2. Разработка и описание общего алгоритма функционирования фильтра

Общий алгоритм функционирования фильтра строится на основе вы­водов и определений, сделанных при анализе задачи, и включает в себя все функции устройства, реализуемые аппаратно и реализуемые программно. Он содержит также все сигналы и сообщения, необходимые для взаимосвязи аппаратно-реализуемых и программно-реализуемых операций (сигналы и со­общения, которые обеспечивают взаимодействие аппаратной части фильтра и программы).

Общий алгоритм функционирования фильтра приведен на рис.3. Ра­бота фильтра начинается с подачи питания. Импульс, сформированный схе­мой сброса (дифференцирующая RC-цепь) при подаче питания, обнуляет программный счетчик МК и инициирует формирование импульса сброса RST для установки МК в исходное состояние. Исходное состояние МК после сброса однозначно определено и его следует учитывать при инициализации МК и МП-системы, в целом.

Программа инициализации МП-системы должна начинаться с нуле­вого адреса. При инициализации выполняются необходимые настройки ап­паратных и программных модулей МК и МП-системы на заданные режимы функционирования и с определенными параметрами.

Таймер-счётчик Т/СО (аппаратный узел) в режиме таймера настраи­вается на период переполнения, равный Т_Д; таймер запускается для формиро­вания непрерывной последовательности импульсов с частотой дискретизации Fд. Разрешаются внутренние прерывания от Т/СО, которые используются для программного формирования импульсов запуска АЦП, и внешние прерыва­ния от входа INT0 - для пуска выполнения рабочего цикла фильтра по сигна­лу готовности данных от АЦП. Порт РВ РФ55 настраивается на вывод данных, РА РФ55 – на ввод данных из АЦП. Программа ини­циализации завершается операцией останова МК.

Из состояния останова МК выводится сигналом внутреннего преры­вания от флага TF0 переполнения Т/СО. По данному прерыванию выполняет­ся программный модуль формирования и вывода импульса пуска АЦП. По­сле запуска АЦП программа снова переходит в состояние останова и нахо­дится в нем до следующего прерывания по входу INT0 сигналом готовности данных от АЦП.

Последующие операции (ввод, оперативные обращения к памяти, арифметические преобразования, преобразование кодов и вывод) в каждом цикле работы фильтра выполняются под управлением рабочей программы фильтра. Каждый рабочий цикл программы также заканчивается остановом - ожиданием очередного прерывания.

2. Обоснование построения аппаратной части фильтра

В состав аппаратной части фильтра входят микроконтроллер (МК), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), периферийные устройства. Периферийные устройства предназначены для приёма и выдачи данных в параллельном и последовательном коде, приёма и выдачи событий, ввода и вывода аналоговых сигналов, контроля правильности работы микроконтроллера и обслуживания запросов прерывания. По техническому заданию цифровой фильтр необходимо построить на наборе БИС КР1830BE31, КР1821РФ55, АЦП AD7892AN-1 и ЦАП AD9708.

КР1821РФ55 (Intel 8755): ПЗУ c портами ввода-вывода

В состав БИС РФ55 входит ПЗУ емкостью 2К*8 бит и два разрядных порта ввода-вывода. Каждая линия обоих портов может программироваться индивидуально, и определятся как входная или выходная. Порты могут работать только в режиме простого обмена, без каких либо сопровождающих сигналов, причем выводимый байт запоминается в буферном регистре порта, а вводимый - не запоминается.

В схеме выбор РФ55 и внутренних узлов в их составе для взаимодействия с МК используются свободные линии шины адреса А11...А15 (линии Р2.3...Р2.7 порта Р2, через который выво­дится старший байт адреса), что позволяет обойтись без применения дешиф­ратора.

Адресная линия Р2.4 (А12) - для выбора БИС РФ55 по линии CS2; Р2.3 (А11) -для выбора по линии IO/М внутреннего ре­гистра, порта или ячейки ПЗУ в БИС РФ55.

Таким образом, таблица адресации операндов в схеме имеет вид:

Адресный код	Адресуемые операнды
хООО Оххх хххх хххх	ячейка ПЗУ (РФ55)
хООО 1ххх хххх ххОО	порт РА (РФ55)
хООО 1ххх хххх ххО1	порт РВ (РФ55)
хООО 1ххх хххх хх1О	регистр направления пере­дачи порта РА (РФ55)
хООО 1ххх хххх хх11	регистр направления пере­дачи порта РВ(РФ55)

Порт РА РФ55 выполняет ввод, а РВ РФ55 выполняет вывод на ЦАП.

AD9708: ЦАП с источником опорного напряжения и дифференциальным токовым выходом:

Микросхема AD9708 представляет собой 8-разрядный ЦАП, рабо­тающий от одного источника питания с напряжением от +2,7 В до +5,5 В. Построен по схеме на транзисторных источниках тока, весовые токи форми­руются с помощью матрицы R-2R. В качестве опорного источника напряже­ния может выбираться либо внутренний - с напряжением +1,2 В, либо внеш­ний.

На вход ЦАП подаётся параллельный 8-разрядный код - число без знака. Входной код хранится в буферном регистре ЦАП (регистр-защёлка). Максимальная частота преобразования входных кодов - 125 МГц.

Имеет два токовых выхода: на основном выходе ток пропорциона­лен числовому значению входного кода, на дополнительном (комплементар­ном) - числовому значению обратного входного кода. Выходной ток полной шкалы (максимальный ток, соответствующий максимальному значению входного кода) может регулироваться от 20 до 2 мА без ухудшения характе­ристик преобразования. Выходное сопротивление по обоим токовым выхо­дам - более 100 кОм.

Токовые выходы могут использоваться в симметричном, несиммет­ричном включении или же как выходы по напряжению.

Потребляемая мощность при напряжении питания +5 В составляет 175 мВт в рабочем режиме или 20 мВт - в режиме пониженного энергопо­требления.