Struktura systemu mikroprocesorowego

Struktura systemu mikroprocesorowego 1/25 Podstawowe składniki systemu Systemy jednopłytkowe Systemy modułowe

1. Procesor Składniki systemu 2/25 od wyboru procesora zależy konstrukcja jego otoczenia do swej pracy wymaga minimum zasilania i sygnału taktującego A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 GND RFSH M1 RESET BUSREQ WAIT BUSACK WR RD A11 A12 A13 A14 A15 CLK D4 D3 D5 D6 +5V D2 D7 D0 D1 INT NMI HALT MREQ IORQ Z80 „gotowe” sygnały: danych, adresów i sterowań Vcc

Składniki systemu 3/25 JC z 8080:

Składniki systemu 4/25 JC na 8085:

JC na 8086 (w trybie minimalnym): Składniki systemu 5/25 JC na 8086 (w trybie minimalnym):

JC na 8086 (w trybie maksymalnym): Składniki systemu 6/25 JC na 8086 (w trybie maksymalnym):

Składniki systemu 7/25 JC na 80C51:

2. Pamięć programu Składniki systemu 8/25 półprzewodnikowa pamięć nieulotna; zawierająca przynajmniej oprogramowanie startowe systemu; w małych systemach zawiera całe oprogramowanie użytkowe. procesor DANE ADR STER pamięć programu (ROM)

3. Pamięć danych Składniki systemu 9/25 półprzewodnikowa pamięć ulotna; przechowuje struktury danych i wyników działających programów; w dużych systemach także ładowane doń oprogramowanie użytkowe. procesor DANE ADR STER DANE ADR STER pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM)

4. Urządzenia zewnętrzne Składniki systemu 10/25 4. Urządzenia zewnętrzne porty we/wy umożliwiające wymianę informacji z otoczeniem; dzięki nim czerpiemy korzyści z pracy systemu. procesor DANE ADR STER DANE ADR STER pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM) urz. opera- torskie urz. komuni-kacyjne urz. obiek- towe

Składniki systemu 11/25 4.1 Urządzenia operatorskie umożliwiają wymianę informacji między systemem a jego użytkownikiem; są to porty we/wy, do których dołącza się np. klawiaturę, monitor, urz. 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

Składniki systemu 12/25 4.2 Urządzenia komunikacyjne umożliwiają wymianę informacji z innymi systemami komputerowymi (nadrzędnymi, podrzędnymi lub równoważnymi); szeregowe (rodzina RS, CAN, USB, firewire, itd.); równoległe (Centronics); interfejsy sieciowe typu LAN; modemy (radiowe, optyczne, kablowe).

Składniki systemu 13/25 4.3 Urządzenia obiektowe porty we/wy umożliwiające 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. IEC625).

5. Pamięci zewnętrzne: Składniki systemu 14/25 do przechowywania nieużywanych 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 pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM) urz. opera- torskie urz. komuni-kacyjne urz. obiek- towe

6. Układy obsługujące pamięć operacyjną Składniki systemu 15/25 6. Układy obsługujące pamięć operacyjną sterowniki DMA; układy obsługi DRAM. pamięci zewn. ukł.obsługiPAO procesor DANE ADR STER pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM) urz. opera- torskie urz. komuni-kacyjne urz. obiek- towe

7. Dekodery adresów Składniki systemu 16/25 na podstawie słów adresowych i sygnałów sterujących aktywują odpowiednie układy pamięci lub porty we/wy. pamięci zewn. ukł.obsługiPAO dekodery adresów procesor DANE ADR STER pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM) urz. opera- torskie urz. komuni-kacyjne urz. obiek- towe

8. Kontrolery systemu przerwań Składniki systemu 17/25 8. Kontrolery systemu przerwań mniej lub bardziej rozbudowane układy; zbierają sygnały przerwań z całego systemu, kolejkują je wg priorytetów, generują jedno przerwanie do CPU kontrolery przerwań pamięci zewn. ukł.obsługiPAO dekodery adresów procesor DANE ADR STER pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM) urz. opera- torskie urz. komuni-kacyjne urz. obiek- towe

9. Timery, zegary czasu rzeczywistego Składniki systemu 18/25 9. Timery, zegary czasu rzeczywistego odmierzanie odcinków czasu z założoną dokładnością; zegary RTC z kalendarzem. kontrolery przerwań pamięci zewn. ukł.obsługiPAO dekodery adresów timery RTC procesor DANE ADR STER pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM) urz. opera- torskie urz. komuni-kacyjne urz. obiek- towe

10. Magistrala systemowa Składniki systemu 19/25 zbiór sygnałów/połączeń niezbędnych do wymiany informacji pomiędzy składnikami systemu pamięci zewn. ukł.obsługiPAO dekodery adresów kontrolery przerwań timery RTC procesor DANE ADR STER pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM) urz. opera- torskie urz. komuni-kacyjne urz. obiek- towe

konstrukcja systemu mikroprocesorowego system jednopłytkowy system modułowy

Mikrokomputer jednopłytkowy 21/25 timery RTC dekodery adresów ukł.obsługiPAO kontrolery przerwań pamięci zewn. procesor DANE ADR STER pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM) urz. opera- torskie urz. komuni-kacyjne urz. obiek- towe urz. wykonawcze, pomiarowe, itd.. panel operatorski ..... .... interfejsy komunikacyjne

Mikrokomputer jednopłytkowy 22/25 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; Może być zaprojektowany: „na miarę” potrzeb, minimalnym kosztem - tzw. system zamknięty; w miarę uniwersalnie (z możliwością rozbudowy, modyfikacji) - tzw. system otwarty

Zasada konstrukcji: System modułowy 23/25 C A C A P dek. adr. RTC ROM kontr. przerw. dek. adr. RTC ROM RAM pamięci zewn. urz. opera- torskie urz. komuni-kacyjne urz. obiek- towe C A urz. obiek- towe C A

Systemy modułowe dominują w zastosowaniach przemysłowych System modułowy 24/25 Cechy: minimalna liczba modułów o zdefiniowanych funkcjach, z których można tworzyć różne konfiguracje sprzętowe zależnie 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 już posiadanego zestawu standardowych pakietów; Systemy modułowe dominują w zastosowaniach przemysłowych

System modułowy 25/25 SMART2 z PEPModular S7 z Siemensa 90-70 z GEFanuc MIC2000 z Advantecha