Caracteristici de proiectare a sistemelor folosind instrumente bazate pe microprocesoare. Microprocesoare

Sarcina principală la crearea unui MPS este de a dezvolta hardware-ul (structura fizică) a sistemului și de a programa proprietățile sale funcționale, de exemplu. în stabilirea structurii MPS pentru sarcină.

Proiectarea MPS este fundamental diferită de metodele tradiționale de proiectare logică a sistemelor bazate pe „logica dură”. Atunci când proiectăm sisteme bazate pe „logica dură” există set variat elemente logice cu cadran fix funcții logice și sarcina este să stabilirea de legături fizice între ele . La proiectarea MPS există set mic elemente ale căror funcţii sunt diverse şi determinate de sistemul de comandă . Sarcina de proiectare se reduce la selectarea unei structuri MPS standard și programarea proprietăților acesteia .

Trebuie remarcat faptul că numărul structurilor, în general, este limitat de cadrul care a fost discutat în secțiunea anterioară. Deoarece timpul pentru dezvoltarea și stăpânirea sistemelor în producție devine proporțional cu ciclul său de viață (timpul existenței sale oportune înainte de apariția unui analog competitiv), este necesar:

· se străduiesc să folosească deja cunoscute soluții standard cu suportul pachetelor CAD axate pe dezvoltarea MPS (deși un specialist creativ dorește să creeze ceva original);

· dezvoltarea unui sistem ținând cont de „extrapolarea dezvoltării lor” (extinderea funcțiilor, putere crescută, modularitate, adaptabilitate).

Sistemele cu microprocesoare îndeplinesc aceste cerințe, având flexibilitate, costuri reduse, timp scurt de dezvoltare și fiabilitate ridicată în comparație cu sistemele „hard logic”, deoarece au un număr semnificativ mai mic de interconexiuni. Totuși, MPS pierde în fața sistemelor bazate pe „logică dură” în cazurile în care sunt necesare viteze mari de procesare a informațiilor sau se dezvoltă un sistem de complexitate redusă.

Fig.64

Figura 64 prezintă procedura recomandată de dezvoltare și depanare, care include etapele principale ale proiectării MPS. Dezvoltare software(software), hardware (AS) și instrumente de depanare (OS) sunt efectuate simultan. Coordonarea strânsă a muncii în această etapă este determinată de dependența directă a software-ului de AS. În procesul de creare a unui MPS, sunt identificate erori, pentru a le elimina, trebuie să reveniți la etapele anterioare, adică. Procesul de proiectare este iterativ „prin și prin”, ceea ce nu este reflectat în Fig. 64.

Să aruncăm o privire mai atentă la fiecare dintre etape.

Formularea problemei.

Figura 65 prezintă o secvență de lucru care dezvăluie esența etapei „Formularea problemei”.

Domeniul posibilelor aplicații ale MP este foarte extins. Există dorința de a prelua soluția unei probleme spectaculoase. Cu toate acestea, dacă întreprinderea este sceptică cu privire la MP, atunci eșecul va discredita însăși ideea de a folosi MP. Prin urmare, este foarte important alegere corectă aplicarea prioritară a MP, decisă la prima etapă a acestei etape.
Fig.65

Principalele criterii pentru atingerea obiectivului la acest pas pot fi luate în considerare:

1. Viteza de dezvoltare și organizare a producției de masă.

2. Eficiența aplicării (în special claritatea acesteia).

3. Costuri minime (rambursare rapidă). Tabelul 1 poate oferi ajutor aici.

Tabelul 1

Atunci când se dezvoltă un concept de bază, se rezolvă întrebarea ce fel de sistem să fie: un sistem control automat(ACS) sau sistem de control automat (ACS). ACS este conceput pentru a controla TOU fără intervenție umană și, prin urmare, este mai simplu în sensul lipsei de comunicare cu oamenii și interfețele lingvistice, dar trebuie să asigure toate situațiile posibile care apar în MPS.

Pentru a face acest lucru, este necesar să aveți un model matematic complet al TOU (proces). Într-un sistem de control automatizat, soluția situațiilor de urgență este încredințată unei persoane și există posibilitatea intervenției în proces. Decizia de a crea un sistem de control automat poate fi luată fără un model exact al sistemului de control tehnic. Cu toate acestea, dezvoltatorul trebuie să fie conștient de faptul că, în acest caz, cercetarea științifică va fi necesară pentru a-l construi în etapa „Dezvoltarea unui model de management” (vezi figura). Conceptul structural al MPS în cazul tunurilor autopropulsate este prezentat în Fig. 66.

Fig.66 Fig.67
Fig.68

Dacă se ia decizia de a crea un sistem de control automatizat, aceștia încep să determine macrofuncțiile acestuia: colectarea datelor, consilier operator, management direct sau de supraveghere. Scop Modul „Achiziție de date”.(vezi Fig. 67) este acumularea de informații despre starea TOU când conditii diferite de a construi un model de proces (când este incomplet sau necunoscut) și/sau de a-l gestiona cu cunoștințele situației. Acest mod este întotdeauna prezent ca o sarcină secundară în funcțiile macro mai complexe. Caracteristica sa este o buclă de control deschisă, de ex. o persoană este utilizată ca dispozitiv de decizie, iar MP îndeplinește funcțiile de pre-procesor pentru colectarea/pre-prelucrare de date și de post-procesor pentru generarea de acțiuni de control conform legii specificate de o persoană. ÎN Modul „Consilier operator”. Pe lângă colectarea datelor, MPS calculează acțiunile de control folosind un model cunoscut (sau o parte din acesta) și le oferă operatorului, care ia decizia. Numărul de variabile controlabile este mic, astfel încât o persoană este capabilă să le țină la vedere și să răspundă în timp util la situațiile în schimbare.

Bucla de control închisă este tipică pentru Modul „Control direct”.. În acest caz, ACS diferă de ACS prin faptul că setările din sistem (Fig. 68) sunt formate de o persoană. Cea mai înaltă macrofuncție a sistemului de control automat este "Managementul de supraveghere". Sistemul constă dintr-o buclă de control TOU autonomă și o buclă de control al punctului de referință pentru aceasta. Persoana exercită controlul asupra apariției unor situații neprevăzute.

Iar la finalul etapei se elaborează o specificație tehnică (TOR) pe baza datelor inițiale: documentația de proiectare a echipamentelor utilizate în proces (inclusiv schemele de circuit); documentația tehnologică a procesului, cerințele pentru produsele fabricate, funcționarea procesului de producție; restricții economice, sociale, antropice, de mediu și alte restricții; conceptul de construire a unui MPS. Se determină problemele actuale (și eventual viitoare) rezolvate de MPS, restricții privind funcționarea și crearea acestuia din punct de vedere al productivității, dimensiunilor, consumului, fiabilității, costurilor etc.

Formularea problemei este slab formalizată, este efectuată de un specialist care cunoaște zona problemei și este rezolvată în principal metode universale proiectarea de inginerie a sistemelor și prognoza economică (de exemplu, căutare de literatură, anchetă prin chestionar, interviuri cu consumatorii, brainstorming, analiză funcțională a costurilor etc.).

Făcând clic pe butonul „Descărcați arhiva”, veți descărca gratuit fișierul de care aveți nevoie.
Înainte de a descărca acest fișier, gândiți-vă la acele eseuri bune, teste, lucrări, disertații, articole și alte documente care sunt nerevendicate pe computerul dvs. Aceasta este munca ta, ar trebui să participe la dezvoltarea societății și să beneficieze oamenii. Găsiți aceste lucrări și trimiteți-le la baza de cunoștințe.
Noi și toți studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vom fi foarte recunoscători.

Pentru a descărca o arhivă cu un document, introduceți un număr de cinci cifre în câmpul de mai jos și faceți clic pe butonul „Descărcați arhiva”

Documente similare

    Analiza opțiunilor de soluții de proiectare și selectarea soluției optime pe baza acesteia. Sinteza unei diagrame funcționale a unui sistem cu microprocesor bazată pe analiza datelor sursă. Procesul de dezvoltare hardware și software pentru un sistem cu microprocesor.

    lucrare de curs, adăugată 20.05.2014

    Fundamente teoretice dezvoltarea unui sistem cu microprocesor bazat pe un microcontroler și un dispozitiv de citire a cărților electronice, analiza indicatorilor lor tehnici și economici și compararea cu analogi. Standarde de bază pentru protecția muncii atunci când lucrați cu un computer.

    teză, adăugată 13.07.2010

    Fezabilitatea utilizării unui dispozitiv MP. Arhitectura sistemului cu microprocesor. Organizare structurală BIS VT cu bare izolate. Conținutul și posibila focalizare a microcontrolerului. Structura generalizată a unui microcontroler încorporat simplu.

    rezumat, adăugat 28.04.2011

    Structura sistemului cu microprocesor, algoritmul de control al acestuia și transmiterea semnalului. Harta de distribuție a adreselor. Elaborarea unei scheme de circuit electric și selectarea bazei elementului. Calculul consumului de curent, alimentare, software.

    lucrare de curs, adăugată 22.01.2014

    Distribuția funcțiilor între părțile hardware și software ale sistemului cu microprocesor. Selectarea unui microcontroler, dezvoltarea și descrierea schemei structurale, funcționale și a circuitelor. Selectarea unui mediu de programare, diagramă de algoritm și lista de programe.

    lucrare curs, adaugat 17.08.2013

    Scopul și proiectarea unui sistem de control cu ​​microprocesor. Descrierea schemei funcționale a sistemului de control cu ​​microprocesor. Calculul caracteristicilor statice ale canalului de măsurare. Dezvoltarea unui algoritm pentru funcționarea unui sistem de control cu ​​microprocesor.

    lucrare de curs, adăugată 30.08.2010

    Concept general despre microcontrolere, utilizarea și scopul lor. Dezvoltarea unui proiect de sistem de achiziție de date cu microprocesor utilizând standurile SDK 1.1 și SDX 0.9. Crearea software-ului și încărcarea acestuia în standul de laborator SDK-1.1.

    lucrare de curs, adăugată 31.01.2014

Caracteristicile instrumentului de depanare

Timpul și calitatea depanării sistemului depind de instrumentele de depanare. Cu cât instrumentele la dispoziția inginerului de dezvoltare sunt mai avansate, cu atât mai repede poate începe depanarea echipamentelor și a programelor și cu atât mai rapid pot fi detectate erori și surse localizate, a căror eliminare ar fi mai costisitoare într-o etapă ulterioară de proiectare.

Instrumentele de depanare ar trebui să:

1) controlează comportamentul sistemului și/sau al modelului acestuia la diferite niveluri de reprezentare abstractă;

2) colectează informații despre comportamentul sistemului și/sau modelul acestuia, le procesează și le prezintă la diferite niveluri de abstractizare;

3) transforma sistemele, oferindu-le proprietăți de controlabilitate;

4) simulează comportamentul mediului extern al sistemului proiectat.

Controlul comportamentului unui sistem sau al modelului său se referă la determinarea și furnizarea de acțiuni de intrare pentru a porni sau opri sistemul sau modelul acestuia, pentru a-l transfera într-o stare specifică. Pentru a determina localizarea unei defecțiuni subiective care poate fi introdusă în orice etapă de proiectare, este necesar să puteți colecta informații despre comportamentul sistemului și să le prezentați în formele acceptate pentru un proiect dat. De exemplu, acestea ar putea fi diagrame temporale, fundamentale scheme electrice, înregistrează limba de transfer, asamblator etc.

ÎN caz general Este imposibil să se localizeze sursa erorii sistemului proiectat, având informații despre comportamentul sistemului doar la terminalele sale externe, astfel că sistemul proiectat este transformat. De exemplu, înainte de a fabrica un microcomputer cu un singur cip cu unul sau altul „hardware” ROM, programele sunt depanate pe un cip de emulare, în care linia principală este direcționată către contacte externe și RAM este instalată în loc de ROM.

Sistemele cu microprocesor în complexitatea lor, cerințele și funcțiile lor pot diferi semnificativ în parametrii de fiabilitate, volumul de software, pot fi cu un singur procesor și multiprocesor, construite pe un tip de set de microprocesoare sau mai multe etc. În acest sens, procesul de proiectare poate fi modificat în funcție de cerințele pentru sisteme. De exemplu, procesul de proiectare a MPS care diferă unul de celălalt în conținutul ROM va consta în dezvoltarea de programe și fabricarea ROM-urilor.

La proiectarea sistemelor cu microprocesoare multiprocesoare care conțin mai multe tipuri de seturi de microprocesoare, este necesar să se rezolve problemele de organizare a memoriei, interacțiunea cu procesoarele, organizarea schimbului între dispozitivele sistemului și mediu extern, coordonarea funcționării dispozitivelor cu viteze de operare diferite etc. Mai jos este o secvență aproximativă de pași tipici pentru crearea unui sistem cu microprocesor:



1. Formalizarea cerințelor de sistem.

2. Dezvoltarea structurii și arhitecturii sistemului.

3. Dezvoltarea și producția de hardware și software de sistem.

4. Depanare cuprinzătoare și testare de acceptare.

Etapa 1. În această etapă, se întocmesc specificațiile externe, sunt enumerate funcțiile sistemului, sunt formalizate specificațiile tehnice (TOR) pentru sistem, iar planurile dezvoltatorului sunt declarate oficial în documentația oficială.

Etapa 2. În această etapă, se determină funcțiile dispozitivelor individuale și ale software-ului, se selectează seturile de microprocesoare pe baza cărora va fi implementat sistemul, se determină interacțiunea dintre hardware și software și se determină caracteristicile de sincronizare ale dispozitivelor și programelor individuale. .

Etapa 3. După determinarea funcțiilor implementate de hardware și a funcțiilor implementate de programe, proiectanții de circuite și programatorii încep simultan să dezvolte și să fabrice un prototip și respectiv software. Dezvoltarea și fabricarea echipamentelor constă în dezvoltarea structurilor și scheme de circuite, fabricarea prototipurilor, depanare offline.
Dezvoltarea software constă în dezvoltarea algoritmilor; scrierea textului programelor sursă; traduceri de programe sursă în programe obiect; depanare offline.

Etapa 4. Consultați Depanare completă.

În fiecare etapă a proiectării MPS, oamenii pot introduce defecte și pot lua decizii incorecte de proiectare. În plus, pot apărea defecte la echipament.

Modificările calitative și cantitative în baza elementară a echipamentelor VT au condus la

modificarea principiilor stabilite ale proiectării lor (cum ar fi rigid

structura, management central consistent, organizare de linie

memorie și incapacitatea de a adapta structura computerului la particularități

problema în curs de rezolvare).

Principiile clasice Von Neumann de organizare a sistemelor informatice au fost înlocuite cu ideile de orientare a problemelor MPS, prelucrarea informațiilor în paralel și pipeline, utilizarea metodelor tabulare de prelucrare a datelor, principiile regularității și omogenității structurilor MPS; devine real

posibilitatea de a crea sisteme reconfigurabile adaptiv, precum și

implementarea hardware a funcțiilor software. Prin urmare, în prezent

timpul la proiectarea sistemelor informatice bazate pe MPS primit

aplicarea așa-numitului principiu „3M”: modularitate, trunking,

microprogramabilitate.

Principiul organizării modulare presupune construirea de calcule şi

controlul MPS pe baza unui set de module: structurale, funcționale și

dispozitive de calcul complete electric care vă permit să în mod independent

sau în combinație cu alte module pentru a rezolva probleme din această clasă. Modular

abordarea proiectării microcalculatoarelor și sistemelor permite (atunci când este implementată ca

module universale şi specializate) pentru a asigura crearea de familii

(rânduri) de MPS, care diferă în funcție de funcționalitate și caracteristici,

acoperind o gamă semnificativă de aplicații, ajută la reducerea

costurile de proiectare și, de asemenea, simplifică extinderea capacității și

reconfigurarea sistemelor, întârzie învechirea calculatoarelor

Metoda principală de schimb de informații spre deosebire de modul de organizare

conexiunile arbitrare (după principiul „toată lumea cu toată lumea”) vă permite să organizați și

minimizați numărul de conexiuni în MPS. Facilitează schimbul de informații între

module funcționale și structurale de diferite niveluri folosind

autostrăzi care conectează magistralele de intrare și de ieșire. Există una, două,

conexiuni cu trei și mai multe linii. Este necesar să se observe relația

proiectarea circuitelor și soluțiile structurale care apar în timpul implementării

această metodă de schimb sub forma creării unui tampon bidirecțional special

cascade cu trei stări stabile și utilizarea temporară

multiplexarea canalelor de schimb.

Controlul firmware-ului oferă cea mai mare flexibilitate în organizare

module multifuncționale și permite orientarea problemelor

MPS și, de asemenea, utilizați operațiuni macro în ele, ceea ce este mai eficient decât utilizarea


rutine standard. În plus, transmiterea de cuvinte controlate în formă

secvențele de cod criptate corespund condițiilor de minimizare

numărul de pini VLSI și reducerea numărului de interconexiuni în module.

În plus față de principalele caracteristici ale designului MPS enumerate mai sus, ar trebui să fie

reţineţi principiul regularităţii, care presupune un firesc

repetabilitatea elementelor structurii MPS și a legăturilor dintre ele. Aplicarea acestui lucru

principiul vă permite să creșteți densitatea integrală, să reduceți lungimea legăturilor

on-chip, reduce timpul topologic și de proiectare a circuitului

proiectarea LSI și VLSI, reduce numărul de intersecții și tipuri de funcțional

și elemente structurale.

La dezvoltarea arhitecturii MPS (etapa de sistem), este necesar să se rezolve următoarele

Descrieți structura conceptuală a comportamentului funcțional al sistemului cu

poziții de luare în considerare a intereselor utilizatorului în timpul construcției și organizării acestuia

proces de calcul în el;

Determinați structura, nomenclatura și caracteristicile de construire a software-ului și

instrumente de microprogram;

Descrieți caracteristicile organizării interne a fluxurilor de date și controlului

informaţii;

Efectuați o analiză a structurii funcționale și a caracteristicilor fizice

implementarea dispozitivelor de sistem din perspectiva echilibrului software,

microprogram și hardware.

Principalele etape ale proiectării MPS sunt prezentate în Fig. 3.1.

La etapa inițială de proiectare, MPS poate fi descris într-unul dintre

următoarele niveluri conceptuale: „cutie neagră”, structurală, program,

logic, circuit.

La nivelul „cutiei negre”, MPS este descris de specificații externe, unde

sunt enumerate caracteristicile externe.

Orez. 3.1. Etapele proiectării MPS

Nivelul structural este creat de componentele hardware ale MPS, care

descrise prin funcțiile dispozitivelor individuale, interconexiunile și informațiile acestora

cursuri.

Nivelul software este împărțit în două subnivele (instrucțiuni pentru procesor și

limbajul) iar MPS-ul este interpretat ca o succesiune de enunţuri sau

comenzi care provoacă una sau alta acțiune asupra unei anumite structuri de date.

Nivel logic este inerentă exclusiv sistemelor discrete și se împarte în

două subniveluri: circuite de comutare și transferuri de registre.

Primul subnivel este format din porți (circuite combinate și elemente de memorie) și operatori de prelucrare a datelor construiți pe baza acestora. Al doilea subnivel este caracterizat de un grad mai mare de abstractizare și reprezintă o descriere a registrelor și transferul de date între ele. Include două

părți: informații și control: prima este formată din registre,

operatori și căi de transmisie a datelor, a doua prevede în funcție de

semnale de timp care inițiază transferul de date între registre.

Nivelul circuitului se bazează pe o descriere a funcționării elementelor discrete ale dispozitivului.

ÎN ciclu de viață MPS, ca orice sistem discret, are trei etape:

proiectare, fabricare și exploatare.

Fiecare etapă este subdivizată în mai multe faze pentru care există probabilități de defecțiuni structurale sau fizice. Defecțiunile se clasifică în funcție de cauzele lor: fizice, dacă cauza sunt defecte ale elementelor, și subiective, dacă cauza sunt erori de proiectare.

Defectele subiective sunt împărțite în design și interactive. Proiecta

defecțiunile sunt cauzate de deficiențe introduse în sistem în diferite etape

implementarea sarcinii inițiale. Defecțiunile interactive apar în

procesul de lucru din vină personalului de service(operator). Rezultatul

manifestările unei defecțiuni este o eroare, iar o defecțiune poate

provoacă o serie de erori și poate fi cauzată aceeași eroare

multe defecțiuni.

Există, de asemenea, conceptul de defect - o modificare fizică a parametrilor

componentele sistemului dincolo limite admisibile. Defectele se numesc

eșecurile dacă sunt temporare și eșecurile dacă sunt permanente.

Un defect nu poate fi detectat până când nu sunt îndeplinite condițiile pt

apariția unei defecțiuni din cauza acesteia, al cărei rezultat ar trebui să fie, în ea

coada, trecută la ieșirea obiectului studiat pentru a face

defecțiune observabilă.

Diagnosticarea defecțiunii este procesul de determinare a cauzei unei erori prin

rezultatele testelor.

Depanarea este procesul de găsire a erorilor și de determinare

sursele apariției lor pe baza rezultatelor testării în timpul proiectării MPS.

Instrumentele de depanare sunt dispozitive, complexe și programe. Uneori sub

Depanarea se referă la detectarea, localizarea și eliminarea defecțiunilor. Succes

depanarea depinde de modul în care este proiectat sistemul, dacă

proprietăți care îl fac convenabil pentru depanare, precum și din instrumentele utilizate

pentru depanare.

Pentru a efectua depanarea, MPS-ul proiectat trebuie să aibă

proprietăți de controlabilitate, observabilitate și predictibilitate.

Controlabilitate - proprietatea unui sistem în care comportamentul său este susceptibil la

management, adică Este posibil să opriți funcționarea sistemului în

anumită stare și reporniți sistemul.

Observabilitate– o proprietate a unui sistem care permite monitorizarea comportamentului acestuia

sistem, în spatele schimbării stărilor sale interne.

Previzibilitate– o proprietate a sistemului care permite instalarea sistemului

o stare din care pot fi prezise toate stările ulterioare.

MPS poate varia semnificativ în complexitatea, cerințele și funcțiile lor

parametri operaționali, volum de software, tip

set de microprocesoare etc. În acest sens, procesul de proiectare poate

variază în funcție de cerințele sistemului.

Procesul de proiectare este un proces iterativ. Defecțiunile detectate în timpul etapei de testare de acceptare pot duce la corectarea specificațiilor și

prin urmare, până la începutul proiectării întregului sistem. Găsi

defecțiunile trebuie detectate cât mai curând posibil; pentru asta trebuie să controlezi

corectitudinea proiectului în fiecare etapă de dezvoltare. Există următoarele metode

controlul corectitudinii proiectării: verificare (metode formale

dovada corectitudinii proiectului); modelare; testarea.

Recent, a apărut multă muncă în ceea ce privește verificarea software-ului

software, firmware, hardware. Cu toate acestea, aceste lucrări sunt încă

caracter teoretic. Prin urmare, în practică, modelarea este folosită mai des

comportamentul obiectului și testarea la diferite niveluri abstracte

reprezentări ale sistemului.

În etapa de formalizare a cerințelor de sistem, monitorizarea corectitudinii proiectului

mai ales necesar deoarece multe obiective de proiectare nu sunt formalizate sau

nu poate fi formalizat în principiu. Specificația funcțională poate

analizat de o echipă de experți sau simulat și testat în

experimental pentru a identifica realizarea scopurilor dorite. După aprobare

specificația funcțională începe dezvoltarea programelor de testare,

concepute pentru a stabili funcționarea corectă a sistemului în conformitate cu

specificația acestuia. În mod ideal, testele sunt dezvoltate în întregime

pe baza acestei specificații și permițând verificarea oricăror

implementarea unui sistem care este declarat capabil să îndeplinească funcțiile

specificate în caietul de sarcini. Această metodă este total opusă altora,

unde testele sunt construite în raport cu implementări specifice. Cu toate acestea, în practică

dezvoltarea testelor primește adesea o prioritate mai mică decât

proiect, așa că programele de testare apar mult mai târziu decât acesta



Vă recomandăm să citiți