автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка системы автоматизированного проектирования дискретных устройств на основе программируемых логических интегральных схем

'И О 3 *

Государственный комитет СССР по народному образованию

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи ЧУРКОВ Виктор Михайлович

УДК 658.512.011.56:658.286

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДИСКРЕТНЫХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

(ПА ПРИМЕРЕ УПРАВЛЕНИЯ ШАХТНЬШ ТРАНСПОРТОМ)

Специальность 05.13.12 — «Системы автоматизации проектирования (промышленность)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1990

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Крас ного Знамени горном институте, Центральном научно-пссле доватсльском институте «Циклон».

Научный руководитель докт. техн. наук, проф. КАМЫНИН 10. Н.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. ФРОЛОВ А. Б., канд. техн. наук, доц. ФЕДОРОВ Н. В.

Ведущая организация — Московский инженерно-физиче ский институт.

в .....__________ _______________г__________

Д-053.12.12Московского горного института по адресу: 11793? Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

■ С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке инстг тута.

Автореферат разослан « .6. . » Р . _ 1990

Ученый секретарь специализированного совет канд. техн. наук ТОРХОВ В. 1

ОЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Транспортирование в шахте является важнейшим звеном технологического процесса добычи. Это наиболее трудоемкий процесс, расходы на перемещение горной массы достигают Ь0-60'/о от общих расходов и значительно возрастают с увеличением глубины работ.

Одним из основных способов повышения эффективности технологического процесса добычи является совершенствование средств автоматизации шахтного транспорта путем сокращения времени их создания, расширения функциональных возможностей, повышения быстродействия, надежности и степени интеграции.

Современной тенденцией при автоматизации технологических процессов в угольной промышленности является использование новой элементной базы изделий электронной техники (микропроцессоры, программируемые логические интегральные схемы - ПЛ1С) длл создания дискретных устройств управления шахтной автоматики. ГШС обеспечивают большую степень интеграции, быстродействие, надежность дискретных устройств, меньшее время проектирования. Однако применение ПЛИС ввиду закрытости их структуры возможно при их оптимальном выборе и автоматизации всех работ по проектированию, моделированию, отладке, программированию дискретных устроГхтв на их основе.

Задачи по применению ПЛИС для построения дискретных устройств недостаточно исследованы ввиду: начального этапа работ, посвященных проблеме сквозного проектирования-изготовления; новизнн ПЛИС и разнообразии их функциональной структуры; отсутствия научной обоснованности областей их эффективного применения.

Таким образом, является актуальным направление исследований по созданию систеад автоматизированного проектирования дискретных устройств для автоматизации шахтного транспорта на основе ПЛИС.

Целью работы является разработка и реализация в САШ* оптимальной технологии сквозного проектирования-изготовления дискретных устройств шахтной автоматики в базисе ПЛИС, обеспечивающей сокращение времени проектирования и изготовления, повышение быстродействия и надежности функционирования, увеличение степени интеграции создаваемых устройств.

Идея работы заключается в использовании моделей управления, проектирования, программирования^программируемых функционально-логических моделей дискретных устройств для их оптимизации и реализации технологии сквозного проектирования в аппаратно-программных средствах САПР.

Научные положения, разработанные лично соискателем^ новизна!

- структура программируемой функциональной модели дискретных устройств шахтной автоматики;

- три типоразмера дискретных устройств в базисе ПЛИС для задач шахтного транспорта;

- технология сквозного проектирования и изготовления дискретных устройств управления шахтной автоматики на основе ПЛИС;

- математические модели программируемых ДУ: функционально-логическая, информационная, параметрическая; алгоритмы моделирования, параметры реализации функционально-логической модели на ЭВМ;

_ -

- кот од оптимизации программируемых дискретных устройств на основе оптимизации энтропии информационной модели;

- на основе метода оптимизации энтропии алгоритмы и принципы логической минимизации, синтеза, декомпозиции, моделирования на ЭВМ программируемых дискретных устройств;

4 - принципы технической реализации оборудования для сквозного проектирования устройств на ПЛИС;

- провел экспериментальные исследования системы автоматизированного проектирозшмя дискретных устройств на задачах создания программируемых ДУ в институтах "Гипроуглеавтоматиза-ция", "Циклон", ИК АН УССР, НПО "Светлана".

Степень обоснопания научных положений, выводов и рекомендаций. сформулированных в диссертации, подтверждается:

- использованием в проводимых исследованиях методов математического моделирования на ЭВМ;

- использованием в исследованиях аппарата теории информации, позволяющего оценить точность получаемого решения;

- использованием в исследованиях точных катодов теории графов;

- положительными результатами внедрения на нескольких промышленных предприятиях • разработанных . .' средств авто-, матизащш проектирования и программирования дискретных устройств на ПЛИС.

' Значение работы .Научное значвниэ работы состопТ!в следующей:

1. Разработана структура программируемой функциональной модели дискретных устройств пахтной автоматики.

2. Разработаны типоразмеры дискретных устройств в базисе

ПЛИС.

3. Разработана и исследована технология сквозного проектирования и изготовления дискретных устройств управлении шахтным транспортом на основе ГШС.

4. Разработан и исследован метод оптимизации программируемых дискретных устройств на основе оптимизации энтропии информационной модели.

5. Разработаны - на основе метода оптимизации энтропии алгоритмы и принципы логической минимизации, синтеза, декомпозиции, моделирования на ЭВМ программируемых дискретны:: устройств.

6. Разработаны принципы построения оборудования для сквозного проектирования устройств на ПЛИС.

Практическая ценность работы-

1. Установлены критерии эффективности при проектировании

и изготовлении дискретных устройств управления шахтным транспортом.

2. Предложен и обоснован метод оптимизации программируемых дискретных устройств на основе оптимизации информационной модели.

3.Предложены универсальная математическая модель программируемых дискретных устройств и алгоритмы ее реализации.

4. Разработаны промышленные образцы программаторов и САПР для проектирования устройств на ПЛИС на основе предложенной технологии проектирования.

Реализация научно-практических результатов.

Результаты диссертационной работы использованы при проведении восыш НИР и ОКР институтом "Циклон" по созданию средств автоматизации проектирования и программирования дискретных устройств на ПЛИС с 1979 по 1990г., а также при проведении в инсти-

- Ч -

туте "Гипро??глеэвтокатизацияп НИР по созданию систеш управления пахтнын транспортом на основе ГШ'С!

I

Автоматизированное оборудование 9 типов для сквозного проектирования и программирования устройств на ПЛИС, реализованное на основе методов, принципов и алгоритмов,представленных в работе, внедрено на 12 предприятиях 7 отраслей, осуществлено программирование свыие 4 тыс. ПЖС в интересах негодного хозяйства.

Внедрен ОСТ .110360-86 "Микропроцессорные средства вычислительной техники. Программаторы запоминающих и логических микросхем. Основные параметры".

Экономический эффект от внедрения результатов работы составил 325 тис. руб,

Ожидаемый экономический эффект от внедрения средств программирования ПЛИС с еысокой степенью интеграции в народном хозяйстве составит 1175 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на НГС и СГК ЦНИИ "Циклон", семинарах и конференциях секции Р7 научного Совета АН СССР; на семинарах журнала "Микропроцессорные средства и систеш".

Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 печатных работ, монография ; получено 3 авторских

свидетельства на изобретения; депонировано в ЦНИИ "Электроника" 5 отчетов по НИР и ОКР.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глаз, заключения, списка использованных источников. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста, содержит 79 иллюстраций и 5 таблиц.

- 5 -

ОСНОВНОЕ СОДЕЕКЛНИЕ РАБОТЫ

В работе показано, что алгоритмы управления технологическими процессами шахтного транспорта описываются сходными математическими зависимостями. Математическая модель управления объектом может быть задана системой логических функций вида

где /}- переменные параметров технологического процесса;

2 - переменные управляющих воздействий, информационных сигналов, обратной связи;

¿2- переменные элементов памяти;

К - конъюнкции;

переменные временных функций.

Установлено, что функциональная модель логического управления объектом должна обеспечивать: временной анализ входных последовательностей и их комбинаций; формирование временных координат; регистрацию входных последовательностей и их комбинаций; синтез управляющих воздействий; настройку на заданный закон управления.

Исходя из заданных критериев, модель управления шахтным транспортом должна быть универсальной, настраиваемой, адекватно! физическим характеристикам управления объектом, анализируемой, реализуемой на типовых интегральных схемах.

Разработанная структура модели управления шахтным транспортом, отвечающей заданным критериям,представлена на рисунке.

В нее входят дискретные функциональные блоки: логический анализатор, логический синтезатор, таймер, память, программный блок настройки.

Программа настройки

Н'

Буферы

Объект управления Датчики

Логический /) анализатор

к{л?с,а,г',Р)

Л

Таймер

к

ж

Логический синтезатор

¿(кМ

- п

гН

Память

О*" (?,$*)

Программируемая функциональная модель логического управления.

Модель отличается минимальной задержкой - два уровня обработки сигналов-и программируемостью.

Программа настройки определяет закон управления объектом.

При реализации модели управления шахтным транспортом с заданным законом (функционирования в виде дискретного устройства управления выбраны следующие критерии эффективности: время проектирования, быстродействие, надежность функционирования дискретного устройства.

Данным критериям наилучшим образом отвечает реализация дискретных устройств в виде специализированных БИС или микропроцессорных систем управления.

В работе доказано, что ПЛИС обладают преимуществами заказных БИС - высокой степенью интеграции реализуемых функций, надежностью, быстродействием и малым временем проектирования и изготовления лучшим, чем у микропроцессорных систем.

Преимущества технологии ПЛИС обеспечивают:

- скатые сроки поставки незапрограммированных ПЛИС;

- широкий ассортимент и разнообразные технические возможности;

- поддержку конструкторской разработки с помощьг ЭВМ;

- простоту перехода от ПЛИС К НДС и полностью заказным БИС

Эти факторы определяют эффективность применения ПЛИС в

качестве основы ДУ управления шахтным транспортом.

В работе показано, что выбор базисных ЦЛИС средней и высокой интеграции обеспечивает в полном объеме реализацию функционально-логической модели управления шахтным транспортом.

В технической литературе большое место отводится вопросам автоматизации работ по созданию систем и устройств на основе полз заказных БИС, в том числе ПЛИС. Однако, анализ публикаций не даег достоверных данных по системотехнике, техническим решениям, перспективам развития систем автоматизации проектирования-изготовления устройств на ПЛИС (САПР ПЛИС). Это объясняется начальным эта. пом развития, отсутствием теоретических работ в этом направлении Публикации носят рекламный характер; знакомят лишь с идеей работ САПР или подобных систем. Функциональные характеристики даются, в основном, в части составления проектов устройств. Описываются входные языки, примеры проектирования. Работы по моделированию, отладке, тестированию, программированию устройств остаются за пределами публикаций. Однако из анализа источников можно еделат вывод, что перспективой являются:

- интеграция всех работ по созданию устройств на ПЛИС на одном рабочем месте;

- использование персональных ЭВМ в качестве системного

"Ьра.

В работе проведен анализ предложенной технологии проектирования на ПЛИС. Определяющей характеристикой является время проектирования , как функция от числа ошибок (), приводящих к повторным итерациям работ.

где Щ _ число выявленных и.ибок;

А^ - число ошибок, не выявленных в процессе итерации проектирования;

^• - время исполнения I работы; I - индекс текущей работы; Л - индекс невыявленной ошибки.

Невыявленные ошибки на этапе разработки алгоритма М^ приводят к повторным циклам всех работ и, в наибольшей степени, увеличивают Т^ Остальные ошибки, как правило, добавляют итерацию цикла работ, начиная с работы, где они возникли.

На основании исследований модели процесса проектирования доказано, что:

1. Критерий эффективности САПР - минимизация времени проектирования-изготовления устройств.

2. Критерий качества САПР - минимизация числа невыявленных ошибок проектирования.

Показано, что:

I. Длг локализации ошибок при проектировании и минимизации числа невы.чвленных ошибок принципиально необходимо моделирование

- 9 -

функций, физических характеристик проектируемого устройства на ПЛИС, а также источников входных воздействий.

2. Оптимизация технологи:! создания ДУ на ПЛИС по стоимости и времени достигается за счет автоматизации всех работ на основе использовании математических моделей.

Программируемая функционально-логическая модель /¡У в базисе ПЛИС, как показано в работе, является аналитическим описанием структуры ПЛИС и функционально-логической модели управления шахтным транспортом.

Математическая модель логического анализатора описывается системой Иг функций вида:

где С = (0,/П ) - индекс функции К ;

^ = (0, ¡1 ) - индекс входной переменной X ',

шлк V

- обобщенная входная переменная; Л- = Пд + + П. ,+ - максимальное значение индекса

входной переменной.

Р=

Р Р Р

оо ю••' гпо

..р.

ггч

матрица данных программирования,

Р Р Р

гОт '1т " ' ' 2пт Математическая модель синтезатора описывается системой

К- функций вида: т.

где £ £ ( 0 , К ) _ индекс функции ;

1т

матрица данных программирования

Ко Щ<ГЛ

Разработан алгоритм моделирования ДУ па ПЛИС.

Для процедуры моделировании необходимо:

1) составить списки слов /Р|; /\д// ~ данных программирования;

2) организовать блок т;,-числения ( У, Р ) согласно математической модели;

3) организовать счетчик /- ;

4) организовать сумматор;

5) организовать ввод входных перепетых и вывод результата моделирования.

При моделировании выполняется последовательность операций:

I) установить выходы счетчика и сумматора в "О";

подать на вход блока ^ ( X, Р ) значения входных переданных X ;

3) подать на другой вход блока £ ( X, Р ) значения данных программирования коньюнктора /Р/ с номером, указанным счетчиком;

4) поразрядно перемножить слово управления вклачением текущей конъюнкции )1в выходную функции 2 , с номером, указанным в счетчике,и значение на Еыходе блока ^ (X, Р );

5) заслать результат умножения в сумматор;

6) если содержимое счетчика но равно (/71+ I), то его необходимо увеличить на I и перейти к выполнению пункта 2;

7) если содержимое счетчика равно (П1+ I), с выходов сумматора снимают результат вычисления заданной функции 2 для текущего значения входных переменных X .

- II -

Данный алгоритм моделирования комбинационных ПЛИС хорошо реализуется с помощью ЭВМ.

Моделирование логи.:и работы последовательностной ПЛИС представляет собой значительно более сложный процесс, чем моделирование комбинационных ПЛИС и целиком базируется на предложенном алгоритме и законе функционирования элементов памяти 0..

С целью исследования параметров программного моделировании ПЛИС (быстродействие, объем памяти) была разработана моделирующая программа. Количество входаых переменных в программе меняется от 16 до 128, количество термов - от 32^. до 1024-...

Рассматривались 2 типа последовательности входных вектороп: случайная и коррелированная с таблицей истинности ПЛИС.

С целью исследования параметров моделирования структур ПЛИС с макроячейками максимальной сложности былц создана программа, моделирующая работу ПЛИС с переменными параметрами, состоящей из матриц "И", "ИЛИ" и 32- ячеек. Макрояче^ки выбраны по типу глобальных ячеек ПЛИС ХС2064, наиболее универсальных и ф^шцио-нально перекрывающих макроячейки существующих ПЛИС.

В результате^проведенных экспериментальных исследований параметров моделирования ДУ на ПЛИС, в классе задач шахтного . транспорта, была исследована обобщенная модель ПЛИС с изменяемыми параметрами и выявлено, что:

1. Время моделирования комбинационной части ПЛИС линейно зависит от числа термов и входных переменных.

2. При единичном числе активных термов, возбуждаемых входными векторами, время моделирования практически не зависит от числа входных переменных.

3. При числе активных термов, близком к максимальному, возникает зависимость времени моделирования от числа входных

- 12 -

переменных.

4. Время генерации входного вектора линейно зависит от числа входных переменных и составляет около I5W модельного времени.

5. Для большинства случаев применения ПЛИС комбинационного типа скорость моделирования на ДВК-2М не превышает 0.001 сек/терм.

6. Время моделирования ячейки ПЛИС максимальной сложности не более U.G08 сек/ячейку.

7. Программная реализация моделей большинства ПЛИС на ПЭВМ обеспечивает верификацию (контроль) проекта ДУ при единичных тестовых воздействиях-в диалоговом режиме.

8. При большом количестве тестов (временная верификация проекта, функциональный контроль ПЛИС) программное моделирование ПЛИС на ДВК-2М малоэффективно, так как ^требует больших эатрат машинного времени. -

Разработаны принципы построения и алгоритм работы системы моделирования ДУ на ПЛИС; разработан язык описания моделей W на ПЛИС средней и высокой интеграции. В результате экспериментального исследования системы моделирования разработаны ДУ с высокой степенью функционально!? интеграции, что подтверждает достоверность и эффективность заложенных принципов, алгоритмов, моделей.

Показано на конкретном примере проектирования ДУ максимального типоразмера задач шахтного транспорта, что применение ПЛИС типа MEGAPAL 64R32 позволяет создать специализированную БИС, максимально использующую все функциональные ресурсы ПЛИС (входы, выхода, термк, регистры) с характеристиками, которые не имеют аналогов.

При этом возникает экономия до 40 корпусов ИС и СИС, - 13 -

сокращается энергопотребление в 5 раз,увеличивается быстродействие в 3 раза,расширяются области применения за счет снижения затрат и высоких характеристик. Дополнительным преимуществом является стойкость к спецвоздействикм, что позволяет применять ДУ в высоконадежной искробеэопаснон аппаратуре.

Для большинства ПЛИС, представляющих собой композиции связанных ШМ,модель моает быть представлена в виде системы троичннх матриц, связанных общими входными и выходными переменными, или двухуровневой моделью, состоящей из конъюнктивной и дизъюнктивной матриц. Последняя модель представляет наибольший интерес, поскольку является исходной формой представления ДУ ия ГЩС. .Данная модель одновременно является информационной, так как содержит даннш программирования в виде входных и выходных списков. С точки зрения оптимизации информационной модели (ИМ) наибольший интерес представляет конъюнктивная патрица, поскольку содержит свыше 90Я информации в модели и только в этом массиве возможно проведение оптимизирующих преобразований: склейка, поглощение, декомпозиция.

В информационном смысле совокупность строк конъюнктивной матрица I к равна совокупности состояний, вероятность которых отлична от нуля, при передаче сообщения = (7К)^' . Информационные модели современных ПЛИС содержат свыше 62 кбит информации (до 64 логических переменных и 1000 логических функций в патрице /к).

Задача оптимизации ДУ на ПЛИС такой размерности (логическая минимизация, декомпозиция, синтез) известными методами решается неэффективно вследствие большой трудоемкости алгоритмов и отсутствия точных методов решения.

- 14 -

В работз используются статистические параметры информационной модели ДУ.

Пусть информационная матрица содержит /71 строк и Ц. столбцов. Элементы, содержащиеся на пересечении I строки и ^ столбца,обозначим Введем параметр связности </2^ , вира-

дающиК меру соответствия двух элементов в матрице I к , как наибольшее число бит одного знака, содержащееся в паре элементов Ту } Т^х троичной матрицы.

Введем параметр связности двух столбцов матрицы I к как математическое ожидание параметра Ж для всех элементов этих столбцов, принадлежащих одинаковым строкам:

т

где. ^ } К - номера столбцов," I - номер строки,' Щ - число строк. Дисперсия параметра связности для двух любых столбцов

матрицы Гк выражается формулой: «

М^ (%) и 2^/с (Т1) являются информационно-статическими характеристиками связности двух столбцов в информационной матрице.

Характеристическая матрица М/^Г)отрадает связность информации в столбцах множества эквивалентных, в информационном смысле, матриц 11С исходной матрице 10к . Имеются следующие свойства:

I) вдоль главной диагонали (М^у Мдд ...Мд^) располагается исходное распределение и (71) (М^ Мод М34 • • •"'(«-!) П- 15 _

2) в качестве базовой можно рассматривать треугольную матрицу, содержащую все //¿д- , где К »

3) распределение (Mj£ М03 .. ^ можн° представить как характеристический путь, имеющий численное значение:

Как известно, мерой информативности сообщений, т.е. количества информации, содержащегося в них, является энтропия H(l). С точки зрения информационной модели ДУ, энтропия матрицы

J к может быть представлена в виде: т

Н(1к) = 1Н1егр. , (I)

где Нi ир _ энтропия строки матрицы.

Энтропия строки Hj ¡тр. может быть вычислена по известной формуле:

.UiM^-pi-toppi, (2)

где р[ - вероятность того, чтю L строка матрицы / * примет

состояние - I7/, . Т, = П I;; из всех возможных состояний 11 12 • Щ «•/

Подставляя (I) в (2), получим энтропию для матрицы/ .*

где = ///7 .

Назовем максимальной энтропией /^„^максимально возможное количество информации, содержащееся в матрице с фиксированным числом столбцов И . Число строк в такой матрице будет 2Л . Следовательно, матрица l^j обладает максимальной энтропией и является максимально возможной для двух столбцов. Очевидно, что эквивалентная ей по энтропии матрица не является максималь-

- 16 -

ной для 6 столбцов. Энтропия ни 7 непосредственно выражает минимальную длину кода (или числа столбцов П, ), которым можно было передать информацию в матрице.

Сформулируем задачу оптимизации информационной матрицы.

Пусть задана матрица I к с параметрами /71 , И- , причем Л- > Требуется найти такой вариант распределения столб-

цов в / к, при котором последовательность ¿О^ГП столбцов, образующая подмассив в модифицированной матрице, будет наиболее близка или эквивалентна в информационном смысле максимальной матрице.

Метод решения задачи оптимизации заключается в последовательном применении данного правила ко всему и остаточному массивам матрицы /к.

Решение задачи сводится к нахождению характеристических матрнц,ассоциированных на подмассивах исходной матрицы с параметрами, наиболее близкими к максимальным,Ъ(ТС)= 0,5. и установлении образующей их последовательности столбцов.

На основе информационного представления моделей $ в работе теоретически разработан и исследован метод оптимизации энтропии для информационной модели ДУ в базисе ПЛИС; решена задача выделения подмодели ДУ с максимальной информативностью с применением теории графов и статистических параметров моделей; разработаны и исследованы алгоритмы - декомпозиции синтеза и логической минимизации программируемых ДУ на основе метода оптимизации энтропии; теоретически и экспериментально показана эффективность метода.оптимизации, по сравнению с известными, на задачах моделирования и логической минимизации ДО различной сложности.

Функциональные возможности ПЛЯС формируются непосредственно пользователем. Независимо от типа ПШС, их применение обеспе-

- 17 -

чивается четырьмя видами работ: подготовка данных для программирования и контроля, программирование и контроль ПЛИС.

Математическая модель процесса программирования включает в себя следующие аргументы:

- (£),...,£{,(£) - напряжения П- -источников воздействия;

- У ( X, У ) - функция выборки элемента /71-элементно С. программируемой матрицы с текущими координатами Х^} ^ ;

- ( г, Г) - (функция управления (логическая), где

I значение бита данных в текущей координате, )М

I - значение бита матрицы в текущей координате.

Математическая модель процесса программирования имеет вид:

и/- -/[ищ,

если 0 й Ь < Т' 0 ^ )( < Х' 0 5? У £Г У'

1?ф1Н и 1М?0. \*/=0, если

Ь>т', х>х'? у> У',

На основе исследования модели программирования.ПЛИС в работе:

- разработана концепция построения программаторов ГШ С и методология их реализации;

- разработаны аппаратные и программные средства САПР ДО на ПЛИС высокой интеграции.

Исследованы и реализованы в промышленном оборудовании методики проектирования, моделирования, тестирования.

Разработаны ДО на ПЛИС высокой интеграции для ("ункциональной базисной библиотеки: БИС 8-разрядного сумматора, НЮ цифровых Фильтров-таймеров на ПЛИС с ультрафиолетовым стиранием типа ЕР900. Экономия - до 40 корпусов ПС дискретной логики на БИС. БИС цифровых фильтров-таймеров предназначена для:

1) выделения огибасщей импульсной последовательности, где Т < Т'-К ,

Т - длительность импульсов в последовательности,

I

Т - длительность импульса эталонной частоты, К - коэффициент масштабирования (I, 2,...,16);

2) формирования временных интервалов, кратных эталонной частоте.

Работа БИС была проверена на программаторе - функциональном тестере ПЖС типа ЕР900 в режиме "ОТЛАДКА". Применение.

ШС позволяет устранять дребезг датчиков, создавать программируемые таймеры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получено новое решение актуальной научной задачи - разработка системы автоматизированного проектирования дискретных устройств для автоматизации шахтного транспорта на основе программируемых логических интегральных схем,обеспечивающего наилучшим образом оптимизацию критериев эффективности при проектировании дискретных устройств шахтной автоматики: сокращение времени проектирования и изготовления в 5 + 10 раз, повышение быстродействия и надежности функционирования, увеличение степени интеграции.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Предложена программируемая функциональная модель управления шахтным транспортом.

2. Разработаны дискретные устройства в трех типоразмерах ПЛИС для функциональной библиотеки.

3. Разработана технология сквозного проектирования и изготовления дискретных устройств на основе ПМС, отвечающая крзтериям эффективности реализации ДУ управления шахтным транспортом.

4. Разработаны и использованы в САПР математические модели программируемых ДО: функционально-логическая, информационная, параметрическая; разработан алгоритм моделирования, исследованы параметры реализации моделей на ЭВМ.

5. Разработан и исследован метод оптимизации программируемых ДО на основе оптимизации энтропии информационной модели.

6. Предложены, на основе метода оптимизации энтропии

- 20 -

информационной модели, алгоритмы и принципы логической минимизации, синтеза, декомпозиции, моделирования на ЭВМ программируемых ДУ.

7. Разработаны принципы технической реализации оборудования для сквозного проектирования ДУ на ПЛИС.

8. Решены вопросы аппаратурной и программной реализации предложенных алгоритмов и принципов.

Основные технические решения защищены тремя авторскими свидетельствами.

Результаты диссертационной работы использованы при проведении в институте "Гипроуглеавтоматизация" НИР по создании системы управления шахтным транспортом на основе микропроцессоров и ПЛИС, а также при проведении восьми НИР и ОКР институтом "Циклон" по созданию средств автоматизации проектирования и программирования дискретных устройств на ПЛИС с 1979 по 1990г.

Было создано 9 типов автоматизированного оборудования, в том числе программаторы: "Электроника MC94Q4",' "ПЛМ-20", "ЭПЛК", автоматизированная система программирования ПЛИС, АРМ для ПЛИС с ультрафиолетовым стиранием информации, универсальный программатор ШШ-ПЗУ, система проектирования и программирования для ПЛИС с высокой степенью интеграции, экспертная система пользователей ПЛИС, система моделировании для ПЛИС с динамической реконфигурацией структуры. Изготовленные образцы программаторов переданы для эксплуатации на 12 предприятиях 7 отраслей промышленности, в том числе: ЦНИИ "Циклон", ЛОЭП "Светлана", ПК АН УССР, институт "Гипроуглеавтоматизация", ЦНИИ "Агат".

Внедрен ОСТ. 110360-86 "Микропроцессорные средства вычис-- 21 -

лительной техники. Программаторы запоминающих и логических микросхем. Основные параметры".

Экономический эффект от внедрения результатов работы составил 325 тыс. руб.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения средств программирования ПЛИС с высокой степенью интеграции в народном хозяйстве составит 1175 тыс. руб. .

По материалам диссертации сделаны следующие публикации:

1. Андреев В.В., Котрелев С.А., Филимонов А.Н., Чурков В.М. Универсальная система программирования БИС .-Электронная промышленность, 1986, вып. 9 (157), о. 50. ___________

2. Программируемый многофункциональный логический модуль:

A.c. 851399 СССР, ШШ8 (? 06 F7/00/b.H. Чурков (СССР). - 5о: ил.

3. Устройство для электрического программирования в контроля программируемых микросхем: A.c. J37I3W СССР.ШШ9 GIIC7/00,

B.М» Чурков, Л.Л. Ыуренко (СССР). - k с: ил.

4. Муренко Л.Л.Чурков В.М., Широков D.S. Программаторы запоминающих и логических интегральных микросхем.-М.: Энерго-атомиздат, 1988, 127 с.

5. Чурков В.М. САПР цифровых устройств на ПЛИС .-Микропроцессорные средства и системы, 1989, №2, с. 30.

6. Красильников И.В., Приходько П.С., Чурков В.М., , Щетинин С.И. Микросхемы программируемой матричной логики серии KPI556.-Микропроцессорные средства и системы, 1989, $2, с.31-33.

7. Красильников И.В., Чурков В.М. Подсистема проектирования на ПМЛ.-Микропроцессорные средства и системы, 1989, №2, ■

^Тза-ЗБТ