Складання логічного рівняння та логічної схеми. Складання алгоритму функціонування МПП 

Етапи побудови логічної схеми.

Якщо досвід побудови (синтезу) логічних схем у розробника невеликий, то можна рекомендувати йому наступну послідовність дій.

Етап 1. Складання таблиці істинності. Найбільш складний, але дуже часто зустрічається на практиці спосіб завдання схеми-це пояснення її роботи на понятійному рівні у вигляді набору фраз звичайної мови (наприклад, російської). Складність етапу пов’язана з тим, що завдання описується неформальними термінами, що допускають неоднозначну його трактування. Основна мета етапу - формалізація завдання, в процесі якої потрібно продумати значення функції для кожної комбінації значень аргументів, при необхідності поставити замовнику уточнюючі питання. Результат етапу - таблиця істинності. Це вже завдання, неоднозначне тлумачення якого вже неможливо. Найбільш важко виявляються помилки виникають саме на етапі формалізації. Тільки якщо таблиця через значного числа змінних виявляється занадто громіздкою або якщо функція проста, звична і сенс її абсолютно ясний, можна починати прямо з написання аналітичної формули.

Етап 2. Якщо функція визначена не на всіх наборах аргументів, то потрібно ліквідувати неоднозначність таблиці. При малому числі невизначених значень краще розглянути кілька варіантів. Якщо ж число або байдужих значень, або самих аргументів велике, то, можливо, доведеться  функцію або всіма нулями, або всіма одиницями - так, щоб у результаті зменшити число членів ДДНФ прямої функції або її інверсії.

Етап 3. За повністю певній таблиці скласти ДДНФ. Якщо розглядається декілька варіантів доопределения або якщо є надія, що інверсія функції буде реалізуватися краще, то в подальшій роботі будуть брати участь кілька варіантів ДДНФ.

Етап 4. Мінімізувати ДДНФ якими доступними методами. На цьому етапі іноді резолюція, щоб припинити пошук кращого варіанту (якого, можливо, і не існує).

Етап 5. Реалізувати отримані диз’юнктивні форми на логічному базисі заданої серії елементів. Спробувати варіанти реалізації на І-АБО-НЕ і на І-НЕ, І-НЕ.

Етап 6. Оцінити двоїстий варіант логічної схеми з урахуванням зміни числа вхідних і вихідних інверторів.

Етап 7. Спробувати знайти таку декомпозицію функції, щоб кожен фрагмент отриманого розкладання залежав від меншого числа аргументів, ніж початкова функція. Спробувати виконати це різними способами. 

Етап 8. Вибрати з отриманих на етапах 5,6,7 варіантів найбільш відповідний з точки зору поставленої мети.  

Зазвичай у міру накопичення досвіду перераховані етапи починають взаємно проникати один в одного, деякі етапи опускаються зовсім, все більше оцінок починають виконуватися дуже швидко, майже на інтуїтивному рівні, і складання логічних схем перетворюється на цікаву, навіть азартну гру. 

Побудова логічного рівняння починається з вивчення поставленої задачі, визначення кількості операндів, що будуть приймати участь у роботі мікроконтролера. Визначення основних логічних операцій між операндами, потім зведення всіх операндів до єдиного значення, мінімізація рівняння, якщо це можливо. Розрахунок логічного рівняння, тобто відповідають чи не відповідають отримані результати меті поставленої задачі.

Складання алгоритму функціонування МПП

Алгоритм функціонування МПП визначається згідно з вимог завдань і визначає розробку функціональної схеми МПП.

Для всіх пристроїв існує режим початкового пуску.

Початковий пуск. При одночасному включенні живлення -5В; +5В і 12В (або послідовно у вказаному порядку) і поступленні тактових імпульсів на мікропроцесор з генератора тактових інтервалів. 

Всі регістри і прапорці МП встановлюються в довільні стани. Після цього подається з ГТІ на вхід RESET МП сигнал високого рівня тривалістю не менше 3 тактів - лічильник команд (PC), тригер дозволу переривання (вихід INTE), а також тригер підтвердження захоплення (вихід HLDA) скидаються, і мікропроцесор починає вибірку з пам’яті команд, розміщених з нульової адреси.

В залежності від виконуваних команд МП проходить через послідовність різноманітних машинних циклів, які мають відповідну кількість тактів. Так, в результаті виконання команди HLT відбувається програмний перехід в стан “зупинка”. Стан роботи МП “чекання” призначений для узгодження його роботи з повільно діючою пам’яттю або зовнішніми пристроями і визначається рівнем вхідного сигналу READY на вході МП і виході WAIT. По сигналу високого рівня на вході HOLD МП переходить в стан “захоплення”. 

Тоді сигнали керування на виводах МП не змінюються, однак виводи шин даних і адресної переходять у високоімпедансний стан. Цей стан призначений для того, щоб зовнішній пристрій міг записувати або зчитувати інформацію безпосередньо в пам’ять системи, обходячи мікропроцесор. Режим “захоплення” істотно підвищує швидкість обміну інформації, що визначається за ініціативою зовнішнього пристрою. В стані “переривання” МП опиняється при поступленні на вхід INT сигналу високого рівня, які періодично перевіряються МП в останньому такті виконання команди. Запит на переривання може бути виконаний, якщо тригер переривання МП (вихід INTE) встановлений в “1”. На початку цей тригер за сигналом RESET скидається в “0” . Дозволити переривання можна програмним шляхом використавши команду EI. Для переходу підпрограм обробки переривань можуть застосовуватись команди RST N або CALL. 

Блок-схема алгоритму функціонування МПП має включати режим початкового пуску, після якого відбувається ініціалізація відповідних елементів мікропроцесорної системи. Також в блок-схему входять режими зчитування та запису інформації з АЦП та ЦАП, виконання програми обробки, яка визначається рівнянням цифрової фільтрації та інші відповідні дії.

Ввід інформації від АЦП може здійснюватися одним з двох способів:

•           програмним опитуванням, при якому ініціатором обміну є мікропроцесор, періодично опитуючи готовність даних;

•           в режимі переривань, при якому готовність даних формує сигнал переривання для МП, в результаті чого МП переходить на підпрограму обробки переривання ( ввід інформації від АЦП).