Разработка контрольно-проверочной программы модуля ввода-вывода МФПУ-1

Разработка контрольно-проверочной программы модуля ввода-вывода МФПУ-1

Содержание

Содержание 1

Список принятых сокращений 5

Аннотация 6

Введение 8

1. Анализ многофункционального пульта управления и модуля ввода -

вывода 10

1.1. Программно-аппаратный интерфейс МФПУ-1 10

1.1.1. Интерфейс МПР и МВВ-34 10

1.1.2. Интерфейс МПР и МДС-1 10

1.1.3. Интерфейс МПР и МДК-1 10

1.1.4. Интерфейс МПР и МКК-2 13

1.2. Описание модуля МВВ 13

1.2.1. Технические данные МВВ 13

1.2.2. Микропроцессорное устройство 14

1.2.3. Структура и функционирование МВВ 14

1.2.4. Контроллер КЛС 15

1.2.5. Конфигурация микропроцессора 19

1.2.6. Взаимодействие МВВ с центральным процессором 21

1.2.7. Встроенный контроль 21

2. Анализ инструментальных средств 24

2.1. Выбор языка программирования 24

2.2. Загрузка и функционирование программ в МВВ 25

2.3. Загрузка и функционирование программ в МПР 27

3. Состав и назначение тестов 28

3.1. Ориентировочный состав тестов. 28

3.2. Контроля аппаратуры обмена 28

3.2.1. Непрерывный контроль 28

3.2.2. Расширенный контроль 29

3.2.3. Контроль семафоров 29

3.2.4. Контроль рабочей области 30

3.2.5. Контроль прерываний 31

4. Требования к функциональным характеристикам тестов 33

4.1. Требования к программе 33

4.2. Требования к ВСК 33

4.2.1. Программные средства текущего контроля 34

4.2.2. Программные средства расширенного контроля. 35

4.3. Требования к КПП 35

4.4. Требования к отдельным тестам 36

4.4.1. Тест JTAG 36

4.4.2. Тест интерфейса ISA 36

4.4.3. Тест микропроцессора 36

4.4.4. Тест канала RS-232C 37

4.4.5. Тест ППЗУ 37

4.4.6. Тест чтения перемычек выбора режима 37

4.4.7. «Быстрый» тест ОЗУ и «расширенный» тест ОЗУ 37

4.4.8. Тест двух портового ОЗУ 37

4.4.9. Тест сигнала «Отказ МВВ» 38

4.4.10. Тест контроллера КЛС 38

4.4.11. Тест обмена по КЛС 38

4.4.12. Тест программирования ЭСППЗУ 39

4.4.13. Тест программирования Flash-ЗУ 39

4.5. Требования к надежности 39

4.6. Требования к информационной и программной совместимости 39

5. Описание функционирования КПП и ВСК 40

5.1. Модуль центрального процессора 40

5.1.1. «Контроль аппаратуры обмена» 40

5.1.2. «Расширенный контроль» 43

5.2. Модуль ввода-вывода 45

5.2.1. «Контроль аппаратуры обмена» 45

5.2.2. «Расширенный контроль» 48

5.3. Вспомогательные функции 50

5.3.1. Процедура открытия семафоров (МВВ) 50

5.3.2. Процедура закрытия семафоров (МВВ) 50

5.3.3. Чтение из двух портового ОЗУ (МВВ) 51

5.3.4. Запись в двух портовое ОЗУ (МВВ) 51

5.3.5. Процедура открытия семафоров (МПР) 52

5.3.6. Процедура закрытия семафоров (МПР) 52

5.3.7. Чтение из двух портового ОЗУ (МПР) 53

5.3.8. Запись в двух портовое ОЗУ (МПР) 53

5.4. Инициализация обмена с МВВ 54

5.5. Режим «контроль аппаратуры обмена» 54

5.5.1. Контроль семафоров 55

5.5.2. Контроль рабочей области 56

5.5.3. Контроль прерываний 57

5.6. Режим «расширенный контроль» 57

5.6.1. Тест микропроцессора 58

5.6.2. Тест ППЗУ 58

5.6.3. Быстрый тест статического ОЗУ 58

5.6.4. Расширенный тест статического ОЗУ 58

5.6.5. Тест сигнала «отказ МВВ» 59

5.6.6. Тест контроллера КЛС 59

6. Экологичность и безопасность проекта. 60

Введение. 60

6.1. Анализ опасных и вредных факторов. 61

6.1.1. Электробезопасность. 61

6.1.2. Анализ помещения по электробезопасности [8]. 67

6.1.3. Анализ помещения по взрывопожарной безопасности. 68

6.2. Анализ по обеспечению здоровых и безопасных условий труда. 69

6.3. Паспорт рабочего места. 71

6.4. Оценка условий труда по степени вредности и опасности. 75

7. Организационно-экономическая часть 82

7.1. Принципы организации оплаты труда 82

7.1.1. Принципиальные положения оплаты труда 82

7.1.2. Формы и системы оплаты труда 83

7.2. Расчет стоимости разработки КПП МВВ для МФПУ-1. 89

7.2.1. Расчет затрат на разработку программы 89

7.2.2. Расчет экономической эффективности от внедрения программного

продукта 90

7.2.3. Затраты до внедрения 91

7.2.4. Затраты после внедрения 91

Список используемых источников 94

Приложение 1: МВВ – «Контроль аппаратуры обмена» 96

Приложение 2: МПР – «Контроль аппаратуры обмена» 102

Приложение 3: МВВ – «Расширенный контроль» 108

Приложение 4: МПР – «Расширенный контроль» 112

Список принятых сокращений

ВСК - встроенный контроль

ДПОЗУ - двух портовое ОЗУ

ЖКИ - жидкокристаллический индикатор

КЛС - кодовая линия связи

КПП - контрольно-проверочная программа

МБД - модуль базы данных

МВВ - модуль ввода-вывода

МДК - модуль дисплейного контроллера

МДС - модуль дискретных сигналов

МИП - модуль источника питания

МКК - модуль контроллера клавиатуры

МПР - модуль процессора

МФПУ - многофункциональный пульт управления

ОЗУ - оперативное запоминающее устройство

ПДС - преобразователь дискретных сигналов

ПЗУ - постоянное запоминающее устройство

ПО - программное обеспечение

ППЗУ - перепрограммируемое ПЗУ

РК - разовая команда

РМП - рабочее место программиста

СПО - специальное программное обеспечение

ТК - технологический компьютер

ТПО - тестовое программное обеспечение

Аннотация

Данный дипломный проект посвящен разработке алгоритмов и написанию

подпрограмм взаимодействия модуля ввода-вывода (далее МВВ-34 и МВВ) с

модулем центрального процессора (далее МПР), разработке контрольно-

проверочной программы МВВ-34 и ее взаимодействие с МПР, в состав которой

вошли следующие программные компоненты:

1. Контроль аппаратуры обмена:

- тест семафоров;

- тест рабочей области (двух портового ОЗУ);

- тест прерываний.

2. Расширенный контроль МВВ:

- тест микропроцессора;

- тест ППЗУ;

- быстрый тест ОЗУ;

- расширенный тест ОЗУ;

- тест двух портового ОЗУ;

- тест сигнала «Отказ МВВ»;

- тест контроллера КЛС.

В разделе «Анализ многофункционального пульта управления и модуля

ввода-вывода» рассмотрены основные аспекты функционирования модуля в

целом.

В разделе «Анализ инструментальных средств и взаимодействие МФПУ-1 с

технологическим компьютером» рассмотрены особенности принятия и

использования языка программирования, написания, отладки, загрузки и

функционирования ПО.

Раздел «Состав и назначение тестов» включает в себя вид контроля и

состав тестов в каждом виде.

В разделе «Требования к функциональным характеристикам тестов»

описаны требования к ВСК и КПП, а так же к отдельным тестам.

В разделе «Описание функционирования КПП и ВСК» описаны реализованные

тесты, подробные алгоритмы их функционирования, особенности.

В разделе «Безопасность жизнедеятельности» проведен анализ вредных и

опасных факторов.

В «организационно-экономической» части приведен расчет экономических

затрат на разработку, внедрение и эксплуатацию разработанной контрольно-

проверочной программы и встроенного контроля.

В приложении к выпускной работе приведены листинги разработанных

тестов для МВВ-34 и МПР.

Введение

Появление микропроцессоров в 60-х годах связано с разработкой

интегральных схем (ИС). Интегральные схемы объединяли в себе различные

электронные компоненты в единый элемент на силиконовом «чипе».

Разработчики установили этот крошечный чип в устройство, напоминающие

сороконожку и включили его в функционирующие системы. В начале 70-х

микрокомпьютеры на процессоре Intel 8008 возвестили о первом поколении

микропроцессоров.

К 1974 году появилось второе поколение микропроцессоров общего

назначения Intel 8080. Данный успех побудил другие фирмы к производству

этих или аналогичных процессоров. В 1978 году фирма Intel выпустила

процессор третьего поколения - Intel 8086, который обеспечивал некоторую

совместимость с 8080 и являлся значительным продвижением вперед в данной

области. Для поддержки более простых устройств и обеспечения

совместимости с устройствами ввода-вывода того времени Intel разработал

разновидность процессора 8086 - процессор 8088, который в 1981 году был

выбран фирмой IВМ для ее персональных компьютеров. Более развитой версией

процессора 8088 является процессор 80188, а для процессора 8086 -

процессоры 80186, 80286 и 80386, которые обеспечили дополнительные

возможности и повысили мощность вычислений. Микропроцессор 80286,

установленный в компьютерах IBM AT появился в 1984 году. Все эти

процессоры имеют отношение к развитой архитектуре процессоров фирмы Intel

и обозначаются как iAPX86, iAPX 88, iAPX86, iAPX286 и iAPX386, где APX -

Intel Advanced Processor Architecture.

Со стремительным развитием технологий в области микропроцессоров

и микропроцессорной техники стало возможным применение микропроцессоров

практически во всех отраслях промышленности. Разработанный фирмой Intel

микропроцессор I80386EX стал одним из главных микропроцессоров

применяемых в промышленности. Данный микропроцессор был разработан

специально для применения в промышленности. Основой для его разработки

послужил микропроцессор I80386, проявивший себя с положительной стороны в

компьютерных технологиях. Микропроцессор I80385EX отличается от своего

родоначальника I80386 лишь тем, что к нему предъявлены более высокие

требования, а так же в сам процессор были проинтегрированы такие

устройства как контроллер прямого доступа к памяти, два контроллера

прерываний, таймер, сторожевой таймер и т.д.

Анализ многофункционального пульта управления и модуля ввода -

вывода

1 Программно-аппаратный интерфейс МФПУ-1

1 Интерфейс МПР и МВВ-34

МВВ-34 предназначен для реализации в МФПУ-1 функций приема и выдачи

информации по кодовым линиям связи (КЛС) согласно ГОСТ 18977-79 и РТМ

1495-75 с изменениями 2 и 3 (ARINC 429).

Взаимодействие МПР и МВВ осуществляется через 2-х портовое ОЗУ,

размещенное в МВВ. МПР производит доступ к этой памяти по стандартной ISA

шине, а доступ процессора ввода/вывода МВВ (Intel386EX) происходит по его

локальной шине. Обоим процессорам 2-х портовая память доступна по чтению

и записи.

2 Интерфейс МПР и МДС-1

Модуль дискретных сигналов МДС-1 (далее в тексте МДС) предназначен

для приема и выдачи дискретных сигналов (разовых команд) и связи с МПР по

шине ISA.

Взаимодействие МПР и МДС осуществляется через программно-доступные

регистры МДС, располагаемые в области адресов ввода-вывода МПР.

3 Интерфейс МПР и МДК-1

МДК-1 предназначен для формирования изображения растровым методом и

отображения информации на экране жидкокристаллической (ЖК) активной

матричной цветной панели CT4040-C8 в составе прибора МФПУ-1.

В качестве графического процессора в модуле применен 32-разрядный

RISC-процессор SMJ34020AGBM32 исполнения Military производства фирмы

Texas Instruments Incr.

Взаимодействие МПР и МДК осуществляется через перемещаемое «окно»

МПР, отображенное в область памяти графического процессора МДК.

1 Программирование обмена с МПР

Протокол обмена данными между центральным процессором и GPS должен

определяться системным программистом, исходя из решения конкретных задач

и распределения аппаратных ресурсов в системе (степени загруженности

центрального процессора и возможности его привлечения для решения

графических задач). Можно порекомендовать с целью уменьшения передаваемой

информации (дисплейного файла) реализовать «векторный вход»: центральный

процессор передает в дисплейном файле команды «нарисовать отрезок (дугу,

окружность...)», а графический процессор разлагает передаваемые примитивы

в растр.

Для срочного привлечения внимания к себе и для поддержки протокола

обмена графический процессор может вызвать аппаратное прерывание

центрального процессора по линии IRQ11 для шины ISA с предварительной

загрузкой сообщения в свой почтовый ящик MSGOUT[HSTCTLL].

Аналогично центральный процессор также может вызвать программное

прерывание графического процессора установкой бита (регистра I/O

служебной зоны) INTIN[HSTCTLL] с передачей сообщения через буфер

(почтовый ящик) MSGIN[HSTCTLL].

Аппаратный интерфейс обмена с центральным процессором не поддерживает

пересылку информации с предварительной выборкой адреса графического

процессора. При обращении центрального процессора в адресную зону ОЗУ

программ обмен производиться 16-ти битовыми словами. Зона ОЗУ программ

накрывает зону служебных регистров I/O, обращения в служебную зону

рассматриваются как 32-разрядные.

2 Программирование тестов

При всяком сбросе GSP (по включению питания, аварии источника

питания, аппаратном сбросе с контрольного разъема, по системному сбросу

RESET_DRV) должна выполняться проверка модуля путем последовательного

исполнения тестов отдельных его компонент, а затем их инициализацию в

нужное рабочее состояние. В случае определения ошибок при тестировании

GSP должен сформировать разовую команду «Неисправность МДК" и прекратить

выполнение команд. Можно порекомендовать метод контрольных точек для

идентификации дефекта в случае определения ошибок. Суть его будет

заключаться в том, что каждой тестируемой компоненте ставиться в

соответствие своя контрольная точка, и она запоминается в определенной

ячейке памяти. Прохождение текущей контрольной точки можно сопроводить

выводом сообщения на экран CT4040. В случае ошибки по номеру контрольной

точки можно установить неисправный компонент модуля. Альтернативным

способом можно ввести регистр неисправности модуля с соответствующей

битовой структурой и отображать на экране бинарный код.

Обязательно необходимо предусмотреть проведение текущей

работоспособности модуля в процессе штатной работы. Необходимо

засинхронизировать проведение текущего теста с обратным ходом сигнала

кадровой развертки. Объем текущего теста должен по возможности быть

небольшим (на уровне проверки значений контрольных сумм ПЗУ, проверки

записи/чтения данных в фиксированные ячейки ОЗУ).

Необходимо предусмотреть режим расширенного теста модуля по протоколу

взаимодействия с центральным процессором (предположим в режиме наземного

контроля МФПУ), с отображением на экране CT4040 тестовых кадров проверки

самого модуля, а также проверки светотехники, геометрии и других

параметров непосредственно самой панели.

4 Интерфейс МПР и МКК-2

МКК-2 (далее в тексте МКК) предназначен для сканирования клавиатуры,

определения нажатой клавиши и выдачи кода этой клавиши в модуль

процессора (МПР). В качестве контроллера в модуле используется

однокристальный микроконтроллер MD87C51FB-16 производства фирмы Intel.

МКК также сканирует клавиши управления подсветом ЖКЭ и выдает аналоговый

сигнал на модуль МУП по результатам обработки состояния этих клавиш.

2 Описание модуля МВВ

МВВ предназначен для реализации в МФПУ-1 функций приема и выдачи

информации по кодовым линиям связи (КЛС) согласно ГОСТ 18977-79 и РТМ

1495-75 с изменениями 2 и 3 (ARINC 429).

1 Технические данные МВВ

1. Количество входных КЛС - 32.

2. Скорость обмена по входным КЛС - от 10 до 100 Кбит/сек. Настройка

КЛС на конкретную скорость обмена обеспечивается установкой

конденсаторов входного фильтра при целевом изготовлении модуля МВВ и

программной установкой после включения питания, при этом программно

устанавливаемая скорость не должна превышать граничной скорости,

заданной конденсаторами входного фильтра.

3. Количество выходных КЛС - 9. Скорости передачи по выходным КЛС: от

Страницы: 1, 2, 3