АЛОНЭКС — Ремонт Микропроцессорных Систем Управления Промышленным Оборудованием
АЛОНЭКС — Ремонт Микропроцессорных Систем Промышленного и Специального Назначения
АЛОНЭКС — Ремонт Контроллеров Управления Автоматическими Машинами, Линиями и Процессами
АЛОНЭКС — Ремонт Микропроцессорной Техники и Промышленных Контроллеров
Алонэкс Промэлектроника предоставляет услуги профессионального ремонта промышленной и нестандартной электроники на уровне электронных компонентов, для промышленных предприятий, научных и медицинских учереждений России, Украины и других сртан бывшего Союза.
Компания Алонэкс выполняет сложные ремонты микропроцессорных и микроконтроллерных плат любого назначения, построенных на любой элементной базе, любых торговых марок от любых мировых производителей.
Ремонт микропроцессорных многослойных печатных плат
Ремонт микропроцессорных систем управления промышленным оборудованием
Ремонт микропроцессорной техники промышленного и специального применения
Ремонт микропроцессорных устройств промышленного и специального применения
Ремонт микропроцессорных карт на базе МП-CPU 8080, 8085, Z80, Z180, 68K
Ремонт микропроцессорных плат на базе МП-CPU 8086, 80186, 80188, 80286, i386, i486
Ремонт микропроцессорных карт на базе uCU 8031, 8032, 8051, 8052 и их производных
Ремонт микропроцессорных плат на базе uCU HC(S)08, HC16.
Ремонт микропроцессорных карт на базе CPU/uCU AMD, Atmel, Infineon, Siemens, Intel, Mptorola-Freescale, Mitsubishi, Hitachi, Philips-NXP, TI-Texas Instrument, Zilog.
Ремонт микропроцессорных плат на базе однокристальных микроконтроллеров
Ремонт микропроцессорных карт на базе RISC процессоров и микроконтроллеров
Ремонт микропроцессорных плат программируемых систем ПЛК-PLC
Ремонт микропроцессорных карт управления станков и машин ЧПУ-CNC
Ремонт контроллеров управления станками и машинами ЧПУ-CNC (CNC Control)
Ремонт программируемых логических контроллеров ПЛК-PLC
Ремонт контроллеров управления шаговыми двигателями
Ремонт контроллеров управления (без)-щеточными двигателями
Ремонт контроллеров управления двигателями постоянного тока
Ремонт контроллеров управления двигателями переменного тока
Ремонт контроллеров управления актуаторами
Ремонт контроллеров управления роботами-манипуляторами
Ремонт контроллеров управления температурой, термоконтроллеров, терморегуляторов
Ремонт одноплатных компьютеров (SBC), VME, Multibus, EXM-Radisys, PC/104, PICMG, PISA, ISA
Ремонт микропроцессорных плат переферийных устройств, контроллеров SCI, PIO, GPIB
Ремонт микропроцессорных карт постоянной памяти (ПЗУ-ROM), и памяти данных (ОЗУ-RAM)
Ремонт микропроцессорных карт цифрового ввода-выврда, digital IO-Input/Output
Ремонт микропроцессорных коммуникационных карт SERCOS, ARCNET, CAN, Field-Bus
Ремонт микропроцессорных плат релейного или транзисторного выходов
Ремонт микропроцессорных интерфейсных карт
Ремонт микропроцессорных АЦП-ADC карт
Ремонт микропроцессорных ЦАП-DAC плат
Ремонт микропроцессорных СМП-МПОС-ЦПОС-DSP карт мат. обработки быстрых аналоговых сигналов
Ремонт микропроцессорных плат управления специального назначения-применения
Ремонт микропроцессорных систем управления, контроля, сбора и обработки данных
Ремонт микрокомпьютерных систем управления, контроля, сбора и обработки данных
Ремонт микропроцессорных карт управления автоматическими процессами
Ремонт микропроцессорных плат управления технологическими процессами
Ремонт микропроцессорных карт систем АСУ ТП
Ремонт микропроцессорных плат управления серво систем, Motion Control, Position Control
Ремонт микропроцессорных панэлей управления, операторских панэлей и интерфейсов
Ремонт микропроцессорных пультов управления
Ремонт микропроцессорных систем индикации и отображения информации и систем MMI, HMI
Ремонт микропроцессорных систем управления термопластавтоматами
Ремонт микропроцессорных информационно-управляющих систем и устройств
Ремонт микропроцессорных систем Real-Time, работающих в реальном масштабе времени
Ремонт встраиваемых компьютерных систем (Embedded Computer System)
Ремонт встраиваемых контроллеров (Embedded Controller, Embedded Control)
Ремонт коммуникационных контроллеров, концентраторов (HUB) промышленных сетей и протоколов
Ремонт коммуникационных контроллеров, концентраторов (HUB) SERCOS, ARCNET
Ремонт печатных плат на дискрктной и программируемой логике, ПМЛ. ПЛМ, ПЛИС, PLD, EPLD, FPGA
Ремонт печатных плат с комронентами SMT-SMD: SO-IC, PQFP, BGA, FCBGA, PGA, LCC, PLCC
Ремонт цифровой и микропроцессорной техники
Восстановление-репродукция принципиалных схем микропроцессорных печатных плат.
Источник
Микропроцессорные системы
Применение микропроцессорных систем практически во всех электрических устройствах — важнейшая черта технической инфраструктуры современного общества. Электроэнергетика, промышленность, транспорт, системы связи существенно зависят от компьютерных систем управления. Микропроцессорные системы встраиваются в измерительные приборы, электрические аппараты, осветительные установки и д.р.
Всё это обязывает электрика знать хотя бы основы работы микропроцессорной техники.
Микропроцессорные системы предназначены для автоматизации обработки информации и управления различными процессами.
Понятие «Микропроцессорная система» очень широко и объединяет такие понятия как «Электронно-вычислительная машина (ЭВМ)», «управляющая ЭВМ», «Компьютер» и т.п.
Микропроцессорная система включает в себя аппаратное обеспечение или по-английски – hardware и программное обеспечение (ПО) — software.
Микропроцессорная система работает с цифровой информацией , которая представляет собой последовательность цифровых кодов.
В основе любой микропроцессорной системы лежит микропроцессор , который способен воспринимать только двоичные числа (составленные из 0 и 1). Двоичные числа записываются посредством двоичной системы счисления. Например, в повседневной жизни мы пользуемся десятичной системой счисления, в которой для записи чисел используются десять символов или цифр 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Соответственно в двоичной системе таких символов (или цифр) всего два – 0 и 1.
Необходимо понимать, что система счисления – это всего лишь правила записи чисел, и выбор типа системы определятся удобством применения. Выбор двоичной системы обусловлен её простотой, а значит надёжностью работы цифровых устройств и лёгкостью их технической реализации.
Рассмотрим единицы измерения цифровой информации:
Бит (от английского «BInary digiT» — двоичная цифра) принимает только два значения: 0 или 1. Можно закодировать логическое значение «да»» или «нет», состояние «включено» или «выключено», состояние «открыто» или «закрыто» и т.п.
Группа из восьми бит называется байтом, например 10010111. Один байт позволяет кодировать 256 значений: 00000000 – 0, 11111111 — 255.
Бит – наименьшая единица представления информации.
Байт — наименьшая единица обработки информации. Байт — часть машинного слова, состоящая обычно из 8 бит и используемая как единица количества информации при её хранении, передаче и обработке на ЭВМ. Байт служит для представления букв, слогов и специальных символов (занимающих обычно все 8 бит) или десятичных цифр (по 2 цифры в 1 байт).
Два взаимосвязанных байта называется словом, 4 байта – двойное слово, 8 байт – учетверённое слово.
Почти вся информация, которая нас окружает, является аналоговой. Поэтому, прежде чем информация попадёт на обработку в процессор, она подвергается преобразованию посредством АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Кроме того, информация кодируется в определённом формате и может быть числовой, логической, текстовой (символьной), графической, видео и д.р.
Например, для кодирования текстовой информации используется таблица кодов ASCII (от англ. American Standard Code for Information Interchange — Американский стандартный код для обмена информацией). Запись одного символа осуществляется одним байтом, который может принимать 256 значений. Графическая информация разбивается на точки (пиксели) и производится кодирование цвета и положение каждой точки по горизонтали и вертикали.
Кроме двоичной и десятичной системы в МС используют шестнадцатеричную систему, в которой для записи чисел используются символы 0. 9 и A. F. Её применение обуславливается тем, что один байт описывается двухразрядным шестнадцатеричным числом, что значительно сокращает запись цифрового кода и делает его более читаемым (11111111 – FF).
Таблица 1 – Запись чисел в различных системах счисления
Для определения значения числа (например, значения числа 100 для разных систем счисления может составлять 42, 10010, 25616), в конце числа добавляют латинскую букву, обозначающую систему счисления: для двоичных чисел букву b, для шестнадцатеричных — h, для десятичных – d. Число без дополнительного обозначения считается десятичным.
Перевод чисел из одной системы в другую и основные арифметические и логические операции над числами позволяет производить инженерный калькулятор (стандартное приложение операционной системы Windows).
Структура микропроцессорной системы
Основу микропроцессорной системы составляет микропроцессор (процессор), который выполняет функции обработки информации и управления. Остальные устройства, входящие в состав микропроцессорной системы, обслуживают процессор, помогая ему в работе.
Обязательными устройствами для создания микропроцессорной системы являются порты ввода/вывода и отчасти память . Порты ввода/вывода связывают процессор с внешним миром, обеспечивая ввод информации для обработки и вывод результатов обработки, либо управляющих воздействий. К портам ввода подключают кнопки (клавиатуру), различные датчики; к портам вывода — устройства, которые допускают электрическое управление: индикаторы, дисплеи, контакторы, электроклапаны, электродвигатели и т.д.
Память нужна в первую очередь для хранения программы (либо набора программ), необходимой для работы процессора. Программа — это последовательность команд, понятных процессору, написанная человеком (чаще программистом).
Структура микропроцессорной системы представлена на рисунке 1. В упрощённом виде процессор состоит из арифметически-логического устройства (АЛУ), осуществляющего обработку цифровой информации и устройства управления (УУ).
Память обычно включает постоянно-запоминающее устройство (ПЗУ), являющееся энергонезависимым и предназначенное для долговременного хранения информации (например, программ), и оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ), предназначенное для временного хранения данных.
Рисунок 1 – Структура микропроцессорной системы
Процессор, порты и память взаимодействуют между собой посредством шин. Шина – это набор проводников, объединённых по функциональному признаку. Единый набор системных шин называют внутрисистемная магистраль , в которой выделяют:
шину данных DB (Data Bus), по которой производится обмен данными между ЦП, памятью и портами;
шину адреса AB (Address Bus), используемой для адресации процессором ячеек памяти и портов;
шину управления CB (Control Bus), набор линий, передающих различные управляющие сигналы от процессора на внешние устройства и обратно.
Микропроцессор — программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки, выполненное в виде одной (или нескольких) интегральной схемы с высокой степенью интеграции электронных элементов.
Микропроцессор характеризуется большим числом параметров, поскольку он одновременно является сложным программно-управляемым устройством и электронным прибором (микросхемой). Поэтому для микропроцессора важны, как тип корпуса, так и система команд процессора . Возможности микропроцессора определяются понятием архитектуры микропроцессора.
Приставка «микро» в названии процессора означает, что выполняется он по микронной технологии.
Рисунок 2 – Внешний вид микропроцессора Intel Pentium 4
В ходе работы микропроцессор считывает команды программы из памяти или порта ввода и исполняет их. Что означает каждая команда, определяется системой команд процессора. Система команд заложена в архитектуре микропроцессора и выполнение кода команды выражается в проведении внутренними элементами процессора определённых микроопераций.
Архитектура микропроцессора — это его логическая организация; она определяет возможности микропроцессора по аппаратной и программной реализации функций, необходимых для построения микропроцессорной системы.
Основные характеристики микропроцессоров:
1) Тактовая частота (единица измерения МГц или ГГц) – количество тактовых импульсов за 1 секунду. Тактовые импульсы вырабатывает тактовый генератор, который чаще всего находится внутри процессора. Т.к. все операции (инструкции) выполняются по тактам, то от значения тактовой частоты зависит производительность работы (количество выполняемых операций в единицу времени). Частотой процессора можно варьировать в определённых пределах.
2) Разрядность процессора (8, 16, 32, 64 бит и т.д.) – определяет число байтов данных, обрабатываемых за один такт. Разрядность процессора определяется разрядностью его внутренних регистров. Процессор может быть 8-разрядным, 16-разрядным, 32-разрядным, 64-разрядным и т.д., т.е. данные обрабатываются порциями по 1, 2, 4, 8 байт. Понятно, что чем больше разрядность, тем выше производительность работы.
Внутренняя архитектура микропроцессора
Упрощенная внутренняя архитектура типового 8-разрядного микропроцессора показана на рисунке 3. В структуре микропроцессора можно выделить три основных части:
1) Регистры для временного хранения команд, данных и адресов;
2) Арифметико-логическое устройство (АЛУ) , которое реализует арифметические и ло-гические операции;
3) Схема управления и синхронизации — обеспечивает выборку команд, организует функционирование АЛУ, обеспечивает доступ ко всем регистрам микропроцессора, воспринимает и генерирует внешние управляющие сигналы.
Рисунок 3 — Упрощенная внутренняя архитектура 8-разрядного микропроцессора
Как видно из схемы, основу процессора составляют регистры, которые делятся на специальные (имеющие определенное назначение) и регистры общего назначения.
Программный счетчик (PC) — регистр, содержащий адрес следующего командного байта. Процессор должен знать, какая команда будет выполняться следующей.
Аккумулятор – регистр, используемый в подавляющем большинстве команд логической и арифметической отработки; он одновременно является и источником одного из байт данных, которые требуются для операции АЛУ, и местом, куда помещается результат операции АЛУ.
Регистр признаков (или регистр флагов) содержит информацию о внутреннем состоянии микропроцессора, в частности о результате последней операции АЛУ. Регистр флагов не является регистром в обычном смысле, а представляет собой просто набор триггер-защелок (флаг поднят или опущен. Обычно имеются флаж¬ки нуля, переполнения, отрицательного результата и переноса.
Указатель стека (SP) — следит за положением стека, т. е. содержит адрес последней его использованной ячейки. Стек – способ организации хранения данных.
Регистр команды содержит текущий командный байт, который декодируется дешифратором команды.
Линии внешних шин изолированы от линий внутренней шины с помощью буферов, а основные внутренние элементы связаны быстродействующей внутренней шиной данных.
Для повышения производительности многопроцессорной системы функции центрального процессора могут распределяться между несколькими процессорами. В помощь центральному процессору в компьютер часто вводят сопроцессоры , ориентированные на эффективное исполнение каких-либо специфических функций. Широко распространены математические и графические , сопроцессоры ввода-вывода , разгружающие центральный процессор от несложных, но многочисленных операций взаимодействия с внешними устройствами.
На современном этапе основным направлением повышения производительности является разработка многоядерных процессоров , т.е. объединение в одном корпусе двух и более процессоров, с целью выполнения нескольких операций параллельно (одновременно).
Лидирующими компаниями по разработке и изготовлению процессоров являются Intel и AMD.
Алгоритм работы микропроцессорной системы
Алгоритм — точное предписание, однозначно задающее процесс преобразования исходной информации в последовательность операций, позволяющих решать совокупность задач определённого класса и получать искомый результат.
Главным управляющим элементом всей микропроцессорной системы является процессор . Именно он, за исключением нескольких особых случаев, управляет всеми остальными устройствами. Остальные же устройства, такие, как ОЗУ, ПЗУ и порты ввода/вывода являются ведомыми.
Сразу после включения процессор начинает читать цифровые коды из той области памяти, которая отведена для хранения программ. Чтение происходит последовательно ячейка за ячейкой, начиная с самой первой. В ячейке записаны данные, адреса и команды. Команда — это одно из элементарных действий, которое способен выполнить микропроцессор. Вся работа микропроцессора сводится к последовательному чтению и выполнению команд.
Рассмотрим последовательность действий микропроцессор во время выполнения команд программы:
1) Перед выполнением очередной команды микропроцессор содержит ее адрес в программном счетчике РС.
2) МП обращается к памяти по адресу, содержащемуся в РС, и считывает из памяти первый байт очередной команды в регистр команд.
3) Дешифратор команд декодирует (расшифровывает) код команды.
4) В соответствии с полученной от дешифратора информацией устройство управления вырабатывает упорядоченную во времени последовательность микроопераций, реализующих предписания команды, в том числе:
— извлекает операнды из регистров и памяти;
— выполняет над ними предписанные кодом команды арифметические, логические или другие операции;
— в зависимости от длины команды модифицирует содержимое РС;
— передает управление очередной команде, адрес которой снова находится в программном счетчике РС.
Совокупность команд микропроцессора можно разделить на три группы:
1) Команды перемещения данных
Перемещение происходит между памятью, процессором, портами ввода/вывода (каждый порт имеет свой собственный адрес), между регистрами процессора.
2) Команды преобразования данных
Любые данные (текст, рисунок, видеоролик и т.д.) представляют собой числа, а с числами можно выполнять только арифметические и логические операции. Поэтому к командам этой группы относятся сложение, вычитание, сравнение, логические операции и т.п.
3) Команда передачи управления
Очень редко программа состоит из одной последовательной команд. Подавляющее число алгоритмов требуют разветвления программы. Для того, чтобы программа имела возможность менять алгоритм своей работы в зависимости от какого-либо условия, и служат команды передачи управления. Данные команды обеспечивают протекание выполнения программы по разным путям и организуют циклы.
К внешним, относятся все устройства, находящиеся вне процессора (кроме оперативной памяти) и подключаемые через порты ввода/вывода. Внешние устройства можно подразделить на три группы:
1) устройства для связи человек-ЭВМ (клавиатура, монитор, принтер и т.д.);
2) устройства для связи с объектами управления (датчики, исполнительные механизмы, АЦП и ЦАП);
3) внешние запоминающие устройтсва большой ёмкости (жёсткий диск, дисководы).
Внешние устройства подключаются к микропроцессорной системе физически — с помощью разъёмов, и логически — с помощью портов (контроллеров).
Для взаимодействия процессора и внешних устройств применяется система (механизм) прерываний.
Это специальный механизм, который позволяет в любой момент, по внешнему сигналу заставить процессор приостановить выполнение основной программы, выполнить операции, связанные с вызывающим прерывание событием, а затем вернуться к выполнению основной программы.
У любого микропроцессора имеется хотя бы один вход запроса на прерывание INT (от слова Interrupt — прерывание).
Рассмотрим пример взаимодействия процессора персонального компьютера с клавиатурой (рисунок 4).
Клавиатура — устройство для ввода символьной информации и команд управления. Для подключения клавиатуры в компьютере имеется специальный порт клавиатуры (микросхема).
Рисунок 4 – Работа процессора с клавиатурой
1) При нажатии клавиши контроллер клавиатуры формирует цифровой код. Этот сигнал поступает в микросхему порта клавиатуры.
2) Порт клавиатуры посылает процессору сигнал прерывания. Каждое внешнее устройство имеет свой номер прерывания, по которому процессор его и распознаёт.
3) Получив прерывание от клавиатуры, процессор прерывает выполнение программы (например, редактор Microsoft Office Word) и загружает из памяти программу обработки кодов с клавиатуры. Такая программа называет драйвер.
4) Эта программа направляет процессор к порту клавиатуры, и цифровой код загружается в регистр процессора.
5) Цифровой код сохраняется в памяти, и процессор переходит к выполнению другой задачи.
Благодаря высокой скорости работы, процессор выполняет одновременно большое количество процессов.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник