Конспект лекций по микропроцессорной технике

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