15.1 Выбор процессора и проектирование процессорного блока

Критерии выбора микропроцессора

Выбор микропроцессора для проектируемого управляющего вычислителя является наиболее ответственным этапом проектирования МП-системы.

Исходными требованиями для выбора микропроцессора являются:

·  классификационная группа микропроцессора – универсальный МП, однокристальный микроконтроллер, сигнальный процессор (см. Модуль 2 – Тема 1); выбор группы проводят исходя из назначения проектируемой системы;

·  объем адресуемой памяти, возможность расширения и формирования дополнительных адресных областей (для микроконтроллеров – резидентная и внешняя расширяемая память);

·  требуемая разрядность обрабатываемых данных – желательно, чтобы разрядность процессора максимально соответствовала разрядности данных; иначе возникают сложности в разработке ПО;

·  эффективное быстродействие процессора – высокая тактовая частота и выполнение команд за минимальное количество машинных циклов;

·  наличие в составе процессора средств взаимодействия с внешним асинхронным оборудованием – система обработки прерываний процессора;

·  характеристика системы команд – универсальная, специализированная (наличие битовых и логических операций, реализация цифровых фильтров и т.п.);

·  характеристика программных средств для разработки и отладки ПО, имеющийся опыт по созданию аналогичных систем.

2.2 Назначение процессорного блока

2.2  Назначение процессорного блока

Процессорный блок предназначен для реализации алгоритмов обработки информации в соответствии с набором функций, выполняемых микропроцессорной системой, и для управления работой устройств системы в соответствии с принципом программного управления. Алгоритмы обработки реализуются посредством выполнения прикладного (функционального) программного обеспечения, а для управления работой устройств системы используют аппаратные средства процессорного блока и системное программное обеспечение.

Модульные МПК и ПЛИС позволяют проектировать произвольную структуру как самого процессора, так и процессорного блока, выбираемую на основе специфики задач, решаемых микропроцессорной системой.

При проектировании процессорного блока на основе однокристальных микропроцессоров или микроконтроллеров архитектурные характеристики блока, как правило, предопределены архитектурой используемых МП. Требуемые расширения архитектуры блока и всей системы реализуются специальными аппаратными средствами (дополнительные контроллеры) или поддерживаются программным путем.

Процессорный блок – функционально завершенный модуль в составе микропроцессорной системы, построенный на основе микропроцессорной БИС. Он включает в себя также генератор тактовых импульсов (ГТИ), буферные каскады для формирования системных шин адреса и данных (ША и ШД) – БА и БД соответственно, а также группы логических элементов для формирования согласованных во времени сигналов управления другими блоками микропроцессорной системы. Обобщенно структура процессорного блока показана на рис. 2.1.

Системный интерфейс, или интерфейс процессорного блока – совокупность выходных сигналов процессорного блока (набор и электрические характеристики) и временные соотношения их следования.

Рисунок 2.1 – Обобщенная структура процессорного блока

Исходной информацией при проектировании процессорного блока являются архитектура используемого процессора и особенности его функционирования,  форматы данных и используемые режимы работы.