ekrany dotykowe

13 Składniki systemu /. Urządzenia komunikacyjne umoŝliwiają wymianę informacji z innymi systemami komputerowymi (nadrzędnymi, podrzędnymi lub równowaŝnymi); szeregowe (rodzina RS, CAN, USB, firewire, itd.); równoległe (Centronics); interfejsy sieciowe typu LAN; modemy (radiowe, optyczne, kablowe).

14 Składniki systemu /. Urządzenia obiektowe porty we/wy umoŝliwiające zbieranie informacji o rzeczywistym procesie i oddziaływanie na stan tego procesu; obwody wejść i wyjść analogowych; obwody wejść i wyjść dwustanowych; specjalizowane interfejsy kontrolno-pomiarowe (np. IEC).

15 Składniki systemu /. Pamięci zewnętrzne: do przechowywania nieuŝywanych w danej chwili przez system informacji; FDD, HDD, CD-ROM, CD-RW, DVD, DVD-RW, pamięci kasetowe, streamery, dyski półprzewodnikowe (dyski flash) pamięci zewn. procesor DANE ADR STER programu (ROM) danych (RAM) operatorskie komunikacyjne obiektowe

16 Składniki systemu /. Układy obsługujące operacyjną sterowniki DMA; układy obsługi DRAM. pamięci zewn. ukł.obsługi PAO procesor DANE ADR STER programu (ROM) danych (RAM) operatorskie komunikacyjne obiektowe

17 Składniki systemu /. Dekodery adresów na podstawie słów adresowych i sygnałów sterujących aktywują odpowiednie układy pamięci lub porty we/wy. pamięci zewn. ukł.obsługi PAO dekodery adresów procesor DANE ADR STER programu (ROM) danych (RAM) operatorskie komunikacyjne obiektowe

18 Składniki systemu /. Kontrolery systemu przerwań mniej lub bardziej rozbudowane układy; zbierają sygnały przerwań z całego systemu, kolejkują je wg priorytetów, generują jedno przerwanie do CPU pamięci zewn. ukł.obsługi PAO dekodery adresów kontrolery przerwań procesor DANE ADR STER programu (ROM) danych (RAM) operatorskie komunikacyjne obiektowe

19 Składniki systemu /. Timery, zegary czasu rzeczywistego odmierzanie odcinków czasu z załoŝoną dokładnością; zegary RTC z kalendarzem. pamięci zewn. ukł.obsługi PAO dekodery adresów kontrolery przerwań timery RTC procesor DANE ADR STER programu (ROM) danych (RAM) operatorskie komunikacyjne obiektowe

20 Składniki systemu / 0. Magistrala systemowa zbiór sygnałów/połączeń niezbędnych do wymiany informacji pomiędzy składnikami systemu pamięci zewn. ukł.obsługi PAO dekodery adresów kontrolery przerwań timery RTC procesor DANE ADR STER programu (ROM) danych (RAM) operatorskie komunikacyjne obiektowe

21 Konstrukcja systemu 0/ konstrukcja systemu mikroprocesorowego system jednopłytkowy system modułowy

22 Mikrokomputer jednopłytkowy / pamięci zewn. ukł.obsługi PAO dekodery adresów kontrolery przerwań timery RTC procesor DANE ADR STER programu (ROM) danych (RAM) operatorskie komunikacyjne obiektowe wykonawcze, pomiarowe, itd panel operatorski interfejsy komunikacyjne

23 Mikrokomputer jednopłytkowy / Cechy: na jednej płytce drukowanej znajdują się wszystkie niezbędne składniki systemu: CPU, PAO, porty we/wy, obwody przerwań, timer; system przeznaczony do realizacji określonych zadań (lokalne sterowniki, itp.); przystosowany do zabudowania w innym urządzeniu; utrudniony serwis - wymiana całego systemu; MoŜe być zaprojektowany: na miarę potrzeb, minimalnym kosztem - tzw. system zamknięty; w miarę uniwersalnie (z moŝliwością rozbudowy, modyfikacji) - tzw. system otwarty

24 System modułowy / Zasada konstrukcji: RTC ROM pamięci zewn. operatorskie komunikacyjne obiektowe obiektowe µp dek. adr. RAM C C kontr. przerw. A A

25 System modułowy / Cechy: minimalna liczba modułów o zdefiniowanych funkcjach, z których moŝna tworzyć róŝne konfiguracje sprzętowe zaleŝnie od potrzeb; zdefiniowana konfiguracja równoległej szyny systemowej, łączącej wszystkie moduły; charakterystyczna konstrukcja mechaniczna; łatwość rozbudowy, dołączania dodatkowych pakietów (sprzęgających z obiektem albo innych specjalizowanych); łatwość tworzenia nowych aplikacji na bazie juŝ posiadanego zestawu standardowych pakietów; Systemy modułowe dominują w zastosowaniach przemysłowych

26 System modułowy / MIC000 z Advantecha 0-0 z GEFanuc SMART z PEPModular S z Siemensa