Формализованный подход к проектированию микропроцессорных систем с элементами человеко-машинного взаимодействия

И. В. Ковалев; В. В. Лосев; А. О. Калинин

doi:10.47813/2782-2818-2023-3-2-0243-0253

Авторы

И. В. Ковалев СибГУ им. М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия; Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия; Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск, Россия https://orcid.org/0000-0003-2128-6661
В. В. Лосев Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия https://orcid.org/0000-0002-1996-2889
А. О. Калинин Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия https://orcid.org/0000-0003-4237-3860

DOI:

https://doi.org/10.47813/2782-2818-2023-3-2-0243-0253

Ключевые слова:

МП-система, микроконтроллер, человеко-машинное взаимодействие, граф автомата

Аннотация

В статье рассматривается методология формализованного подхода по проектированию микропроцессорных систем, обеспечивающих человеко-машинное взаимодействие. Рассмотрены классические процедуры проектирования последовательностных систем (схемной логики), применимые для разработки МП-систем, в частности формальные методики получения таблиц переходов/выходов и графа проектируемого автомата. Основной акцент проектирования строится на логике графа автомата Мили, характеризуемый тем, что в течение всего периода «устойчивого» состояния Qi входной Хi и выходной Zi векторы остаются неизменными. Однако, при этом условные операторы алгоритма селектируют изменения входного вектора Xi, если оно произошло в состоянии Qi под воздействием внешних по отношению к МП-системе событий. В результате такой селекции МП-система переходит к иному «устойчивому» состоянию Qi+k, которое определено схемой алгоритма. В качестве примера проектируемой МП-системы выступает контроллер вызова управляющих подпрограмм, соответствующих конкретным режимам работы объекта управления. Предложено программное решение участка алгоритма, обеспечивающего условный переход по результатам реализации процедуры сравнения констант. В качестве обоснования функциональной реализации прототипа проектируемого контроллера приведена принципиальная электрическая схема на базе микроконтроллера, обеспечивающая элементы человеко-машинного взаимодействия.

Биографии авторов

И. В. Ковалев, СибГУ им. М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия; Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия; Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск, Россия

Ковалев Игорь Владимирович, доктор технических наук, профессор, кафедра информатики ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», профессор, Красноярск, Россия

В. В. Лосев, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

Лосев Василий Владимсирович, кандидат технических наук, доцент, кафедра автоматизации производственных процессов ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева», доцент

А. О. Калинин, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

Калинин Андрей Олегович, ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева», соискатель ученой степени кандидата технических наук, Красноярск, Россия

Библиографические ссылки

Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирвоания микропроцессорных устройств автоматики. М: Энергоатомиздат. 1987. 304.

Шаталов Н.В. Проектирование вычислительного устройства на базе микроконтроллера. Перспективы развития информационных технологий. 2015; 24: 59-64.

Глаголев В.М., Баранова Е.М., Щепакин К.М. Проектирование вычислительного устройства на базе микроконтроллера. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013; 9-2: 56-61.

Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. Проектирвание цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М.: Энергоатомиздат. 1990. 224.

Ковалев И.В. и др. Автоматизированные системы управления (учебное пособие). Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. 2016. 240.

Брауэр В. Введение в теорию конечных автоматов. М: Радио и связь. 1987. 392.

Виноградова М.С., Ткачев С.Б., Кандаурова И.Е. Особенности процедуры детерминизации конечных автоматов. Математика и математическое моделирование. 2017; 4: 1-17.

Гапанович Д.А., Сухомлин В.А. Алгебра конечных автоматов как математическая модель цифрового двойника умного производства. Современные информационные технологии и ИТ-образование. 2022; 18(2): 353-366.

Лосев В.В., Титович М.В. Микропроцессоры в системах управления (курс лекций). Красноярск: СибГТУ. 2014. 100.

REFERENCES

Kagan B.M., Stashin V.V. Osnovy proektirvoaniya mikroprocessornyh ustrojstv avtomatiki. M: Energoatomizdat. 1987. 304.

Shatalov N.V. Proektirovanie vychislitel'nogo ustrojstva na baze mikrokontrollera. Perspektivy razvitiya informacionnyh tekhnologij. 2015; 24: 59-64.

Glagolev V.M., Baranova E.M., Shchepakin K.M. Proektirovanie vychislitel'nogo ustrojstva na baze mikrokontrollera. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. 2013; 9-2: 56-61.

Stashin V.V., Urusov A.V., Mologonceva O.F. Proektirovanie cifrovyh ustrojstv na odnokristal'nyh mikrokontrollerah. M.: Energoatomizdat. 1990. 224.

Kovalev I.V. i dr. Avtomatizirovannye sistemy upravleniya (uchebnoe posobie). Krasnoyarsk: Sib. gos. aerokosmich. un-t. 2016. 240.

Brauer V. Vvedenie v teoriyu konechnyh avtomatov. M: Radio i svyaz'. 1987. 392.

Vinogradova M.S., Tkachev S.B., Kandaurova I.E. Osobennosti procedury determinizacii konechnyh avtomatov. Matematika i matematicheskoe modelirovanie. 2017; 4: 1-17.

Gapanovich D.A., Suhomlin V.A. Algebra konechnyh avtomatov kak matematicheskaya model' cifrovogo dvojnika umnogo proizvodstva. Sovremennye informacionnye tekhnologii i IT-obrazovanie. 2022; 18(2): 353-366.

Losev V.V., Titovich M.V. Mikroprocessory v sistemah upravleniya (kurs lekcij). Krasnoyarsk: SibGTU. 2014. 100.