Результаты исследования и их обсуждение

Преобразования по формулам 3 и 4 выполняются микропрограммным устройством, структурная схема которого представлена на рис. 1 [10]. Информация для записи в сдвиговый регистр может быть набрана в текстовом формате на персональном компьютере (ПК), например, с помощью текстового процессора Word и представляет собой двоичный код. Для передачи данной информации с компьютера в микроконтроллер (МК) используется приложение HyperTerminal, позволяющее эмулировать работу терминала при взаимодействии с удалёнными устройствами по последовательной шине (RS-232), либо иные свободно распространяемые программы, например, Terminal₁.9.

Рис. 1 Структурная схема устройства изменения режимов работы ПЛИС

Для согласования уровней сигнала COM-порта и микроконтроллера применен преобразователь уровней RS-232 в уровни ТТЛ-логики. При отсутствии у компьютера COM-порта потребуется еще один преобразователь, подключаемый к порту USB. Микроконтроллер получает информацию с компьютера, используя протокол обмена модуля USART, а затем сохраняет полученную информацию во внешней памяти EEPROM (ППЗУ), используя протокол шины I2C. Строго говоря, после этого компьютер уже не нужен, но, тем не менее, он может использоваться для визуального контроля достоверности передачи. Для этого информация из ППЗУ считывается, передается на компьютер и выводится на экран по указанным выше протоколам. Кроме того, информация из ППЗУ передается по последовательному протоколу в сдвиговый регистр и также может быть проверена путем передачи на компьютер (рис. 2).

Рис. 2 Экранная копия процесса передачи данных устройством

После записи информации в ППЗУ и ее контроля устройство может работать автономно: микроконтроллер считывает информацию из ППЗУ, передает ее в сдвиговый регистр по последовательному алгоритму, а по завершении приема осуществляется параллельная передача данных из сдвигового регистра в специализированный операционный процессор (СОП), размещенный в ПЛИС. Устройство реализовано с использованием микроконтроллера среднего семейства компании Microchip Technology Inc. Внешний вид микропрограммного устройства изменения режимов работы ПЛИС показан на рис. 3.

Использование встроенных блоков передачи данных периферии микроконтроллера и программа на языке ассемблера позволяют сократить объем программы и уменьшить время ее исполнения. Скорость обмена, установленная в блоке USART, составляет 19,2 кБод, при этом режим является 8-битным.

Рис. 3 Внешний вид микропрограммного устройства: 1 — микроконтроллер; 2 — память EEPROM (ППЗУ); 3 — сдвиговый регистр; 4 — стабилизатор напряжения; 5 — индикатор состояний сдвигового регистра; 6 — индикатор процесса обмена информацией между микропроцессором и другими блоками устройства; 7 — разъем для подключения устройства к преобразователю уровней; 8 — разъем для подключения ПЛИС

Передача последовательных данных в сдвиговый регистр осуществляется при помощи следующих операций, которые выполняет микроконтроллер: перевод сдвигового регистра в режим записи, подача импульса на тактовый вход, запоминание введенных данных.