МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ - НОВЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Применение интегральных микросхем в радиотехнических системах (РТС) не только существенно улучшило их эксплуатационные характеристики, такие как надежность, потребление энергии, габариты, масса и стоимость, но и открыло широкие возможности реализации весьма сложных алгоритмов обработки сигналов, полученных методами статистической радиотехники, которая развивалась в последнее тридцатилетие не менее интенсивно, чем электроника. Внедрение цифровых методов и устройств обработки сигналов в РТС сблизило области радиотехники и вычислительной техники, однако до появления микропроцессоров они имели достаточно четко выраженные границы. К компетенции радиоинженера относилось создание цифровых устройств формирования и обработки сигналов с постоянной («жесткой») логикой, а разработка специализированных ЭВМ для решения задач обработки сигналов и создание программ полностью относились к компетенции инженеров по вычислительной технике.

С появлением микропроцессоров (МП) вычислительные устройства органически внедрились в РТС, и для радиоинженера возникла настоятельная потребность более глубокого овладения арсеналом средств вычислительной техники, необходимым при разработке РТС с применением МП.

Микропроцессор представляет собой цифровое устройство в виде одной или нескольких БИС, способное выполнять разнообразные операции по обработке данных в соответствии с хранимой в памяти программой.

Микропроцессор вместе с запоминающими устройствами- постоянным (ПЗУ) и оперативным (ОЗУ)-и другими интегральными схемами, обеспечивающими его

работу и сопряжение с внешними устройствами, составляет микропроцессорный набор, или комплект (МПК), на основе которого можно построить микропроцессорное вычислительное устройство типа микро-ЭВМ. Упрощенная структурная схема такой микро-ЭВМ приведена на рис. 1.1.

Применение МП и микро-ЭВМ в РТС позволяет реализовать сложные алгоритмы обработки сигналов, приближающиеся к оптимальным, улучшить многие

Тактовый генератор

Шина адреса.

Входные сигналы

Устройства

Шина управления

Шина данных

Рис. 1.1. Структурная схема РТС с микро-ЭВМ

технические параметры систем, придать им ряд новых функций - все это можно охарактеризовать как новый этап в развитии РТС.

С точки зрения схемотехники МП можно рассматривать как стандартный элемент повышенной сложности, структуру и параметры которого наряду с другими элементами, такими как ПЗУ, ОЗУ, счетчики, регистры и т. п., можно найти в справочниках. Однако для использования этого элемента необходимо владеть программированием, и в этом главная особенность, с которой сталкивается радиоинженер при разработке аппаратуры с использованием МП.

Именно поэтому в настоящей книге, посвященной применению микропроцессоров в РТС, систематическое изложение вопросов проектирования микропроцессорных систем обработки сигналов начинается с рассмотре-

ния системы команд и элементов программирования длЯ микро-ЭВМ (гл. 2).

При разработке РТС, использующих микропроцессорные вычислительные устройства для обработки сигналов, приходится решать целый ряд задач, таких как:

выбор и обоснование алгоритмов обработки, анализ их качественных характеристик;

выбор подходящего МПК;

определение характера обмена между блоками радиотехнической аппаратуры и вычислителем, проектирование устройств ввода-вывода;

разработка и отладка программной части;

испытание и проверка всего комплекса аппаратных и программных средств в их взаимодействии.

Ла практике этот процесс носит итеративный характер, поскольку отдельные функции системы могут быть выполнены как аппаратными, так и программными средствами. Нахождение наиболее рационального сочетания этих средств и является конечной целью проектирования.

Первая из перечисленных выше задач является традиционной для радиоспециалистов и решается при проектировании любой новой системы.

Выбор типа МП оказывает существенное влияние на весь процесс проектирования и имеет определенную специфику, связанную с необходимостью четкого представления архитектуры МП и знания их основных параметров. Здесь должны учитываться прежде всего такие характеристики МП, как:

время цикла простой команды;

разрядность обрабатываемых слов, возможность наращивания разрядности;

разрядность адресной шины и используемые виды адресации;

система команд;

состав БИС, входящих в МПК;

простота связей с внешними устройствами;

размеры и организация магазинной (стэковой) памяти;

возможность организации прямого доступа к памяти (ПДП) и других специальных режимов;

стоимостные характеристики (цена, число БИС, необходимое для построения системы, потребление энергии, простота сопряжения с другими интегральными схемами).