Конспект лекций по микропроцессорной технике
сопроцессор;
RESET – сброс линии или начальная установка;
MWAIT – ожидание сигнала сопровождения процедуры обмена сопроцессора;
MDRQT – запрос режима прямого доступа к памяти у ЦП;
MDACK – подтверждение прямого доступа к памяти;
TDMA – сигнал завершения работы каналов прямого доступа к памяти;
MCLK – сигнал синхронизации для сопроцессора;
MPST – признак наличия модуля расширения, сопроцессора.
С помощью магистрали можно подключить 8 сопроцессоров со скоростью передачи
информации не более 10 Мбайт /с.
Магистраль связи BITBUS.
Последовательная управляющая магистраль предназначенная для передачи
информации в режиме синхронной передачи до 30 метров, в режиме асинхронной
передачи до нескольких километров. В режиме синхронной передачи скорость
может быть 500 Кбит/с либо 2,4 Мбит/с.
В режиме асинхронной передачи скорость может быть – 62,5 Кбит/с либо
375 Кбит/с.
Магистраль предназначена для регистрации локальных сетей. Физически
она представляет собой 9-ти канальный жгут проводов, имеющий функциональное
назначение.
DATA,*DATA – дифференцированная сигнальная пара – линия для передачи
данных.
DCLK / RTS, *DCLK / RTS – дифференциальная пара – сигнальная,
синхронизации управления.
GND, +12D – общая линия управления
ZGND – 3-е состояние
Обмен информацией по этой магистрали выполняется кадрами, которые
имеют следующий формат:
Параллельная системная магистраль.
Предназначена для подключения к центральному процессору для подключения
устройств (до 20-ти устройств).
Внешние прерывания бывают:
1) маскируемые, поступающие по входу INTR;
2) немаскируемые, поступающие по входу NMI. На запросы на немаскируемые
прерывания МП обрабатывает всегда независимо от состояния флага
прерывания;
Процедура обслуживания внешних прерываний выполняется с помощью
специального контроллера прерываний КР1810ВН59.
Микросхема представляет собой программируемый
контроллер прерываний позволяющий одновременно
обслуживать 8 внешних устройств. Может работать с
К1810 и К580. Функциональные возможности
микросхемы допускают каскадирование (можно
обслуживать до 64 внешних устройств).
IRQ0-IRQ7 – запросы на прерывания. Если
программируемым путем не произведено
перераспределение приоритетов, то IRQ –
маскируемый приоритет.
A0 – адрессный вход для подключения младшей линии
адреса.
СS – выбор микросхемы.
WR – запись информации в микросхему.
RD – чтение.
INTA – подтверждение прерывания.
D0–D7 – входы данных (для программирования микросхемы). Подключаются к
младшему байту шины данных.
INT – вход прерывания.
CAS0-CAS2 – входы для каскадирования микросхем.
Микросхема может работать в режимах программирования и режиме
обслуживания переферии. Режим программирования задается CS=0.
Схема подключения контроллера к системной шине.
Схема каскадирования.
Организация запоминающих устройств.
Для запоминания информации в цифровых схемах используется либо
триггер, либо конденсатор. В зависимости от типа запоминающего устройства
различают память SIMM и DIMM.
При подключении запоминающего устройства к системной шине нужно
организовывать передачу не только слов, но и отдельных файлов. Для
реализации этого блоки памяти обычно выполняются в виде 2-х банков. Младший
подключают к линиям данных D7-D0 и содержит байты с четными адресами. Для
выбора этого банка в микропроцессорной системе используется А0=0. Старший
байт D8-D15 – А0=1. При передаче байта данных его нужно переслать в ячейку
памяти с четными адресами. В этом случае цикл обмена данными составляет 1
период системной синхронизации. Вид пересылки данных по системной
магистрали определяет кроме сигнала А0 еще сигнал BHE. А0 совместно с BHE
образуют:
|A0 |BHE |Вид посылки |
|0 |1 |Мл. байт |
|1 |0 |Ст. байт |
Выработка сигналов А0 и BHE выполняется автоматически под действием
управляющей программы. Для упрощения схемы подключения при организации ПЗУ
следует учесть тот факт, что при чтении информации из запоминающего
устройства на шину данных всегда выставляется 2 байта данных, Селекцию
необходимой информации выполняет ЦП и выбирая нужную, помещает ее в свои
внутренние регистры. Следовательно сигналы А0 и BHE к ПЗУ можно не
подключать. При обращении к ОЗУ для выбора банка данных можно использовать
сигналы А0 и BHE. Обращения к ПЗУ стробируется сигналом МЕМR и MEMW.
Схема подключения:
Линия А14 используется для выбора блока ОЗУ либо ПЗУ. ПЗУ может быть
реализовано на 2-х микросхемах К573РФ4 (4096*16). Следовательно А13 –
используется как вход выборки кристаллов каждой микросхемы. ОЗУ – 8
микросхем К537РУ10(2048 *8).
Организация блоков памяти больших объемов.
Большие блоки памяти организуются в виде модулей (печатная плата), которых
может быть несколько. Каждый модуль может подключаться к системной либо
резидентной шине и имеет следующую внутреннюю организацию:
|RAS |CAS |W/R |D |Выход В |Режим работы |
|1 |1 |0 |0 | | Нет обращения |
|1 |0 |0 |0 |3-е состояние | |
|0 |1 |0 |0 | |Регенерация микр-мы |
|0 |0 |0 |0 | |Запись информации |
|0 |0 |1 |0 |0 или 1 |Чтение информации |
ДША – предусматривается для каждого блока памяти. Контроллер:
К1810ВТ02 (ВТ03). Совместно с микропроцессором используются микросхемы
динамической ОЗУ серии К565. Запись информации в микросхемы ОЗУ выполняется
в соответствии со следующей диаграммой:
1-й такт – записывается код адреса строки, которая стробируется сигналом
RAS, во втором такте записывается код адреса столбца сигналом CAS, а также
происходит процедура записи/чтения R/W. Такая двухсторонняя процедура
записи информации экономит адресные выходы микросхем ОЗУ.
Мультиплексирование адресных линий и двухступенчатая процедура обмена
позволила сэкономить количество выводов на микросхемах ОЗУ.
Способы дешифрации адреса.
Способ дешифрации адреса зависит от объемов ОЗУ и ПЗУ, количества и типа
устройств ввода/вывода. При проектировании микропроцессорной системы
используются следующие способы дешифрации адреса:
1) линейный выбор. Самый простой способ, не использующий логику
дешифрации адреса. Технически реализуется следующим образом: любая
линия ША используется как сигнал выборки кристаллов. Пример
реализации:
Способ используется при подключении малых объемов памяти. Недостатком
является большая потеря области адресного пространства;
2) дешифрация с помощью логического компаратора. Простой и очень гибкий
способ дешифрации адреса. В этом случае логический компаратор
устанавливается на каждую печатную плату, с помощью перемычек
устанавливается адрес каждой печатной платы. При совпадении кода
задаваемого перемычками с кодом установленном на соответствующих адресных
линиях, формируется сигнал выборки кристаллов. Технически логический
компаратор может быть выполнен на схемах совпадения.
3) дешифрация с помощью комбинаторной логики. В этом случае для
формирования сигналов выборки кристалла используется логические элементы:
Сигнал выборки кристалла формируется, если А14=1, а А15=0.
Данная схема позволяет оьратиться по адресам 4000 – 7FFF. Недостатком
является жесткая логика.
3) Дешифрация адреса с помощью дешифратора. В этом случае выбирается одна
из 2n возможных комбинационных входных сигналов, где n-количество
входов, подключенных к дешифратору.
Микросхема К1810ВТ3 – контроллер управления динамической памятью.
X0,X1- входы для подключения кварцевого
резонатора для выработки сигналов регенерации
памяти. Либо к X1 можно подключить CLK. AL0-AL7;
AH0-AH7 – адрессные входы для выборки ячейки
памяти внутри памяти.
WR,RD/S1 – сигналы системной записи/чтения.
B0,B1 – входы дешифратора (выборка банков
памяти).
PCS – вход выборки кристалла контроллера.
OUT0-OUT7 – мультиплексированные выходы выбора
адрессов строк и столбцов.
WE – сигнал считывания памяти.
CAS – RAS2 – сигналы управления микросхемами динамической памяти.
XACK – ответ памяти на сигналы обращения к ней.
SACK – готовность памяти.
Пример подключения управления динамической памятью объемом 512 Кбайт
показан на рисунке:
Обмен информацией с внешними устройствами.
1) организация ввода/вывода. Обмен информацией между микропрцессором и
внешними устройствами выполняется 2-мя способами: использование адресного
пространства в/в; использование общего с памятью адрессного пространства.
Техническая реализация 1-го способа предусматривает разделение всей
области адресного пространства на память и адреса внешних устройств. Обмен
данными между микропрцессором и внешними устройствами выполняется по
коммандам IN и OUT. Для аппаратной идентификации адрессного пространства
в/в используется сигнал M/IO=0. При работе микропроцессора в минимальном
режиме системные сигналы управления вводом/выводом могут быть получены с
помощью логических элементов:
При работе микропроцессора в максимальном режиме
системные комманды ввода/вывода вырабатывает
системный контроллер К1810ВГ88. Комманды ввода/вывода
реализуют 2 типа адрессации:
1) прямая адрессация, в этом случае код адресса порта указывается во
втором байте комманды. Этот вид адрессации обеспечивает обращение к
256 портам в/в;
2) косвенная адрессация, в этом случае вовтором байте комманды
указывается регистр DX и поскольку он 16-ти разрядный, то можно
организовать 65536 внешних устройств. При такой адрессации в/в под
адрессацию портов отводится один сегмент памяти. При втором способе
адрессации внешние устройства находятся в общем адрессном пространстве
с памятью. Поэтому в этом случае обращение к ним может быть выполнено
как к обычным ячейкам памяти. Длявыполнения операций в/в кроме комманд
IN и OUT могут быть использованы любые комманды пересылки. Второй
способ имеет большие функциональные возможности. В нем может быть
организована с помощью специальных комманд пересылка данных междк ЦП и
внешними устройствами, между внешними умтройствами и памятью.
Колличество подключаемых внешних устройств до 1Мб.
В прстейшем случае в минимальном режиме для обращения к
внешним устройствам могут быть использованы системные сигналы MEMR, MEMW,
которые получаются из сигналов МП WR и RD:
При обмене данными МП передает по ШД либо все слово (16 бит), либо младший
байт. Чтобы байт был передан за один цикл системной синхронизации нужно,
чтобы адресс внешнего устройства был четным. Также внешние устройства
должны подключаться к младшему байту ШД. Для идентификации раздельного
подключения внешних устройств к младшему либо старшему байту данных
используются сигналы А0 и BHE. Состояние этих сигналов указано в
таблице(см.ВМ86).
Подключение внешних устройств к системной магистрали.
При подключении внешних устройств возникает проблема согласования 8-
ми битной ШД внешнего устройства с 16-ти битной ШД микропроцессора. Данная
задача решается 2-мя способами:
1) внешнее устройство подключается либо к старшему, либо к младшему байту
ШД. Для идентификации внешнего устройства (CS) используются сигналы A0 и
BHE.
Второй способ заключается в преобразовании 16-ти разрядной шины данных в 8-
ми разрядную. Для этой цели можно использовать 2 регистра-защелки (К1810,
ИР82/Ир83).
Эта схема включения работает в режиме в/в с отображением на память.
Передаваемая и принимаемая информация может распределяться как по четным,
иак и по нечетным адресам. Длинна пересылки данных определяют сигналы А0 и
BHE.
Программируемый парралельный интерфейс.
Микросхемы данного типа не входят в состав конкретных микропроцессор-
ных комплектов.
8225
Обычно для обмена данными используются 8 линий
порта А или порта B. Для выраьотки управляющих
сигналов обычно используется порт С. Режим работы
схемы определяется управляющим словом, которое
заносится в ее внутренний регистр при
инициализации системы. При этом допускается
прграммирование нескольких режимов работы:
- весь порт работает на вывод информации
- весь порт работает на ввод информации
- отдельные на ввод, отдельные на вывод.
Назначене линий :
D0-D7 - входы для подключения к резидентной или
системной шине.
A0,A1 - входы выбора порта
По скольку архитектура центрального процессора 16-ти разрядная, а
микросхема порта 8-ми разрядная возможны 2 варианта подключения данной
микросхемы. При передаче 8-ми разрядных данных интерфейс подключается к
младшему байту шины данных, а центральный процессор программируется на
вывод этого байта. Для передачи всего слова нужно использовать 2
контроллера.
Программируемый последовательный интерфейс.
Последовательный обмен данных регламентируется в стандарте RS232C.
Этот стандарт предусматривает для передачи информации 3 линии связи: общая,
линия передачи (ВА) и линия приема (ВВ). Протокол обмена данными имеет
следующий формат:
Функционально последовательный интерфейс реализуется на 2-х сдвигающих
регистрах:
Последовательный интерфейс может работать в синхронном и асинхронном
режиме. Синхронный режим подразумевает работу интерфейса приемника и
передатчика под управлением системного генератора.
-----------------------
NMI
INTR
CLK
RESET
READY
TEST
MN/MX
HOLD
HLDA
GND
Un
AD0
AD1
AD15
AD16/ST3
AD19/ST6
RD
WR
M/IO
DT/R
DEN
ALE
INTA
BHE/ST7
К1810ВМ86
ЦП2
ША
ШД
OE
T
STB
OE
К1810ВА86
CS RD WR
CLK
RDY
CLR
MN/MX
M/IO
INTA
RD
WR
ALE
A0-A19
DT/R
DEN
К1810ВМ86
Un
ША
OE
T
STB
OE
CS RD WR
CLK
RDY
CLR
MN/MX
M/IO
INTA
RD
WR
ALE
A0-A19
DT/R
DEN
К1810ВА86
ШД
УВВ
RAM
К1810ИР82
К1810ГФ84
УВВ
RAM
К1810ИР82
К1810ГФ84
К1810ВГ88
ST0
ST1
ST2
DEN
PT/R
STB
M ROC
MW TC
AM WC
IORC
IOWC
AIOWC
INTA
память
ВГ88
ЦП1
ВМ86
DША
ВБ89
9
К ВБ89
ШУ
A19 –A0
ШД
CS RD WR
CS RD WR
ША
ИР82
3шт
ВА86
2шт
STB
OE
OE
T
1
CB
S0
S1
S2
CLK
IOB
AEN
CEN
MRDC
MWTC
AMWTC
IORC
IOWC
AIOWC
INTA
DT/R
DEN
ALE
PDEN
S0
S1
S2
CLK
IOB
AEN
CEN
MRDC
MWTC
AMWTC
IORC
IOWC
AIOWC
INTA
DT/R
DEN
ALE
PDEN
CB
X1
X2
F/C
CSYNC
PCLK
OSC
RES
CLK
READY
RESET
AEN1
AEN2
RDY1
RDY2
Uc
GRD
ШД
Приоритетный
контроллер
CBRQ
BCLK
BUSY
АШ3
BPRN BPRQ
BPRN BPRQ
BPRN
АШ2
АШ1
BCLK
BUSY
CBRQ
АШ3
BPRQ
BPRQ BPRN
BPRQ BPRN
BPRN
АШ2
АШ1
BA
S0
S1
S2
INIT
BCLK
BPRN
LOCK
CLK
CRQ/
CR
RESB
ANYRQST
IOB
SYSB/RESB
BREQ
BPRO
BUSY
CBRQ
AEN
АШ
УВВ
ВГ88
BPRQ BPRN
СШИ
ВГ88
AEN
S0 AEN
S1 АШ
S2 IOB
ДШ
AEN
СШИ
ВГ88
Приоритетный контроллер
Ведущий
ЦП
Ведомый ЦП
1
СШ
РШ
RQ/GT
PIC
IRQ0
IRQ1
…
IRQ7
A0
CS
WR
RD
INTA
D0
D1
…
D7
INT
CAS0
CAS1
CAS2
SP/END
ЦП
ST0
ST1
ST2
INTR
CВ
IOWC
IORC
INTA
ST0
ST1
ST2
1
WR
CS
RD
INTA
INT (17)
ST0
ST1
ST2
IOWC
IORC
INTA
CВ
ST0
ST1
ST2
INTR
ЦП
ST0
ST1
ST2
IOWC
IORC
INTA
CВ
А0 – А19
D0 – D15
CS2 ПЗУ
Ст. Мл.
CS1
D8-D15 D0-D7
&
1
A1 – A13
A1 – A13
A14
MEMR
MEMW
BHE
A0
R/W
A14
MEMR
CS2 ПЗУ
Ст. Мл.
CS1
D8-D15 D0-D7
CSH CSL
CSH CSL
CS
ША
ШД
ШУ
ША
ШД
Сиг. упр
Массив
микросхем
Контроллер
ДША
&
&
&
&
MEMR
MEMW
A14
Выбор ОЗУ
Выбор ПЗУ
А14
А15
выбор
1
&
А14
А15
выбор
СОМ
X0/DP2
X1/CLK
AL0
…
AL7
AH0
…
AH7
B0
B1/DP1
WR
RD/S1
PCS
OUT0
…
OUT7
WE
CAS
RAS0
RAS1
RAS2
XACK
SACK
16 / 64
СОМ
X0/DP2
X1/CLK
AL0
…
AL7
AH0
…
AH7
B0
B1/DP1
WR
RD/S1
PCS
OUT0
…
OUT7
WE
CAS
RAS0
RAS1
RAS2
RAS3
XACK
SACK
16 / 64
1
1
1
MRTC
A19
MWTC
A18
A17
CLK
1
1
БАНК0
WE
A0-A7
CAS
RAS
WE
D0-D7
A0-A7
CAS
RAS
A0-A7
CAS
RAS
A0-A7
CAS
RAS
D8-D15
A0
BHE
БАНК1
БАНК2
БАНК3
1
1
RD
WR
IOR
IOW
IOW
IOR
WR
RD
1
1
1
M/IO
ВУ1
СS
WR
RD
ВУ2
CS
WR
RD
1
&
&
WR
WR
BHE
A0
IOW
IOR
D0-D7
D8-D15
ДША
RG
OE
T
CS
ВУ
WR RD
1
&
&
1
D0-D7
D0-D7
D8-D15
RG
OE T
BHE
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
RD
WR
A0
A1
RESET
CS
A0-A15
IOR
D0
…
D7
INT
CAS0
CAS1
CAS2
SP/END
IOW
IOW
PA0
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PB0
PB1
…
PB7
PC0
…
PC7
PPI
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
P
стоп
Хол.
Сост
Старт
бит
Хол.
Сост.
стоп
Регистр сдвига
Регистр сдвига
IORC
CLK
D0-D7
вывод
прием
IOWC
CLK
Страницы: 1, 2
|