Розробка схеми електричної принципової МР3 програвача – приставки до ПК
Міністерство освіти і науки України ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД «КИЇВСЬКЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ВАДИМА ГЕТЬМАНА» РОМЕНСЬКИЙ КОЛЕДЖ Спеціальність: 5.091504 «Обслуговування комп'ютерних та інтелектуальних систем та мереж» Курсовий проект з предмету:Мікропроцесорні системи Тема: «Розробити схему електричну принципову МР3 програвача - приставка до ПК» Виконав: студент гр. К 3-2 Харченко Є.С. Перевірив викладач Шокота Т.А. 2007 Зміст Вступ 1 Загальний розділ 1.1 Призначення проектуємого пристрою 1.2 Технічні характеристики 1.3 Розробка і обґрунтування схеми електричної структурної 2 Спеціальний розділ 2.1 Вибір і обґрунтування елементної бази 2.2 Принцип роботи окремих ВІС з використанням часових діаграм та алгоритмів роботи 2.3 Принцип роботи пристрою згідно схеми електричної принципової 3 Експлуатаційний розділ 3.1 Ініціалізація програмуємих ВІС 3.2 Тест перевірки окремих вузлів або пристроїв 3.3 Розрахунок надійності пристрою 4 Анотація 5 Література Вступ Мікропроцесор - це пристрій, який здійснює прийом, обробку і видачу інформації. Конструктивно МП містить одну або декілька інтегральних схем і виконує дії за програмою, записаної в пам'ять. Мікропроцесорна система - обчислювальна, контрольно-вимірювальна або керуюча система, в якій основним пристроєм обробки інформації є МП. Мікропроцесорна система будується з набору мікропроцесорних ВІС. Мікропроцесори за призначенням поділяють на універсальні і спеціалізовані. Універсальними мікропроцесорами є МП загального призначення, які розв'язують широкий клас задач обчислення, обробки та керування. Спеціалізовані мікропроцесори призначені для розв'язання задач лише певного класу. До спеціалізованих МП належать: сигнальні, медійні та мультимедійні. Мікропроцесорний комплект (МПК) - сукупність інтегральних схем, сумісних за електричними, інформаційними параметрами, призначених для побудови електронно-обчислювальної апаратури та мікропроцесорних систем керування. За кількістю ВІС у МПК розрізняють багатокристальні МПК і однокристальні мікроконтролери. До багатокристальних комплектів відносять МПК з однокристальними і секційними МП. Однокристальний мікропроцесор є конструктивно - завершеним виробом у вигляді однієї ВІС. До групи однокристальних належать процесори фірм Intel Pentium (P5, P6, P7), AMD - K5, Silicon Graphics - MIPS R10000, Motorola - Power PS 603, 604, 620. У секційних мікропроцесорах в одній ВІС реалізується лише деяка функціональна частина процесора. Секційність ВІС МП зумовлює значну гнучкість МПС. За способом керування розрізняють МП зі схемним та МП з мікропрограмним керуванням. Мікропроцесори з схемним керуванням мають фіксований набір команд, розроблений фірмою-виробником, який не може змінювати користувач. У мікропроцесорах з мікропрограмним керуванням систему команд розробляють при проектуванні конкретного МПК на базі набору мікрокоманд. В основу побудови МПС систем покладено 3 принципи: Принцип магістральності, який визначає характер зв'язків між функціональними блоками МПС - усі блоки з'єднуються з єдиною системною шиною. Принцип модульності, який полягає в тому, що система будується на основі обмеженої кількості типів конструктивно і функціонально завершених модулів. Кожний модуль МПС системи має вхід керування третім станом. Цей вхід CS (Chip Select) - вибір кристала або OE (Output Enable) - дозвіл виходу. Принцип мікропрограмного керування полягає у можливості здійснення елементарних операцій-мікрокоманд. Поняття архітектури МП визначає його складові частини. Архітектура містить: 1. Структурну схему самого МП; 2. Програмну модель МП регістрів; 3. Інформацію про організацію пам'яті; 4. Опис організації процедур введення-виведення; Існують два основні типи архітектури - фоннейманівська та гарвардська. Фоннейманівську архітектуру запропонував 1945 року американський математик Джо фон Неймон. Її особливістю є те, що програма і дані знаходяться у спільній пам'яті, доступ до якої здійснюється по одній шині даних і команд. Рисунок 1. - Основні типи архітектури: а - фоннейманівська; б - гарвардська. Гарвардську архітектуру реалізовано 1944 року в релейній обчислювальній машині. Особливістю цієї архітектури є те, що пам'ять даних і пам'ять програми розділені та мають окремі шину даних і шину команд, що дозволяє підвищити швидкодію МП системи. Структурні схеми обох архітектур містять: програмний елемент, пам'ять, інтерфейси введення-виведення (ІВВ) і (ПВВ). Усі елементи структурної схеми з'єднані за допомогою шин. Для програмування МПС використовується мова Асемблера asm8080 для МП КР580ВМ80А. При запису команд на мові Ассемблера вказується джерело і приймач даних. Невід'ємною частиною сучасних автоматичних систем контролю і керування, вимірювальних приладів є перетворювачі аналогових і цифрових сигналів: ь аналого-цифрові перетворювачі (АЦП); ь цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП); ь частотно-цифрові перетворювачі (ЧЦП). Існує три різновиди виконання ЦАП, АЦП і ЧЦП: модульне, гібридне й інтегральне. При цьому частка виробництва інтегральних схем ЦАП, АЦП загалом, в обсязі їхнього випуску безупинно зростає, що в значній мірі сприяє широкому поширенню мікропроцесорної техніки і методів цифрової обробки даних. У майбутньому, очевидно, у модульному і гібридному виконаннях будуть випускатися лише надточні і надшвидкі перетворювачі з досить великою потужністю розсіювання. Необхідно відзначити наступні основні тенденції розвитку мікросхем ЦАП і АЦП; розширення функціональних можливостей за рахунок збільшення схемної і конструктивної складності; підвищення розрядності з одночасним зниженням споживаної потужності; ріст швидкодії до 100--150 Мгц при перетворенні сигналів зі смугою частот від 25 до 50 Мгц. Завданням даного курсового проекту є розробка схеми електричної принципової програвача приставки до ПК. Даний пристрій передбачається підключати до паралельного порту комп'ютера, але не виключається можливість його синхронізації з стаціонарним музичним центром, або програвачем в автомобілі. 1 Загальний розділ 1.1 Призначення проектуємого пристрою Сигнальні мікропроцесори належать до класу спеціалізованих МП (див. підрозд. 2.1). їх розроблено для розв'язання задач цифрової обробки сигналів, а саме: фільтрації сигналу; згортки двох сигналів; обчислення значень кореляційної функції двох сигналів; обчислення автокореляційної функції; прямого/зворотного перетворення Фур'є тощо. Задачі цифрової обробки розв'язують в апаратурі зв'язку і передачі даних, засобах гідро- і радіолокації, медичному устаткуванні і робототех-ніці, керуванні двигунами, в автомобільній електроніці, телебаченні, ви-мірювальній техніці тощо. Відмітна риса задач цифрової обробки сигналів - потоковий характер обробки великих обсягів даних у реальному режимі часу. Робота в реаль-ному часі потребує підвищення швидкодії МП, а обробка великих масивів даних - апаратних засобів інтенсивного обміну із зовнішніми пристроями. Високої швидкодії сигнальних МП досягають завдяки: застосуванню модифікованої RISC-архітектури; проблемно-орієнтованій системі команд, наприклад включенню до системи команд таких операцій, як множення з нагромадженням МАС(С:=АхВ+С) із зазначеною в команді кількістю виконань у циклі і з правилом зміни індексів елементів масивів А і В; методам скорочення тривалості командного циклу, як-то конвеєризація команд; розміщенню операндів більшості команд у регістрах; використанню тіньових регістрів для збереження стану обчислень під час перемикання контексту; наявності апаратного множення, що дозволяє виконувати множення двох чисел за один командний такт; апаратній підтримці програмних циклів. Сигнальні процесори різних компаній-виробників утворюють два кла-си процесорів: простіші та дешевші МП обробки даних у форматі з фік-сованою комою і дорожчі мікропроцесори, що апаратно підтримують операції над даними у форматі з плавучою комою. 1.2 Технічні характеристики Основним елементом в схемі розроблюваній в курсовому проекті є MP3-декодер VS1001k, структурна схема якого зображена на рисунку 1.2.1. Рисунок 1.2.1 - Структурна схема VS1001k Для керування мікросхемою і передачею потоку МР3 даних використано дві шини: SCI (Serial Control Interface) та SCI (Serial Data Interface). В таблиці 1.2.1 представлено призначення даних шин. Таблиця 1.2.1 - Призначення шин SCI та SCI. |
Лінії шини | Дані | | SDI | SCI | | | - | XCS | Вхід вибору мікросхеми. Активний рівень - низький. Високий рівень переводить послідовний інтерфейс в режим очікування, закінчуючи поточну операцію, а послідовний вихід (SO) - в режим високого опору (Z-стану). Для SDI сигналу вибору мікросхеми нема, він завжди знаходиться у активному стані. | | DCLK | SCLK | Послідовний тактовий вхід. Сигнал SCLK може бути з перервами або без них, в будь якому випадку перший позитивний перепад тактового імпульсу після переходу | | Лінії шини | Дані | | SDI | SCI | | | DCLK | SCLK | сигналу ХСS в низький рівень означає, що записано перший біт. | | SDATA | SI | Послідовний вхід. Дані вибираються з SI при позитивному перепаді імпульсу SCLK і низькому рівні XCS. | | - | SO | Послідовний вихід. В режимі читання дані записуються при негативному перепаді імпульсу SCLK. В режимі запису SO знаходиться в Z-стані. | | |
Мікросхема VS1001k - основна частина проектованої схеми (див рисунок 1.2.1) являє собою цифровий сигнальний процесор. Вона вміщує в себе високопродуктивне DSP-ядро з низькими споживчими характеристикам (VC_DSP), робочу пам'ять, ОЗП програм (4 Кбайт) і даних (0,5 Кбайт), послідовні інтерфейси керування і даних, високоякісний ЦАП і підсилювач ЗЧ для головних телефонів. Дані про регістри мікросхеми та деякі інші її характеристики висвітлено в пункті 2.3. 1.3 Розробка та обґрунтування схеми електричної структурної Структурна схема МР3- програвача - приставки до ПК зображена на рисунку 1.3.1. Рисунок 1.3.1 - Структурна схема МР3- програвача - приставки до ПК З рисунка 1.3.1 видно, що розроблюваний пристрій підключається до ПК через паралельний порт. Це створює деякі проблеми: при передачі музики з якістю передаваного сигналу 128 Кбіт/с можливе ехо-подібне спотворення сигналу через малу пропускну спроможність порту. На схемі також зображено блок перетворювача логічних рівнів та МР3-декодер, що дозволяє декодувати отримуваний сигнал. Пристрій споживає 5 В, підключається до підсилювача ЗЧ 2 Спеціальний розділ 2.1 Вибір і обґрунтування елементної бази При розробці МР3-програвача -приставки до ПК було використано ноутбук, після проведеного підбору потрібної моделі було встановлено, що можна використовувати ноутбук з процесором що має невисокі характеристики (286, 386, 486). Це дозволяє при виготовленні пристрою значно зекономити на мікроконтролері та LCD-дисплеї.
Страницы: 1, 2, 3
|