Министерство образования Российской Федерации
Казанский государственный технический университет
им. А.Н. ТУПОЛЕВА
А. Н. БОРИСОВ
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ БИС
МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ
Учебное пособие
Казань
УДК 681.3
Борисов А.Н. Программируемые БИС микропроцессорных систем: Учебное пособие. Казань: Изд-во Казан. Гос. техн. ун-та, 2003.
Рассматриваются особенности построения и функционирования программируемых БИС, применяемых в микропроцессорных системах на базе микропроцессора К1810. Приведены структурные схемы БИС, режимы работы, излагается методика программирования БИС и особенности применения БИС в МПС.
Предназначено для студентов высших учебных заведений заочного, очного обучения и экстерната по специальностям “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”, “Автоматизированные системы обработки информации и управления”, “Информационные системы и технологии”.
Табл. 5. Ил. 31. Библиогр.: 4 назв.
Рецензенты: кафедра радиофизики Казанского государственного
университета;
доцент, канд. техн. наук В. Ю. Порфирьев.
В в е д е н и е
Программируемые большие интегральные схемы (БИС) – это БИС, выполняющие сложные функции, используемые в аппаратуре микропроцессорных систем (МПС).
Почему они называются программируемыми? Каждая из программируемых БИС может работать в одном из нескольких предназначенных для этой БИС режимах. Для каждого режима могут быть заданы различные рабочие параметры. В зависимости от типа БИС количество задаваемых режимов и рабочих параметров может быть самым разнообразным. Перед началом работы МПС, входящие в ее схему БИСы программируют (инициализируют), т.е. задают начальный режим работы БИС и конкретные рабочие параметры для заданного режима. В случае необходимости пользователь в процессе работы МПС может перепрограммировать любую программируемую БИС, входящую в состав МПС
Существенное значение имеет возможность использования в МПС, построенных на базе микропроцессора К1810, совместимых с микропроцессорным комплектом серии К1810 программируемых БИС серии К580.
На практике при разработке и отладке МПС перед пользователем встает задача подсоединения БИС в аппаратуре МПС и создания соответствующего программного обеспечения для правильной работы БИС. Для этого необходимо знать архитектуру БИС, представлять взаимодействие БИС в системе и овладеть программированием БИС прежде всего на языке ассемблера.
Типы программируемых БИС.
Интерфейсные БИС. К ним относятся БИС, позволяющие организовать различные режимы обмена между внешними устройствами, подключаемыми к МПС, и центральным процессором (ЦП) МПС. Из этой группы программируемых БИС отметим:
параллельный программируемый интерфейс КР580ВВ55А, предназначенный для обмена информацией в параллельном коде;
последовательный программируемый интерфейс КР580ВВ51А, предназначенный для обмена информацией в последовательном коде.
Большие интегральные схемы, предназначенные для выполнения сложных функций в МПС. Например, для выполнения обработки прерываний при запросах от внешних устройств используется БИС К1810ВН59 – программируемый контроллер прерываний; для организации режима прямого доступа к памяти (ПДП) – БИС К1810ВТ37 – программируемый контроллер ПДП; для счета временных интервалов – БИС К1810ВИ54 – программируемый таймер.
Общая структура программируемых БИС.
Организация передачи данных, управляющей информации для программируемых БИС, сигналов квитирования и синхронизации осуществляется ЦП. Обращение ЦП к программируемым БИС осуществляется через программно-доступные элементы БИС (обычно это одно- или двухбайтовые регистры), логические адреса которых называются портами ввода-вывода. Обращение к ним организуется с помощью команд
ввода-вывода IN, OUT по соответствующим адресам портов.
Регистры программируемых БИС функционально различны. Одни из них предназначены для буферизации передаваемых данных, другие – для хранения информации о состоянии самой БИС и состоянии ВУ (эту информацию может проанализировать ЦП). Третьи – для приема и обработки приказов от ЦП, управляющих действиями БИС. Четвертые – для восприятия рабочих параметров, конкретизирующих заданные приказы.
У рассматриваемых в данном пособии программируемых БИС есть одинаковые по назначению выводы. К ним относятся:
D7-D0 (данные). Эти выводы подключаются к шине данных системного интерфейса МПС. Через них происходит обмен информацией между ЦП и регистрами БИС.
(чтение). На этот
вывод подается системный сигнал
на выдачу данных из БИС в ЦП. Сигнал
формируется при выполнении команды
IN.
(запись). На этот
вывод подается системный сигнал
,
по которому данные поступают с шины
данных системного интерфейса в адресуемый
порт БИС. Сигнал формируется при
выполнении команды OUT.
(выбор БИС).
Идентифицирует обращение к БИС путем
дешифрации старших разрядов адреса.
При активном сигнале (
=0)
БИС активна и может обмениваться данными
с ЦП.
При =1 выводы D7-D0 находятся в третьем состоянии.
А0, А1,…АN (адресные выводы). Количество этих выводов определяется количеством адресуемых портов БИС. Информация на этих выводах указывает порт БИС, к которому происходит обращение.
Во всех рассматриваемых программируемых БИС входным блоком является восьмиразрядный буфер данных, обеспечивающий двунаправленную связь внутренней шины БИС с шиной данных системного интерфейса МПС.