Бойков В.И. и др. Цифровая техника систем управления

Бойков В.И., Болтунов Г.И., Быстров С.В., Григорьев В.В., Литвинов Ю.В. — СПб: Университет ИТМО, 2018. — 139 с.В учебном пособии дано общее представление о способах реализации современных цифровых вычислительных средств, их развитии и особенностях применения в задачах управления техническими объектами. Рассмотрены особенности аппаратной реализации регистрового и табличного способов вычислений. На примере задачи управления шаговым двигателем рассмотрены особенности разработки программ и технической реализации микропрограммных автоматов основных типов. В учебных целях при синтезе автоматов использованы только "ручные" методы. Также разобраны особенности применения сигнальных процессоров и микроконтроллеров в задачах обработки информации и управления.
Пособие ориентировано на студентов старших курсов, обучающихся по направлениям подготовки: "Системный анализ и управление", "Управление в технических системах", "Мехатроника и робототехника". При изложении материала авторы исходили из того, что читатель знаком с основами электроники и цифровой техники в рамках дисциплин "Электроника", "Электронные устройства систем управления" и "Микроконтроллерная техника систем управления". Рекомендовано к использованию в Университете ИТМО по направлениям подготовки 15.04.06, 27.04.03, 27.04.04 в качестве учебного пособия для реализации основных образовательных программ высшего образования магистратуры.Содержание:
Введение.
Аппаратная реализация устройств цифрового управления.
Классификация цифровых вычислительных устройств.
ЭНИАК – прорывная технология создания Вычислительной техники XX века.
Классификация систем по видам сигналов.
Классификация цифровых вычислительных устройств.
Дифференциальные анализаторы и аналоговая вычислительная техника.
Метод цифровых дифференциальных анализаторов.
Синтез схемы генератора задающего воздействия.
Методы цифрового интегрирования. Метод Эйлера.
Методы цифрового интегрирования. Метод трапеций.
Форматы чисел. Погрешность цифрового представления аналоговой величины.
Формат целых чисел.
Формат чисел с фиксированной запятой.
Формат чисел с плавающей запятой.
Простейший регистровый процессор. Особенности математической модели.
Выбор разрядности шин передачи данных регистрового процессора.
Масштабирование переменных регистрового процессора.
Аппаратная реализация устройств обработки информации.
Цифровой фильтр для сглаживания ступенчатых воздействий.
Цифровой фильтр для усреднения данных от нескольких датчиков.
Матричная организация процессора.
Применение табличных вычислений в устройствах управления.
Табличная реализация вычисления значения нелинейной функции.
Кусочно-линейная аппроксимация нелинейной функции. Способ уменьшения требуемого объема ПЗУ.
Виды постоянных запоминающих устройств.
Реконфигурируемые пользователем вычислительные устройства.
Программная и микропрограммная реализации устройств цифрового управления.
Микропрограммный автомат. Базовые термины.
Базовая функциональная схема микропрограммного автомата.
Микропрограммный автомат с принудительной адресацией и двумя адресными полями.
Микропрограммный автомат с принудительной адресацией и одним адресным полем.
Микропрограммный автомат с естественной адресацией.
Микропрограммный автомат с естественной адресацией и разделенной микрокомандой.
Микропрограммный автомат с усеченной естественной адресацией.
Микропрограммное управление ходом вычислений. Архитектура цифрового сигнального процессора.
Управления цифровой частью процессора. Реализация операции умножения на постоянный коэффициент.
Управления аналоговой частью процессора. Реализация аналого-цифрового преобразования.
Микропрограммная реализация регистрового способа вычислений. Распараллеливание вычислений.
Программное управление ходом вычислений. Архитектура микроконтроллера.
Программная реализация табличного способа вычислений.
Вычисление значения нелинейной функции.
Реализация генератора функции времени.
Программная реализация регистрового способа вычислений.
Заключение.
Список использованных источников.
Приложение. Терминология.