Программное и методическое обеспечение лабораторного комплекса по дисциплине «Проектирование цифровых устройств»

РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Анализ технического задания 8
2 Описание учебного микропроцессорного комплекта 10
2.1 Аппаратная реализация лабораторного комплекса 10
2.2 Программная реализация микропроцессорной системы на
ПЛИС....14
2.2.1 Состав микропроцессорной системы 14
2.2.2 Описание периферийных устройств микропроцессорной
системы 16
2.2.3 Описание работы блоков микропроцессорной системы 19
2.3 Программная реализация микропроцессора на ПЛИС 22
2.3.1 Функциональная схема арифметико-логического устройст¬ва //// 22
2.3.2 Система команд, выполняемых микропроцессором 24
3 Разработка методического обеспечения лабораторного комплекса 31
3.1 Руководство по работе с лабораторным комплексом 34
3.2 Разработка методических указаний по выполнению лабораторных
работ 36
3.3 Примеры выполнения лабораторных работ 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 46
ПРИЛОЖЕНИЕ А 47
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 63
ПРИЛОЖЕНИЕ В 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 79

Купить

В связи с появлением программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) начали широко использоваться soft-процессоры. Такие процессоры удобны в разработке и использовании, поскольку все процессы и элементы прописываются программно и легко записываются на отладочные платы, в составе которых расположены ПЛИС и необходимые периферийные устройства. В связи с этим было решено на уровне кафедры «Инфокоммуникацион- ные технологии» внедрить в учебный процесс комплекс лабораторных работ по дисциплине «Проектирование цифровых устройств», посвященных изучению и модификации микропроцессорной системы, реализуемой на ПЛИС.
При разработке собственного программного и методического обеспечения были учтены возможности и особенности разработанных ранее моделей.
Были рассмотрены работы других ВУЗов и сделаны выводы о составе, структуре и периферии разрабатываемого лабораторного комплекса.
При изучении разработанных ранее моделей были рассмотрены методические указания НГТУ по курсу «Схемотехническое проектирование с помощью программируемых логических интегральных схем» [1]. В данном цикле лабораторных работ изучается построение цифровых схем на ПЛИС MAX II с помощью САПР Quartus II. На примере этих методических указаний можно убедиться, что идея выбрать основой лабораторного стенда ПЛИС рациональной, поскольку микросхемы программируемой логики являются одним из наиболее мощных и гибких инструментов проектирования цифровых схем. Однако в данном лабораторном комплексе не ставилась целью отработка навыков программирования на языках описания аппаратуры интегральных схем.
Другим примером выполнения лабораторного комплекса по смежной теме стали методические указания по дисциплине «Проектирование аппаратно-программных средств» БНТУ [1]. В данном комплексе основной задачей ставится ознакомление с принципами и способами проектирования цифро- 5
вых схем на основе ПЛИС на языке VHDL. В этой работе, по сравнению с предыдущей, изучаются основы языка описания аппаратуры VHDL. В данной дипломной работе идея ознакомления с базой цифровой схемотехники модернизируется до уровня изучения простой микропроцессорной системы, что позволит студентам ближе изучить более сложные модели построения цифровых схемотехнических моделей.
Два рассмотренных далее методических указания основываются на уже готовых микропроцессорных системах серии КР580. Эти лабораторные комплексы разработаны для дисциплин «Микропроцессорные средства автоматизации» и «Микропроцессорные устройства автоматики» КемТИПП [3] и СибАДИ [4]. Относительно разрабатываемого в дипломной работе лабораторного комплекса, данные работы сделаны на изготовленных микропроцессорных системах, что не позволяет студентам наглядно изучить устройство этих систем.
Помимо этого, создание собственной модели комплекса было обусловлено тем, что уже имеющиеся на кафедре модели не могли позволить программную работу того уровня, который требуется для студентов выбранной специальности и направления.
Разработка учебного микропроцессорного комплекса базируется на работе, в которой использовался стенд ОАВТ и сменная плата и изучались принципы работы арифметико-логического устройства. Недостатками такого стенда является его высокая габаритность, трудоёмкость выполнения работы и ручное устройство управления. Также на данном стенде не удастся реализовать задачи проектирования на программном языке VHDL, который изучается по выбранному типу специальности.
В целях всего перечисленного выявилась необходимость более современного, функционального и удобного оборудования для изучения учебного микропроцессорного комплекта на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
В данной дипломной работе описывается микропроцессорная система на основе ПЛИС MAX II фирмы Altera. Подробно предоставляется информация о характеристиках микропроцессора и периферийных устройств, расположенных на отладочной плате. Описывается система команд, реализуемых на микропроцессоре. На основе микропроцессорной системы разрабатывается цикл лабораторных работ, основанный на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплины «Проектирование цифровых устройств». Структура лабораторных работ предоставляет студенту на практике изучить простую микропроцессорную систему, а также модифицировать систему команд и код самого soft-процессора. В конце пояснительной записки подводятся итоги, содержащие в себе сведения об актуальности разработки и внедрения в учебный процесс комплекса лабораторных работ, а также перспективы развития описанной микропроцессорной системы.

Купить