ЭУМК по дисциплине "Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств" › Теория › Тема 7. Модуль аналого-цифрового ввода–вывода и обработки информации на базе ЦПОС

# Электронный учебно-методический
комплекс по дисциплине
"Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств"

для специальности

1-40 02 02 «Электронные вычислительные средства»

Оглавление | Программа | Теория | Практика | Контроль знаний | Об авторах

Тема 7. Модуль аналого-цифрового ввода–вывода и обработки информации на базе ЦПОС
7.1. Архитектура модуля аналого-цифрового ввода–вывода и обработки информации
7.1.1. Функциональная схема модуля

Модуль реализован на базе цифрового процессора сигналов второго поколения семейства TMS320 фирмы Texas Instruments Incorporated TMS32020 (TMS320C25), выполнен в виде платы расширения и подключается к системной шине персонального компьютера. Модуль был разработан для диагностики двигателей компрессоров холодильников. Функциональная схема модуля представлена на рис. 7.1.

######

###### Рисунок 7.1 – Функциональная схема модуля аналого-цифрового ввода/вывода и обработки информации

Ядром модуля является процессор семейства TMS320С2х, включенный на внутреннюю шину модуля, которая состоит из шины адреса (А), шины данных (D) и шины управления (сигналы PS, DS, IS и RW).
К этой же шине подключены модули внешней памяти. Внешняя память процессора состоит из ПЗУ программ объемом 2К 16-разрядных слов, памяти данных объемом 32К слов (из которых реально доступно процессору 31К) и памяти программ и данных объемом 32К слов. Управление общей памятью программ и данных организовано таким образом, что обращение к ней осуществляется как при наличии на шине управления сигнала PS (доступ к внешней памяти программ), так и при наличии сигнала DS (доступ к внешней памяти программ)
Интерфейс связи модуля с персональным компьютером организован в виде портов ввода-вывода и построен на основе дешифратора портов IBM PC, буферов адреса и данных, двунаправленного регистра данных и регистров конфигурации, управления и состояния. При этом все регистры имеют выход на буферную шину данных и через буфер данных на системную шину ISA IBM PC. Регистр данных представляет собой пару 16-разрядных буферных регистров, которые позволяют передавать данные между модулем и HOST-компьютером и имеют выход, как на буферную шину данных, так и на внутреннюю шину модуля. С каждым буферным регистром связаны флаги "буфер заполнен/буфер пуст", которые доступны через соответствующие регистры состояния.
Интерфейс шины HOST-компьютера обеспечивает подключение к персональным компьютерам архитектурно и конструктивно совместимым с ПЭВМ IBM PC (286, 386,...), имеющим стандартную AT (или XT) шину. Он осуществляет дешифрацию адресов пространства ввода-вывода и окна памяти HOST-компьютера, а также буферизацию шины HOST-компьютера. Через окно в адресном пространстве памяти компьютера осуществляется непосредственный доступ к внешней памяти данных или к внешней памяти программ и данных (доступа к ПЗУ программ со стороны компьютера нет).
Логика управления доступом к ресурсам модуля, как со стороны TMS32020, так и со стороны HOST-компьютера включает регистры управления и состояния, а также регистр управления конфигурацией внешнего окружения модуля.

Схема взаимодействия модуля с внешними устройствами и HOST-компьютером построена на основе дешифратора портов TMS, регистра данных и регистра состояния, а также регистров цифрового входа/выхода и ЦАП.
Ввод аналоговых сигналов по восьми каналам осуществляется с помощью последовательного АЦП, соединенного с процессором через последовательный порт, причем два канала имеют высоковольтную развязку до 1,5 КВ для возможности измерения сетевого напряжения и тока. Вывод аналоговых сигналов выполняется с помощью двух параллельных ЦАП, подключенных как параллельные порты вывода процессора TMS.
Кроме аналоговых входов/выходов модуль имеет также цифровой 8-разрядный вход и цифровой 8-разрядный выход, работающие с TTL-уровнями сигналов и позволяющие принимать дискретную информацию и управлять работой двигателя компрессора.

7.1.2. Основные технические характеристики модуля
Технические характеристики

Аналоговый вход
Разрядность, бит................................................................................. 12
Общее число каналов............................................................................ 8
из них изолированных....................................................................... 2
Время преобразования, мкс............................................................... 5,9
Максимальная частота дискретизации, кГц....................................... 50
Амплитуда входных сигналов, В...................................................... ±10
Для изолированных каналов
напряжение пробоя, КВ.................................................................. 1,5
частота сигнала, кГц.......................................................................... 4
амплитуда входных сигналов, В...................................................... ±5
Аналоговый выход
Разрядность, бит................................................................................. 12
Число каналов....................................................................................... 2
Время преобразования, мкс................................................................. 1
Амплитуда выходных сигналов, В................................................... ±10
Максимальный выходной ток, мА...................................................... 10
Дискретный вход
Разрядность, бит................................................................................... 8
Уровни сигналов............................................................................. TTL
Дискретный выход
Разрядность, бит................................................................................... 8
Уровни сигналов............................................................................. TTL
Выходной ток, мА............................................................................... 50
Синхронизация
Синхронизация........................... внутренняя, внешняя, от компьютера
Запуск..................................... асинхронный, внешний, от компьютера
Возможность работы входа и выхода с разной частотой дискретизации (соотношение частот кратно степени двойки).

Внешние разъемы

Для подключения внешних аналоговых и цифровых сигналов модуль имеет два разъема, выведенных на заднюю панель компьютера: 15-контактный разъем для аналоговых сигналов и 25-контактный разъем для дискретных сигналов и сигнала синхронизации.
15-контактный разъем включает следующие сигналы:
Аналоговые входы 0-5............................................................... AI0–AI5
Изолированные аналоговые входы 6, 7.............. -AI6, +AI6, -AI7, +AI7
Аналоговые выходы 0, 1........................................................ AO0–AO1
Аналоговая земля......................................................................... AGND
25-контактный разъем включает следующие сигналы:
Дискретные входы 0-7............................................................... DI0–DI7
Дискретные выходы 0-7......................................................... DO0–DO7
Вход внешней синхронизации....................................................... EINT
Питание............................................................................................. +5В
Цифровая земля.............................................................................. GND

Оглавление | Программа | Теория| Практика | Контроль знаний | Об авторах
© БГУИР , 2012