Разработка микропроцессорной системы управления

Микропроцессорная система управления

В состав микропроцессорной системы могут входить различные микропроцессорные и прочие интегральные микросхемы различных схемотехнических типов, при условии, что они совместимы по электрическим параметрам, конструктивному исполнению и архитектуре. Микропроцессорные системы отличаются друг от друга архитектурой, областью применения и конструктивным исполнением. Современные системы реализуют такие принципы как принцип хранимой в памяти программы, принцип магистрально-модульной структуры, принцип адресного обращения устройств системы друг к другу. Самой важной характеристикой микропроцессорной системы является количество центральных процессоров, согласно данному принципу они делятся на:

1. Однопроцессорные. Данные системы делятся на специализированные и ориентированные на четко определенные области применения. Специализированные системы предназначены для решения одной или ограниченное число задач с максимально возможной эффективностью.
2. Мультипроцессорные. Мультипроцессорные системы характеризуются тем, что каждый процессор независимо выполняет свою программу, а общая операционная система распределяет нагрузку.
3. Многомашинные. Многомашинная система представляет собой вычислительный комплекс, в состав которого входят несколько микрокомпьютеров, каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы, а также программные и аппаратные средства для организации взаимосвязи между микрокомпьютерами системы.

Разработка микропроцессорной системы управления

Процесс разработки микропроцессорной системы можно разделить на три основных этапа:

1. Разработка архитектуры и структуры микропроцессорной системы.
2. Разработка аппаратных средств микропроцессорной системы.
3. Разработка программного обеспечения микропроцессорной системы.

Операции формирования функциональной структуры микропроцессорной системы опираются на следующие данные: варианты функционирования проектируемой системы; аналоги проектируемой системы или ее составляющих в виде ранее существовавших систем; аналоги проектируемой системы или ее составляющих в виде существующих систем близкого назначения; концептуальные варианты построения системы и ее составляющих; жизненные цикл ранее существовавших систем или этапы жизненного цикла существующих систем близкого назначения.

Разработка и изготовление аппаратных средств состоит из: структурного проектирования аппаратных средств, логического проектирования аппаратных средств, конструкторско-технологического проектирования аппаратных средств. При структурном проектировании определяется или уточняется функциональная схема микрокомпьютера на уровне отдельных узлов. При логическом проектировании аппаратных средств микропроцессорной системы решаются задачи схемотехнического характера: логический синтез и электрический расчет узлов микрокомпьютера на компонентах средней и малой интеграции, которые обеспечивают согласование компонентов нагрузке, реализацию логических функций, логическим уровнем. Логический уровень можно разделить на подуровень микроопераций и подуровень переключательных схем. Конструкторско-технологическое проектирование аппаратных средств микропроцессорной системы связан с аспектами конструкции и технологии, несмотря на то, что эти аспекты должны также учитываться на более ранних стадиях проектирования системы.

Проектирование программного обеспечения и разработка алгоритмов микропроцессорной систем управления, в большинстве случаев, выполняются параллельно с разработкой и изготовлением аппаратных средств. Проектируются алгоритмы, тексты исходных программ, выполняется их трансляция в объектные коды и автономная отладка. Отладка заключается в доводке рабочих программ, а также обеспечении их правильного функционирования на реальной аппаратуре, в реальных условиях. Главная задача отладки заключается в выявлении ошибок проектирования и дефектов аппаратуры, не замеченные на предыдущих этапах разработки микропроцессорной системы. Программный уровень делится на подуровень языка и подуровень программ процессора. На данном уровне рассматриваются последовательность операторов или команд, которые вызывают какие-либо действия над некоторым полем данных.