Часто стає виправданою часткова перебудова функцій операційних блоків в процесі виконання команди. Елементарна дія в цьому випадку називають Мікрооперацій. Кілька одночасно виконуваних дій об'єднуються мікрокоманд. Послідовність мікрокоманд, виконуваних у процесі реалізації команди, називають мікропрограмою.
Мови проектування дискретних пристроїв, дозволяють описати будь-який алгоритм послідовної формі, т. е. через послідовність операторів присвоювання і прийняття рішень. Однак більш зручний і частіше використовуваний підхід до проектування операційних блоків обчислювальних пристроїв полягає в поділі пристрою на два блоки - пристрій управління та операційний блок. При цьому в операційному блоці виконуються перетворення даних, а пристрій керування забезпечує необхідну послідовність мікрооперацій, виконуваних в операційному блоці, передаючи на входи операційного блоку керуючі сигнали (мікрокоманд). Послідовність дій, а значить керуючих сигналів, залежить як від результатів виконання операцій в операційному блоці, так і від зовнішніх сигналів.
Керуючий блок зручно описувати у формі кінцевого автомата того чи іншого типу. Операційний блок зазвичай представляють як набір регістрів, логічних блоків, буферних схем, а також комутованих зв'язків між ними.
1.1 Аналіз обладнання
У даному дипломному проекті розглядається проектна процедура ПЛІС типу SOPC реалізована на базі мікроконтролера MCS - 48.
До складу розроблюваної системи повинен входити 12-розрядний аналого-цифровий перетворювач, що записує за запитом паралельний код в буферне ОЗУ ємністю 256 дванадцятирозрядний слів, 8 входів і 8 виходів, для дискретних сигналів і блок порівняння двох вхідних восьмирозрядних кодів з вмістом регістра установок, яке задається програмним забезпеченням МП-ядра і зберігає значення поточних установок. Використання схем класу СІС і МІС повинно бути в модернізованому варіанті мінімізовано за рахунок застосування схем програмованої логіки.
На початковому етапі проектування необхідно розділити функції між програмним забезпеченням, що спирається на стандартні компоненти микроконтроллерной частини системи, і специфічним апаратним забезпеченням.
Для розміщення програмного забезпечення потрібно 16 Кбайт пам'яті. Стандартне для всіх МП-систем обладнання.
1.2 Постановка завдання проектування
У рамках даного дипломного проекту при аналізі можливих варіантів реалізації МП -ядро обмежитися розглядом варіантів, що базуються на MCS - 51, оскільки при цьому спрощується процедура переведення більшості рішень MCS - 48 на MCS - 51. В якості елементів програмованої логіки будемо орієнтуватися на продукцію фірми Altera. Це допустимо, оскільки проектований прилад не повинен мати будь-яким винятковими властивостями - малим споживанням потужності, забезпеченням секретності розробки (наявністю бітів секретності), вимогою радіаційної стійкості і, відповідно, орієнтації на ПЛІС з Перепалювані перемичками.
1.3 Порівняльний аналіз
Реалізація проекту можлива в різних варіантах. Відповідно до завдання аналізуватися будуть варіанти, що мають в якості МП-ядра той чи інший варіант контролера MCS - 51.
До основних можна віднести наступні варіанти реалізації:
) використання звичайного контролера сімейства MCS - 51, автономних засобів аналого-цифрової обробки і розміщення всієї дискретної частини проекту в ПЛІС (для конкретності будемо орієнтуватися на ПЛІС фірми Altera);
) використання БІС класу SOPC generic фірми Altera і мегафункціі фірми CAST для реалізації МП -ядро;
) використання мікроконтролера, сумісного за системою команд з MCS - 51 з вбудованими засобами аналого-цифрової обробки (для визначеності будемо орієнтуватися на застосування БІС ADuC812 фірми Analog Devices), і реалізація відсутніх дискретних елементів в ПЛІС фірми Altera ;
) використання БІС класу SOPC фірми Triscend сімейства Е5, що містить як МП -ядро вбудований мікроконтролер +8032 і конфігуровані логіку типу FPGA, і реалізація зовнішнього аналого -Цифрові перетворення (для визначеності протоколу будемо орієнтуватися на застосування БІС AD7892 фірми Analog Devices).
Перший варіант реалізації (малюнок 1) припускає використання в якості МП -ядро класичної мікросхеми MCS - 51 (одну з БІС фірми Atmel) і застосування БІС ПЛ фірми Altera для реалізації відсутніх дискретних компонентів. Потрібний обсяг пам'яті команд вимагає використання БІС сімейства AT87F55 або АТ89С55 або застосування зовнішньої пам'яті команд (EEPROM Insraction), що в свою чергу передбачає включення до складу ПЛІС...
