Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Микросхема ПЗУ в управляющем автомате с МПУ выбрана неверноСтр 1 из 3Следующая ⇒
Микросхема ПЗУ в управляющем автомате с МПУ выбрана неверно Московский Авиационный институт (технический университет) КАФЕДРА 403
к курсовой работе по дисциплине Вычислительные системы и микропроцессорная техника
выполнил: студент гр. 04-417 Левин О.А.
проверил: Герасимов А.Л.
МОСКВА 1997 Содержание Анализ задания - 2 Комбинационный вариант - 2 Алгоритм работы устройства - 4 Микропрограмма - 5 Управляющий автомат с жесткой логикой - 5 Управляющий автомат с МПУ - 8 Выбор элементной базы - 10 Составление программы - 12 Задание ВАРИАНТ №17 Задается входной код D{1: 32}. Спроектировать вычислитель, который определяет номер разряда самой первой и самой последней единиц, стоящих между нулями. Предусмотреть реакцию проектируемого устройства в случае отсутствия таких сигналов. Анализ и уточнение задания Так как входной код - тридцатидвухразрядный, то для получения интересующей нас информации необходимо два выходных шестиразрядных кода. Реакцией устройства в случае отсутствия интересующих нас кодовых комбинаций будет значение первого и второго выходных кодов соответственно: Очевидно, что в тридцатидвухразрядном коде единица, стоящая между двумя нулями ни при каких обстоятельствах не может находится ни в первом ни в тридцать втором разряде кода. Тактовая синхронизация будет осуществляться внешним генератором тактовых импульсов с частотой 20 МГц По окончании обработки входного кода должен вырабатываться специальный сигнал, позволяющий следующему устройству считать выходные данные с проектируемого устройства. Обобщенная функциональная схема проектируемого устройства может быть представлена в следующем виде:
D{1: 32} B{1: 6} F C{1: 6} СТРОБ УСЧИТ
Рисунок 1 Обобщенная функциональная схема устройства Комбинационный вариант устройства Функциональная схема комбинационного устройства, осуществляющего параллельную обработку входного кода представлена на рисунке 2. Входной код D{1: 32} разбивается на пересекающиеся элементы по три разряда: D’{1: 3}, D’{2: 4},...D’{30: 32}. Крайние разряды D’ проходят через инверторы DD1, DD3, DD4, DD6, DD7, DD9,...DD88, DD90. Проинвертированные крайние разряды вместе с центральным разрядом элемента поступают на логическую схему И, на выходе которой в случае если D{i-1, i, i+1}=010 сформируется высокий логический уровень напряжения, приводящий в действие соответствующий элемент индикации на внешней панели устройства. При визуальном контроле внешней панели устройства по расположению работающих элементов индикации можно определить номер разряда первой и последней единиц, стоящих между нулями. Для реализации данной схемы потребуется 20 микросхем 1533ЛН1 (6 логических элементов НЕ), 10 - КР1533 (3 элемента 3И), 4 - КР531ЛЕ7 (2 элемента 5 ИЛИ-НЕ), 1 - 1533ЛИ6 (2 элемента 4И), 1 - 1533ЛИ1 (4 элемента 2И). Основным недостатком данной схемы является невозможность дальнейшей обработки выходной информации. НАЧАЛО
НЕТ СТРОБ РЕГ В {1: 32}=D{1: 32} РЕГ А{1: 32}=РЕГ В{1: 32} СЧЕТ Ц1=2
ДА РЕГ А{1}=0 & РЕГ А{2}=1 & РЕГ А{3}=0
НЕТ РЕГ А{1: 32}=РЕГ А{2: 32}.0 СЧЕТ Ц1=СЧЕТ Ц1 +1 НЕТ СЧЕТ Ц1=32 ДА
РЕГ А{1: 32}=РЕГ В{1: 32} СЧЕТ Ц2=31
ДА РЕГ А{32}=0 & РЕГ А{31}=1 & РЕГ А{30}=0
НЕТ РЕГ А{1: 32}=РЕГ А{1: 31}.0 СЧЕТ Ц=СЧЕТ Ц -1
НЕТ СЧЕТ Ц=1
B {1: 6}=СЧЕТ Ц1; С {1: 6}=СЧЕТ Ц2 КОНЕЦ
Рисунок 3 Блок-схема алгоритма работы устройства Микропрограмма Переменные: Входные: D{1: 32} - входной код строб Выходные: В {1: 6}, С{1: 6} - выходной код Внутренние: РЕГ А{1: 32}, РЕГ В{1: 32} - регистры СЧЕТ Ц1{1: 6}, СЧЕТ Ц2{1: 6} - счетчики циклов Признаки: Р1 - строб=1 Р2 - РЕГ А{1}=0 & РЕГ A{2}= 1 & РЕГ А {3}=0 Р3 - РЕГ А{32}=0 & РЕГ A{31}= 1 & РЕГ А {30}=0 Р4 - СЧЕТ Ц1 {1: 6} = 32 Р5 - СЧЕТ Ц2 {1: 6} = 1
Программа М1 ЕСЛИ НЕ Р1 ТО М1 (СТРОБ) РЕГ В{1: 32}=D {1: 32} (УЗАП1) РЕГ А{1: 32}=РЕГ В {1: 32} (УН1) СЧЕТ Ц1 {1: 6} =2 М2 ЕСЛИ Р2 ТО М3 (УСДВ1) РЕГ А{1: 32}=РЕГ А{2: 32}.0 } (УСЧ1) СЧЕТ Ц1 {1: 6}=СЧЕТ Ц1 {1: 6}+1 } УЭ1 ЕСЛИ НЕ Р4 ТО М2 М3 (УЗАП1) РЕГ А{1: 32}=РЕГ В {1: 32} (УН2) СЧЕТ Ц2 {1: 6} =31 М4 ЕСЛИ Р3 ТО М5 (УСДВ2) РЕГ А{1: 32}=0.РЕГ А{1: 31} } (УСЧ2) СЧЕТ Ц2 {1: 6}=СЧЕТ Ц2 {1: 6}-1 } УЭ2 ЕСЛИ НЕ Р5 ТО М4 М5 (УСЧИТ1) В{1: 6}=СЧЕТ Ц1 {1: 6} } (УСЧИТ2) С{1: 6}=СЧЕТ Ц2 {1: 6} } УЭ3 КОНЕЦ (ИДТИ К М1)
Как видно из текста микропрограммы, некоторые сигналы можно объединить и заменить эквивалентными сигналами. Функциональная схема операционной части устройства приведена на рисунке 4.
Управляющий автомат с жесткой логикой будет реализовываться в виде классического конечного автомата Мили или Мура. На основании блок-схемы алгоритма работы устройства определим количество состояний для каждого типа автомата. Обозначим состояния автомата Мура буквой S, а состояния автомата Мили - S’. Как видно из рисунка 5, у автомата Мура будет шесть состояний, в то время как у автомата Мили - лишь четыре.
НАЧАЛО S0
S’0 0 Р1 УН 1, УЗАП 1 S1
0 S’1 1 Р2
УЭ 1 S2 УЗАП 1, УН 2 S3
0 Р4 S’2 УЗАП 1 УН 2 S3
0 S’3 1 Р3
УЭ 2 S5 УЗАП 1 УЭ 3 S4
0 Р5 S’4 S6 УЗАП 1 УЭ 3 КОНЕЦ S’0
Рисунок 5. Состояния конечных автоматов Мили и Мура.
Таким образом, определим, что управляющее устройство необходимо синтезировать в виде конечного автомата Мили
Р1/— P1/УН 1, УЗАП 1 Р2/УЭ 1 Р4/УН 2, УЗАП 1 Р3/УЭ 2 S0 S1 S2 S3 S4
Р4/— Р5/—
Р2/УН 2, УЗАП 1
Р3/УЭ 3
Р5/УЭ 3
Граф состояний автомата Мили.
Таблица 1 Кодированная таблица состояний.
Таблица 2 Таблица переходов и выходов
Таблица 3 Кодированная таблица переходов и выходов
Если в конечном автомате будет применяться D-триггер, то будут справедливы равенства:
Q1 (t+1) = НЕ Q1*НЕ Q2*Q3*P2 + НЕ Q1*Q2*Q3*P4 + Q1*Q2*Q3*НЕ P3+ Q1*НЕ Q2*Q3*НЕ P5 [20 входов] Q2 (t+1) = НЕ Q1*НЕ Q2*Q3*P1 + НЕ Q1*Q2*Q3*НЕ P4 + Q1*НЕ Q2*Q3*НЕ P5 [15 входов] Q3 (t+1) = НЕ Q1*НЕ Q2*НЕ Q3*P1 + НЕ Q1*НЕ Q2*Q3 + НЕ Q1*Q2*Q3 + Q1*Q2*Q3*НЕ P3 + Q1*НЕ Q2*Q3*НЕ P5 = =НЕ Q1*НЕ Q2*НЕ Q3*P1 + НЕ Q1*Q3 + Q1*Q2*Q3*НЕ P3 + Q1*НЕ Q2*Q3*НЕ P5 [18 входов] Для реализации автомата на D-триггерах потребуется 43 входа. Если будет использоваться J-K триггер, то уравнения для него можно получить из уравнений для D-триггера: Q (t+1)=J*Q+K*Q
Q(T+1)=J*HE Q + HE K*Q J1=НЕ Q2*Q3*P2+Q2*Q3*P4=Q3*(НЕ Q2*P2+Q2*P4) [6 входов]
K1=(Q2*Q3*НЕ P3+НЕ Q2*Q3*НЕ P5)=(Q2*Q3*НЕ P3)*(НЕ Q2*Q3*НЕ P5)=(НЕ Q2+ НЕ Q3+P3)*(Q2+НЕ Q3+P5) [8 входов]
J2=(НЕ Q1*Q3+Q1*Q3*НЕ P5)=Q3*(НЕ Q1+Q1*НЕ P5) [6 входов] K2=(НЕ Q1*Q3*P4) = Q1+НЕ Q3+НЕ P4 [3 входа]
J3=НЕ Q1*НЕ Q2*P1 [3 входа]
K3=(НЕ Q1*НЕ Q2+НЕ Q1*Q2+Q1*Q2*НЕ P3+Q1*НЕ Q2*НЕ P5) = (НЕ Q1+Q1*(Q2+НЕ Q2*НЕ
P5)) =Q1*(НЕ Q1+(Q2+НЕ Q2*НЕ P5)) = Q1*НЕ Q2*(Q2+P5) = Q1*НЕ Q2*P5 [3 входа]
Для реализации автомата на J-K-триггерах потребуется 29 входов, поэтому автомат будет реализовываться на них. Управляющие сигналы на основе таблицы переходов и выходов будут формироваться следующим образом
УН 1=НЕ Q1*НЕ Q2*НЕ Q3*P1
УЭ 1=НЕ Q1*НЕ Q2*Q3*НЕ P2
УН 2=НЕ Q1*Q2*Q3*P4+НЕ Q1*НЕ Q2*Q3*P2
УЭ 2=Q1*Q2*Q3*НЕ P3
УЭ 3=Q1*НЕ Q2*Q3*P5+Q1*Q2*Q3*P3
УЗАП1=УН 1+УН 2
Управлением Принудительная адресация Каноническая форма микропрограммы разрабатываемого устройства с учетом эквивалентности сигналов представлена в таблице 4:
Таблица 4 Каноническая форма микропрограммы.
Адрес | УН 1 | УЭ 1 | УН 2 | УЭ 2 | УЭ 3 | УЗАП1 | Не Р1 | Р2 | Р3 | Не Р4 | Не Р5 |
Адрес перехода | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Таблица 5
Естественная адресация
№ | МЕТКА | УПР. СИГНАЛ | ПЕРЕХОД |
1 | М1 | ЕСЛИ НЕ Р1 ТО М1 | |
2 | УН 1, УЗАП1 | ||
3 | М2 | ЕСЛИ Р2 ТО М3 | |
4 | УЭ 1 | ||
5 | ЕСЛИ НЕ Р4 ТО М2 | ||
6 | М3 | УН 2, УЗАП1 | |
7 | М4 | ЕСЛИ Р3 ТО М5 | |
8 | УЭ 2 | ||
9 | ЕСЛИ НЕ Р5 ТО М4 | ||
10 | М5 | УЭ 3 | |
11 | ИДТИ К М1 |
Таблица 6
Адрес
Адрес перехода
Таблица 7
Адрес
Маска признаков
Адрес перехода
Таблица 8
Таблица 9
Таблица 10
Таблица истинности регистра КР531ИР11
Программа на ассемблере
НАЧАЛО
СЧЕТЧИК=02Н
АККУМУЛЯТОР=
=1-ый справа байт кода
Маскирование последних
3 бит АККУМУЛЯТОРА
АККУМУЛЯТОР= 010В
НЕТ
Сдвиг кода на разряд вправо
СЧЕТЧИК=СЧЕТЧИК+1
СЧЕТЧИК=32
Запись значения счетчика в память
СЧЕТЧИК=02Н
АККУМУЛЯТОР=
=1-ый слева байт кода
Маскирование первых
3 бит АККУМУЛЯТОРА
ДА
АККУМУЛЯТОР= 01000000В
2 3
1
1 2 3
Сдвиг кода на разряд влево
СЧЕТЧИК=СЧЕТЧИК-1
НЕТ
СЧЕТЧИК=1
Запись значения счетчика в память
КОНЕЦ
Для нормального функционирования программы необходимо предварительно занести входной код, предварительно поделенный на байты в следующие ячейки памяти: 0800Н - 0803Н (в 0800Н - крайний левый байт кода и т.д.) и 0804Н - 0807Н (в 0804Н - крайний левый байт кода и т.д.)
Адрес | Код | Метка | Команда | Комментарий |
0809 | 16 | MVI D, O2H | Счетчик = 2 | |
080A | 02 | |||
080B | 3A | M1 | LDA 0803H | Загрузка первого справа байта кода в аккумулятор |
080C | 03 | |||
080D | 08 | |||
080F | E6 | ANI 07H | Маскирование 3 последних бит аккумулятора | |
0810 | 07 | |||
0811 | FE | CPI 02H | Сравнение аккумулятора с 010В | |
0812 | 02 | |||
0813 | CA | JZ M2 | ||
0814 | 37 | |||
0815 | 08 | |||
0816 | A7 | ANA A | Обнуление флага переноса | |
0817 | 3A | LDA 0800H | ||
0818 | 00 | |||
0819 | 08 | |||
081A | 1F | RAR | ||
081B | 32 | STA 0800H | ||
081C | 00 | |||
081D | 08 | |||
081E | 3A | LDA 0801H | ||
0820 | 01 | |||
0821 | 08 | |||
0822 | 1F | RAR | ||
0823 | 32 | STA 0801H | ||
0824 | 01 | |||
0825 | 08 | |||
0826 | 3A | LDA 0802H | ||
0827 | 02 | |||
0829 | 08 | Последовательный сдвиг | ||
082A | 1F | RAR | байтов кода вправо | |
082B | 32 | STA 0802H | ||
082C | 02 | |||
082D | 08 | |||
082E | 3A | LDA 0803H | ||
082F | 03 | |||
0830 | 08 | |||
0831 | 1F | RAR | ||
0832 | 32 | STA 0803H | ||
0833 | 03 | |||
0834 | 08 | |||
0835 | 14 | INR D | Прибавление к счетчику единицы | |
0836 | 7A | MOV A, D | ||
0837 | FE | CPI 20H | Сравнение значения счетчика с 32D | |
0838 | 20 | |||
083A | 7A | M2 | MOV A, D | |
083B | 32 | STA 0808H | Запись первого результата в память | |
083C | 08 | |||
083D | 08 | |||
083E | 16 | MVI D, 1FH | Счетчик = 31 | |
083F | 1F | |||
0840 | 3A | M3 | LDA 0803H | Загрузка первого слева байта кода в аккумулятор |
0841 | 03 | |||
0842 | 08 | |||
0843 | E6 | ANI E0H | Маскирование 3 первых разрядов кода | |
0844 | E0 | |||
0845 | FE | CPI 40H | Сравнение аккумулятора с 0100 0000В | |
0846 | 40 | |||
0847 | CA | JZ M4 | ||
0848 | 6B | |||
0849 | 08 | |||
084A | A7 | ANA A | Обнуление флага переноса | |
084B | 3A | LDA 0804H | ||
084C | 04 | |||
084D | 08 | |||
084E | 1F | RAL | ||
084F | 32 | STA 0804H | ||
0850 | 04 | |||
0851 | 08 | |||
0852 | 3A | LDA 0805H | ||
0853 | 05 | |||
0854 | 08 | |||
0855 | 17 | RAL | ||
0856 | 32 | STA 0805H | ||
0857 | 05 | |||
0858 | 08 | |||
0859 | 3A | LDA 0806H | ||
085A | 02 | |||
085B | 08 | Последовательный сдвиг | ||
085C | 17 | RAL | байтов кода влево | |
085D | 32 | STA 0806H | ||
085E | 06 | |||
085F | 08 | |||
0860 | 3A | LDA 0807H | ||
0861 | 07 | |||
0862 | 08 | |||
0863 | 17 | RAL | ||
0864 | 32 | STA 0807H | ||
0865 | 07 | |||
0866 | 08 | |||
0867 | 15 | DCR D | Вычитание из счетчика единицы | |
0868 | 7A | MOV A, D | ||
0869 | FE | CPI 02H | Сравнение значения счетчика с 1D | |
086A | 02 | |||
086B | 7A | M4 | MOV A, D | |
086C | 32 | STA 0809H | Запись второго результата в память | |
086D | 08 | |||
086E | 09 | |||
086F | 76 | HLT | Останов программы |
Программа на языке BASIC
Программа была составлена на языке BASIC и отлажена на IBM-совместимом компьютере.
Текст программы
REM Программа по курсовой работе (каф 403).
REM Список переменных:
Последнее изменение этой страницы: 2019-10-03; Просмотров: 146; Нарушение авторского права страницы