Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов



Скачать 144.68 Kb.
Дата14.01.2013
Размер144.68 Kb.
ТипУчебно-методическое пособие


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

1Введение


Методические 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 подготовки


Самостоятельная 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.



Наименование работы

Час

Формы контроля



Подготовка к лекциям

14 час

устный выборочный опрос перед лекцией



Подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов по ЛР

14 час

Допуск к лаб. работам и защита отчетов по ЛР



Подготовка индивидуальных творческих заданий по темам:

1.) Анализ характеристик ЦФ

2.) Эффекты квантования в цифровом рекурсивном фильтре

7 час

Защита отчетов по творческим заданиям



Подготовка к контрольным работам:

1.) Процессор I8080

2) Сигнальные процессоры.

5 час

15 мин.контр. работы перед практикой



Изучение тем (вопросов) теоретической части курса, отводимых на самостоятельную проработку

6 час

устный выборочный опрос




Всего часов самостоятельной работы

46 час



3Изучение тем для самостоятельной проработки


  1. На самостоятельную проработку выносится раздел 1.1.2. "Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи" по учебному пособию [1]:

  2. Привести с доказательством свойства (теоремы) одностороннего z-преобразования: линейность, сдвиг (опережение и запаздывание), свертка последовательностей, перемножение последовательностей (комплексная свёртка), дифференцирование z-преобразования, обращение (обратное z-преобразо­вание), равенство Парсеваля для дискретных сигналов во временной области, частотной области и в области z-преобразования, начальное и конечное значения, сумма членов последовательности.

Выполнить прямое и обратное z-преобразования по таблице 1.3. (см. учебное пособие). Для преобразований взять сигналы №№ 8, 9, 10, 11 и 12.

  1. На самостоятельную проработку выносится раздел «Программные и аппаратные средства создания и отладки программного обеспечения. Симуляторы, эмуляторы»

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:

  • редактор текста, обеспечивающий ввод программы на языке ассемблера микро-ЭВМ или МК, редактирование и запись файла программы;

  • кросс-транслятор, преобразующий исходный текст программы в файл объектного кода, содержащего коды команд управляющей микро-ЭВМ (МК), информацию для редактора связей, предупреждения и сообщения об ошибках;

  • кросс-компоновщик объектных модулей (кросс-редактор связей). Компоновщик связывает несколько объектных модулей в единую программу, добавляет вызываемые из программы библиотечные файлы, подставляет вместо ссылок на объекты их реальные или относительные адреса и формирует исполняемый файл в кодах микро-ЭВМ или МК;

  • кросс-отладчик (симулятор), описывающий программную логическую модель микро-ЭВМ или микроконтроллера. При работе симулятор дает эффективный и удобный механизм покомандной и модульной отладки компонентов программы с доступом к программно эмулируемым ресурсам микро-ЭВМ: регистрам, ячейкам памяти, таймерам, портам и т.д.

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 работам


Для подготовки к контрольным работам следует проработать все вопросы лекционных разделов 8 и 9.

Примеры тестовых вопросов:

  1. Укажите возможные последствия, если в структуре микропроцессора убрать аккумулятор?

  1. никакие рабочие характеристики микропроцессора не изменятся;

  2. увеличится длина некоторых команды и упадет быстродействие МП;

  3. система команд МП без аккумулятора станет очень сложной и запутанной;

  4. роль аккумулятора в работе МП незначительна, поэтому характеристики изменятся весьма незначительно.

  1. Что изменится, если в структуре микропроцессора будет отсутствовать Счетчик команд?

  1. счетчик команд просто дублирует содержимое Регистра Адреса, поэтому возможны случайные сбои при адресации команд;

  2. роль счетчика команд может выполнять АЛУ, поскольку оно аналогично СК подключено к внутренней шине МП;

  3. усложнится система команд МП из-за появления дополнительного поля в команде и возможно снижение быстродействия МП;

  4. Указатель стека через регистр адреса может формировать адрес команды, поэтому функции Счетчика команд можно передать в УС.

  1. Укажите возможные причины ограничения числа внутренних регистров РОН в структуре микропроцессора?

  1. причина ограниченного числа РОН заключается в прихоти разработчика;

  2. количество регистров РОН не влияет на производительность МП, поэтому нет нужды увеличивать их число;

  3. количество регистров РОН можно бесконечно увеличивать без последствий для производительности МП, загвоздка – в экономичности структуры МП;

  4. количество РОН определяет ширину поля адресации в команде, поэтому большое число регистров увеличат длину команды.

  1. Укажите возможные последствия, если в структуре микропроцессора убрать аккумулятор?

  1. никакие рабочие характеристики микропроцессора не изменятся;

  2. увеличится длина некоторых команды и упадет быстродействие МП;

  3. система команд МП без аккумулятора станет очень сложной и запутанной;

  4. роль аккумулятора в работе МП незначительна, поэтому характеристики изменятся весьма незначительно.

  1. Что изменится, если в структуре микропроцессора будет отсутствовать Счетчик команд?

  1. счетчик команд просто дублирует содержимое Регистра Адреса, поэтому возможны случайные сбои при адресации команд;

  2. роль счетчика команд может выполнять АЛУ, поскольку оно аналогично СК подключено к внутренней шине МП;

  3. усложнится система команд МП из-за появления дополнительного поля в команде и возможно снижение быстродействия МП;

  4. Указатель стека через регистр адреса может формировать адрес команды, поэтому функции Счетчика команд можно передать в УС.

  1. Укажите возможные причины ограничения числа внутренних регистров РОН в структуре микропроцессора?

  1. причина ограниченного числа РОН заключается в прихоти разработчика;

  2. количество регистров РОН не влияет на производительность МП, поэтому нет нужды увеличивать их число;

  3. количество регистров РОН можно бесконечно увеличивать без последствий для производительности МП, загвоздка – в экономичности структуры МП;

  4. количество РОН определяет ширину поля адресации в команде, поэтому большое число регистров увеличат длину команды.

  1. Укажите возможные последствия для рабочих характеристик МП, если ширину внутренней шины МП уменьшить вдвое?

  1. может почти вдвое упасть производительность МП;

  2. характеристики работы МП практически не должны измениться;

  3. почти вдвое может увеличиться производительность МП из-за уменьшения числа передаваемых сигналов;

  4. последствия невозможно определить, поскольку неизвестна связь ширины внутренней шины с характеристиками МП.

  1. Укажите все правильные утверждения относительно сигнальных процессоров DSP:

    1. Семейство C6x процессоров в одной инструкции считывает до 8 команд;

    1. Структура SHARC предложена компанией Motorola;

    1. Для работы DSP характерны сравнительно низкие тактовые частоты;

    1. Технология производства сигнальных процессоров хорошо отработана, много фирм занимаются их изготовлением;

  2. Укажите неправильное утверждение относительно сигнальных процессоров DSP:

  1. Дороговизна DSP определяется большим процентом брака при изготовлении;

  1. DSP могут обрабатывать числа с фиксированной точкой;

  1. Сигнальные процессоры принципиально не могут обрабатывать числа с фиксированной точкой;



5Список рекомендуемой литературы


  1. Кормилин В.А., Костевич А.Г. Микропроцессоры в устройствах и системах радиосвязи, радиовещания и телевидения : учебное пособие / В.А. Кормилин, А.Г. Костевич ; Минобрнауки РФ, ТУСУР, Кафедра телевидения и управления. – Томск : ТМЦДО, 2012. – 313 с. – [Электронный ресурс, доступ http://tu.tusur.ru/upload/posobia/k37.doc, свободный].

  2. Лебедев О.Н. и др. Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы. Микросхемы памяти. Микросхемы ЦАП и АЦП: Справочник/ О.Н. Лебедев, А.И. Мирошниченко, В.А. Телец; Под ред. А.И. Ладика и А.И. Сташкевича. – М.: Радио и связь, 1994. – 248 с.

  3. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.

  4. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. – М.: Радио и связь, 1988. – 366 с. – 72 экз (анл (28), аул (40), счз1 (2), счз5 (2)).

  5. Кудрявцев, Г.Г. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах технического обслуживания средств связи / Г.Г. Кудрявцев, И.А. Мамзелев. – М. : Радио и связь, 1989. – 136 с. – 9 экз (анл (3), аул (3), счз1 (2), счз5 (1))

  6. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1986. – 448 с. (Стр. 79 – 85, см. теоремы z-преобразования).

  7. Антонью А. Цифровые фильтры: анализ и проектирование: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1983. – 320 с. (Стр. 32 – 41, см. теорему о компл. свёртке на стр. 39).

  8. Карташов В.Г. Основы теории дискретных сигналов и цифровых фильтров: Учебное пособие для вузов. – М.: Высш. школа, 1982. – 102 с. (Стр. 49 – 50, 53 –54).

  9. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. – 2-е изд. – СПб.: Политехника, 1999. – 592 с. (стр. 232).

  10. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и cвязь, 1990. – 256 c. (стр. 22).

  11. Дёч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и

Z-преобразования. – М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1971. – 288 с. (Стр. 205 – 209).

  1. Оппенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. – М.: Связь, 1979. – 416 с. (стр. 50 – 58).

  2. Коновалов Г.Ф. Радиоавтоматика: Учебн. для вузов по спец. "Радиотехника". – М.: Высш. шк., 1990. – 335 с. (Стр. 158 – 160).

Оглавление


1 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




Похожие:

Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconУчебно-методическое пособие для самостоятельной работы Краснодар 2009 Печатается по решению кафедры социологии и культурологии Кубгау
...
Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconУчебно-методическое пособие для студентов техникума «Организация самостоятельной работы студента»

Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconУчебно-методическое пособие Кострома 2007 удк 519. 8 (075)
Учебно-методическое пособие предназначено студентам вузов для аудиторной и самостоятельной работы, а также для подготовки к контрольным...
Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconУчебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов (заочной формы обучения) по направлению подготовки бакалавров

Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconУчебно-методическое пособие по французскому языку Казань 2012 удк: 811. 133. 1 Ббк: 81. 2 Фр А13
Учебное пособие предназначено для студентов старших курсов языковых факультетов. Пособие содержит подборку аутентичных публицистических...
Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconУчебно-методическое пособие для лабораторно-практических занятий студентов биотехнологического факультета по аналитической химии (количественный анализ)
Учебно-методическое пособие предназначено для самостоятельной подготовки студентов биотехнологического факультета к лабораторно-...
Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconМетодическое пособие для аудиторных занятий и самостоятельной работы. Ипц вгу, 2010. 55 с. Кретов А. А., Подтележникова Е. Н. Общая лексикология. Хрестоматия. Учебное пособие для вузов. Воронеж, 2009. 724 с
Меркулова И. А., Шилихина К. М. Подготовка к госэкзамену по теории языка (практическое задание) // учебно-методическое пособие. –...
Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconУчебно-методическое пособие по Новой истории стран Азии и Африки Брянск, 2008 Сагимбаев Алексей Викторович. Учебно-методическое пособие по курсу «Новая история стран Азии и Африки»
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов дневного отделения Исторического факультета, обучающихся по специальности...
Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconУчебно-методическое пособие для студентов педагогических вузов Борисоглебск 2007 Печатается по решению
Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов дневного и заочного отделения педагогических вузов по специальностям...
Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов iconПособие для самостоятельной работы по курсу «Общая геология»
Учебно-методическое пособие разработано доцентами кафедры общей и исторической геологии Ю. Н. Костюком, Ю. В. Поповым, старшим преподавателем...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org