Nachrichtenverarbeitung Entwurf Von Schaltwerken Mit Mikroprozessoren

ISBN-13: 9783519200536 / Niemiecki / Miękka / 1991 / 173 str.

Wilhelm Nuchel; G. Schaller; G. Schaller

Opis

Dieses Skriptum umfaBt den Stoff tiber Mikro omputer, aer aen Studenten im Fachbereich Nachrichtentechnik der FH Koln in der Vorlesung "Nachrichtenverarbeitung" vermittelt wird. Es setzt Kenntnisse tiber die Grundlagen der konventionellen, festverdrahteten Digitalelektronik voraus, wie sie in der o.a. Vorlesung behandelt werden 3, 18]. Ziel dieses Skriptums ist es, Studenten der Ingenieurwissen schaften und anderen interessierten Lesern zu zeigen, wie die Funktionen konventioneller Schaltnetze und Schaltwerke durch eine programmierbare Logik ersetzt werden konnen. Der dazu benutzte Mikrocomputer bildet eine universelle Hard ware, die ausnur wenigen Bausteinen einer hohen Integra tionsstufe aufgebaut ist. Die Moglichkeiten eines Mikrocomputers lassen sich nur dann voll ausschopfen, wenn der Anwender sowohl mit dessen Hard ware als auch der Software vertraut ist. Zwischen beiden be stehen enge Wechselbeziehungen. Der Entwicklungsingenieur kann sich nicht nur damit begntigen, ein Programm zu schrei ben. Er muB i.allg. auch den Mikrocomputer aufbauen und te sten. Dazu sind detaillierte Kenntnisse tiber den logischen und zeitlichen Ablauf des Datenverkehrs innerhalb des Mikro computers notwendig. Dartiber hinaus hat der Entwickler von Produkten mit Mikrocomputersteuerung die Entscheidung zu treffen, welche Funktionen er per Software und welche er durch spezielle Hardwarebausteine (z.B. Zeitgeber) reali sieren will. Das als Einftihrung in die Mikrocomputertechnik gedachte Skriptum baut aus didaktischen Grtinden auf einem in seiner Struktur einfachen, hypothetischen 8-Bit-Mikrocomputer auf.

Spis treści

1. Wesen freiprogrammierbarer Logik.- 1.1. Abgrenzung zur festverdrahteten Logik.- 1.2. Prinzipieller Aufbau eines Mikrocomputers.- 2. Informationsdarstellung im Mikrocomputer.- 2.1. Zahlendarstellung.- 2.2. Zeichendarstellung.- 2.3. Befehlsdarstellung.- 3. Architektur eines hypothetischen Mikrocomputers.- 3.1. Grundstruktur.- 3.2. Bus-System.- 3.3. Mikroprozessor.- 3.3.1. Register.- 3.3.1.1. Befehlsregister.- 3.3.1.2. Akkumulatoren.- 3.3.1.3. Statusregister.- 3.3.1.4. Befehlszähler.- 3.3.1.5. Operanden-Adreß-Register.- 3.3.1.6. Indexregister.- 3.3.1.7. Stapelzeiger.- 3.3.2. Rechenwerk.- 3.3.3. Steuerlogik.- 3.4. Halbleiterspeicher.- 3.4.1. Schreib-Lese-Speicher.- 3.4.1.1. Prinzipielle Speicherorganisation.- 3.4.1.2. Speicherbaustein des hypothetischen Mikrocomputers.- 3.4.1.3. Anschluß des Speichers an den Bus.- 3.4.2. Festwertspeicher.- 3.5. Ein-Ausgabebausteine.- 3.5.1. Baustein für parallele Ein-Ausgabe.- 3.5.1.1. Grundprinzip der parallelen Ein-Ausgabe.- 3.5.1.2. Hypothetischer Ein-Ausgabebaustein.- 3.5.1.3. Funktion des Datenrichtungsregisters.- 3.5.1.4. Funktion des Steuerregisters.- 3.5.1.5. Adressierung der Register.- 3.5.2. Baustein für serielle Ein- und Ausgabe.- 3.6. Zähler-Zeitgeberbaustein.- 3.7. Baustein zur Unterbrechungssteuerung.- 3.8. Minimalkonfiguration des Mikrocomputers.- 3.9. Spezielle Funktionsabläufe im Mikrocomputer.- 3.9.1. Ablauf eines Ladevorganges.- 3.9.2. Programmunterbrechung.- 3.9.3. Quittungsbetrieb.- 4. Programmierung von Mikrocomputern.- 4.1. Programmiersprachen.- 4.1.1. Maschinensprache.- 4.1.2. Assemblersprache.- 4.2. Adressierungsarten.- 4.2.1. Implizierte Adressierung.- 4.2.2. Unmittelbare Adressierung.- 4.2.3. Absolute Adressierung.- 4.2.4. Indizierte Adressierung.- 4.2.5. Relative Adressierung.- 4.3. Befehlsliste.- 4.3.1. Datentransportbefehle.- 4.3.2. Arithmetische und logische Befehle.- 4.3.3. Sprung- und Verzweigungsbefehle.- 4.3.4. Sonderbefehle.- 4.4. Entwicklung eines einfachen Programms.- 5. Simulation von Schaltnetzen und einfachen Schaltwerken.- 5.1. Initialisierung des Mikrocomputers.- 5.2. Simulation von Schaltnetzen.- 5.2.1. Simulation eines Inverters.- 5.2.2. Simulation eines ODER-Gliedes.- 5.2.3. Simulation eines UND-Gliedes.- 5.2.4. Simulation eines NOR-Gliedes.- 5.2.5. Simulation eines NAND-Gliedes.- 5.2.6. Simulation eines UND-ODER-Gliedes.- 5.2.7. Codeumsetzer.- 5.2.7.1. Sequentielle Suchverfahren.- 5.2.7.2. Sprungverfahren.- 5.3. Simulation einfacher Schaltwerke.- 5.3.1. Simulation eines D-Flipflops.- 5.3.2. Simulation eines Monoflops.- 5.3.2.1. Einstellung kleiner Zeiten.- 5.3.2.2. Einstellung großer Zeiten.- 5.3.3. Simulation eines astabilen Multivibrators.- 5.3.4. Simulation eines Zählers.- 5.3.5. Sieben-Segment-Anzeige im Multiplexbetrieb.- 5.3.5.1. Aufbau der Sieben-Segment-Anzeige.- 5.3.5.2. Speichertabellen.- 5.3.5.3. Programmablaufplan.- 5.3.5.4. Programm.- 5.3.6. Verschieben von Speicherblöcken.- 6 Entwicklungshilfen.- 6.1. Mikrocomputer-Trainings-System.- 6.1.1. Aufbau.- 6.1.2. Möglichkeiten der Fehlersuche.- 6.2. Mikrocomputer-Entwicklungs-System.- 6.2.1. Aufbau.- 6.2.2. Software-Unterstützung.- 6.2.2.1. Editor.- 6.2.2.2. Assemblierer.- 6.2.2.3. Weitere Hilfsprogramme.- 6.2.3. Emulator.- 7 Entwurf von komplexen Schaltwerken.- 7.1. Allgemeine Entwurfssystematik.- 7.1.1. Entwicklungsschritte.- 7.1.2. Problemdefinition.- 7.1.3. Trennung von Hardware und Software.- 7.1.3.1. Schnittstellenfestlegungen.- 7.1.3.2. Formatanpassung.- 7.1.3.3. Zeitanpassung.- 7.1.4. Hardware-Entwicklung.- 7.1.5. Software-Entwicklung.- 7.1.5.1. Modular aufgebaute Programme.- 7.1.5.2. Strukturiertes Programmieren.- 7.1.5.3. Darstellung der Strukturelemente.- 7.1.5.4. Beispiel für ein Struktogramm.- 7.1.5.5. Entwicklung des Quellprogramms.- 7.1.5.6. Übersetzen in die Maschinensprache.- 7.1.5.7. Programmtest.- 7.1.6. Systemtest.- 7.1.7. Dokumentation.- 7.2. Entwurf einer Ampelsteuerung.- 7.2.1. Problemdefinition.- 7.2.2. Trennung von Hardware und Software.- 7.2.3. Software-Entwicklung.- 7.2.3.1. Grobstruktur.- 7.2.3.2. Grober Programmablaufplan.- 7.2.3.3. Struktogramme zu den Funktionsmoduln.- 7.2.4. Entwicklung des Quellprogramms.- 7.2.5. Assemblieren und Binden.- 7.3. Tastaturabfrageprogramm.- 7.3.1. Aufgabenstellung.- 7.3.2. Hardware.- 7.3.3. Wirkungsweise.- 7.3.4. Struktogramm.- 7.3.5. Programmablaufplan.- 7.3.6. Quellprogramm.- Weiterführende Literatur.- Lösungen zu den Übungsaufgaben.- Abkürzungen und Formelzeichen.- Sinnbilder für Programmablaufpläne.- Symbolik bei Blockschaltungen.- Sachweiser.