Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов
|
Скачать 144.68 Kb.
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР) Кафедра телевидения и управления (ТУ) УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой ТУ, профессор _________________И.Н. Пустынский «______»___________________2012 г. Микропроцессорные устройства в радиоэлектронном оборудовании Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов РАЗРАБОТАЛ _________ Кормилин В.А. ___________Костевич А.Г. «______»_________2012 г. 2012 Кормилин В.А., Костевич А.Г. Микропроцессорные устройства в радиоэлектронном оборудовании: учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов. – Томск: кафедра ТУ, ТУСУР, 2012. – 11 с. © Кормилин В.А., Костевич А.Г., 2012 © Кафедра Телевидения и управления, ТУСУР, 2012 1ВведениеМетодические указания по самостоятельной работе студентов, обучающихся по специальности 160905 (201300) – техническая эксплуатация транспортного радиооборудования, написаны в соответствии с учебной рабочей программой дисциплины "Микропроцессорные устройства в радиоэлектронном оборудовании" для направления 654400 "Телекоммуникации". Микропроцессорная техника (МП) и цифровая обработка сигналов (ЦОС) нашла широкое применение в следующих сферах деятельности: телевидении, радиолокации, связи, метеорологии, сейсмологии, медицине, анализе речи и телефонии, а также при обработке изображений и полей различной природы (фотографических, телевизионных, радиолокационных, рентгеновских, тепловых и т. д.). Развитие вычислительной и микропроцессорной техники приводит к созданию все более надежного, быстродействующего, миниатюрного, качественного и недорогого оборудования. Цифровые технологии стали столь массовыми, что их используем в обыденной жизни особо не замечая: сотовый телефон, проигрыватель компакт-дисков, компьютер и т. д. В то же время для специалиста-радиоинженера эти устройства не могут оставаться «черными ящиками» и необходимо знать теорию ЦОС и уметь практически использовать ее при проектировании цифровых устройств обработки сигналов. Многие годы ЦОС была «спрятана» в виде скромного раздела дисциплины «Радиотехнические цепи и сигналы», но в последнее десятилетие в ведущих ВУЗах России дисциплина «МП и ЦОС» сформировалась в виде самостоятельного курса. В ТУСУРе на радиотехническом факультете по инициативе кафедры телевидения и управления эта дисциплина преподается с 1992 г. За 10 лет наряду с лекционным курсом разработаны: компьютерный лабораторный практикум по ЦОС, ряд практических и расчетных заданий, а также курсовых и дипломных проектных заданий. Введена в эксплуатацию лаборатория цифровых сигнальных процессоров (DSP) на оборудовании фирмы Texas Instruments, поставленного ТУСУРу по Университетской программе, проводимой этой фирмой. Таким образом, можно констатировать, что дисциплина в настоящее время, подкреплена учебно-научной базой и ее изучение может быть многоуровневым. К ЦОС относят различные методы преобразования информации, такие как фильтрация (сглаживание) и предсказание, кодирование и сжатие, обнаружение и коррекция ошибок. Все большее количество методов обработки информации, применявшихся ранее в аналоговой технике, находят практическое воплощение в дискретном или цифровом виде. 2Содержание самостоятельной подготовкиСамостоятельная работа включает: проработку материала лекций, подготовку к практическим занятиям, решение индивидуальных заданий, подготовку к выполнению лабораторных работ и написанию отчетов по ним. Количество часов, отводимых на самостоятельную работу, и формы контроля самостоятельной работы сведены в таблицу.
3Изучение тем для самостоятельной проработки
Выполнить прямое и обратное z-преобразования по таблице 1.3. (см. учебное пособие). Для преобразований взять сигналы №№ 8, 9, 10, 11 и 12.
Краткое содержания раздела: Микро-ЭВМ и микроконтроллеры (МК) для устройств и систем радиосвязи, радиовещания и телевидения предназначены для решения задач управления и обработки сигналов. От обычных микро-ЭВМ они отличаются способом разработки программного обеспечения. Микро-ЭВМ и МК, встроенные в оборудование, не имеют соответствующего набора необходимых внешних устройств (дисплеи, принтеры, внешние накопители и т.д.) и поэтому не пригодны для разработки и отладки программного обеспечения. Часто в этом случае программы разрабатываются и отлаживаются на универсальных ЭВМ, с использованием пакета специальных программ. При этом приходится разрабатывать программы на языке ассемблера. Отладку выполняют с помощью симулятора – программной модели микро-ЭВМ или контроллера. Этот способ разработки программного обеспечения называется кросс-технологией, в противовес резидентной технологии. При разработке программ на языке ассемблера используют различные служебные программы – редакторы текста, трансляторы, компоновщики, отладчики программ. В кросс-технологии применяются: кросс-транслятор, кросс-компоновщик, кросс-отладчик. В минимальный пакет кросс-программ разработки программного обеспечения (ПО) для управляющей микро-ЭВМ входят:
Перед составлением текста программы необходимо разработать алгоритм решения поставленной задачи. Алгоритмом можно назвать последовательный набор шагов (элементарных действий), позволяющий решить требуемую задачу. Самой простой формой записи алгоритма является словесный формат. В этом случае в простой словесной форме нужно расписать этапы решения задачи с последовательной нумерацией. Алгоритм можно записать также в графической форме, как поступают, например, при раскрое платья. Третьей формой записи алгоритма является символьная форма. В этом случае для каждой операции алгоритма применяется специальный символ из набора стандартных символов. Далее распишем каждую строку алгоритма в виде команд – текст программы готов. С этого момента нужны специальные программные средства. Общая процедура создания и отладки программ для микро-ЭВМ или МК включает следующие этапы, показанные на рисунке Error: Reference source not found. Это пример графической формы алгоритма. Исходный текст программы с помощью редактора текста вводится в память универсальной ЭВМ и записывается в файл. Затем с помощью кросс-транслятора этот файл переводится в промежуточную форму – объектный файл. Объектный файл требует дополнительной обработки, которая выполняется с помощью программы – кросс-редактора связей. На выходе редактора связей формируется двоичный файл, который может быть выполнен на реальной микро-ЭВМ или МК. Для проверки функционирования созданной программы можно выполнить ее отладку в симуляторе. Отлаженный файл программы в кодах микро-ЭВМ (МК) записывается с помощью программатора в постоянную память (ПЗУ) микропроцессорной системы.  Рисунок 2. 1. – Этапы процедуры создания ПО для управляющей микро-ЭВМ В простейших случаях операции трансляции и компоновки могут выполняться совместно без записи объектного файла на диск. При этом транслятор и компоновщик объединяются в одной программе, которая выполняет несколько последовательных проходов (просмотров) файла, и преобразует исходный текст программы в исполняемый код. На каждом из этапов создания программного обеспечения могут быть обнаружены различные ошибки. Это приводит к необходимости возврата к исходному тексту программы, исправления его и повторения всей процедуры преобразования. Ошибки трансляции связаны с неправильными типами операндов команд, пропуском необходимых элементов оформления текста программы, опечатками, синтаксическими ошибками записи команд и другими ошибками, обнаруживаемыми по внешнему виду команды. Эти ошибки являются самыми простыми и легко устраняются при внимательном прочтении указанной транслятором ошибочной строки. Ошибки компоновки проявляются на этапе работы редактора связей и означают неправильные указания для объединения нескольких модулей подпрограмм в единую общую программу. Здесь встречаются ссылки на неизвестные программы и метки, ошибки в именах программных модулей, неправильное использование библиотечных функций. Осознание и устранение подобных ошибок, как правило, требует простой внимательности и не вызывает больших трудностей. Нередко компоновщики при обнаружении ошибок, которые на их взгляд не являются критическими, выдают просто предупреждения. При этом они создают исполняемый файл. В таком файле ошибочные ссылки заменяются стандартными значениями, например, нулями. Опасность скрывается в игнорировании предупреждений компоновщика и использовании исполняемого файла с ошибками связей. В этом случае результат работы программы непредсказуем. Ошибки исполняемого файла связаны с ошибками алгоритма, неправильной работой программы, зацикливаниями, ошибками счета, ошибками преобразования и другими ошибками. Такие ошибки проявляются и обнаруживаются только при исполнении программы. Как правило, это самые трудные для диагностирования и устранения ошибки. Анализ сложной и громоздкой управляющей или обрабатывающей программы требует внимательности, памяти, хороших знаний поведения объекта управления и занимает продолжительное время. Ситуация несколько упрощается при использовании программных моделей – симуляторов. Перед записью программы в ПЗУ, ошибки данного этапа можно обнаружить, исследовать и найти пути устранения с помощью программы кросс-отладчика. Программная модель микро-ЭВМ позволяет проводить анализ исполняемого кода с использованием большого числа сервисных возможностей, которые отсутствуют в реально работающей аппаратной ЭВМ. Перечисленные выше возможности обеспечивают на разных этапах создания и преобразования программ выявление и устранение большинства ошибок. Однако нельзя гарантировать устранение всех ошибок на 100%. Кроме перечисленных, остаются еще динамические ошибки, проявляющие себя лишь при реальной работе аппаратной микро-ЭВМ. Эти ошибки могут быть связаны с реальными режимами прерываний, условиями функционирования портов, таймеров, ячеек памяти. По этой причине достаточно сложные программные модули даже после тщательной отладки могут еще содержать не выявленные ошибки и обычно их содержат. 4Подготовка к контрольным работамДля подготовки к контрольным работам следует проработать все вопросы лекционных разделов 8 и 9. Примеры тестовых вопросов:
5Список рекомендуемой литературы
Z-преобразования. – М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1971. – 288 с. (Стр. 205 – 209).
Оглавление1 Введение 3 2 Содержание самостоятельной подготовки 4 3 Изучение тем для самостоятельной проработки 4 4 Подготовка к контрольным работам 7 5 Список рекомендуемой литературы 9 |
