2.4. Системный контроллер

Системный контроллер предназначен для формирования сигналов управ­ления памятью, УВВ и другими устройствами, входящими в состав МПС.

На рис. 2.20 приведена структурная схема системного контроллера I8288, который носит название "Контроллер шин" [ХВОЩ87]. Контроллер исполь­зуется совместно с микропроцессором Intel 8086 при его работе в режиме максимальной конфигурации.

Р ис. 2.19. Временные диаграммы формирования сигнала RESET:

а) при включении питания; б) при нажатии кнопки S

Контроллер включает в себя:

• дешифратор состояния (DC);

• схему управления (CU);

• формирователь командных сигналов (FI);

• ф ормирователь управляющих сигналов (F).

Рис. 2.20. Структурная схема контроллера шин I8288

Контроллер обеспечивает, в соответствии с выполняемым МП машинным циклом, формирование командных сигналов:

• ч тения из памяти MRDC;

• з аписи в память MWTC, AMWC;

• ч тения из УВВ IORC;

• з аписи в УВВ IOWC, AIOWC;

• п одтверждения прерывания INTA.

С игналы AMWC и AIOWC называются сигналами записи с упреждением поскольку формируются на такт раньше соответственно сигналов MWTC и IOWC.

Контроллер обеспечивает формирование также управляющих сигналов:

• D T/R – задающего направление передачи информации через приемо­передатчики (”1” при записи и “0” при чтении);

• DEN – разрешения передачи данных, используемый для отпирания приемопередатчиков;

• M CE/PDEN – выполняющего две функции: при входном сигнале IOB=0 сигнал MCE служит для считывания адреса из имеющего наивысший при­оритет контроллера прерываний, а при IOB=1 сигнал PDEN разрешает работу приемопередатчиков канала данных в процессе ввода-вывода;

• STB – сигнала стробирования адреса.

Командные сигналы и сигналы управления формируются с помощью логических элементов, которые реализуют определенные логические функции. В качестве аргументов используются выходные сигналы МП и сигналы, поступающие от других устройств МПС.

Входными сигналами для контроллера являются:

• сигналы состояния микропроцессора ST0, ST1, ST2;

• сигнал от генератора тактовых импульсов CLK;

• с игнал разрешения адресации AEN, открывающий командные выходы при AEN=0 и переводящий их в высокоимпедансное состояние при AEN=1;

• сигнал разрешения команды CEN, открывающий командные выходы и управляющие выходы DEN и PDEN при CEN=1 и переводящий их в пассивное состояние при CEN=0;

• сигнал режима управления каналом IOB; при IOB=1 устанавливается режим управления каналом ввода-вывода, а при IOB=0 – режим управления системным каналом.

При работе МП INTEL 8086 в режиме минимальной конфигурации необ­ходимые командные и управляющие сигналы формируются непосредственно на выводах микропроцессора.

В современных микроконтроллерах системный контроллер реализуется на том же кристалле, что и процессор. В этом случае, на выходах микро­контроллера имеются управляющие сигналы, которые и образуют шину управления.

2.5. Согласующие элементы микропроцессорных систем

При создании МПС обычно приходится подключать к шинам МП значительное количество самых разнообразных устройств. Такое подключение сопряжено с необходимостью разрешения следующих проблем:

• шины адреса, данных и управления МП допускают потребление отно­сительно небольшого тока подключенными к ним устройствами, т. е. обладают невысокой нагрузочной способностью;

• в ряде случаев, например, при прямом доступе к памяти, требуется отключение устройств, не участвующих в этом процессе, в том числе и самого МП от шин МПС, что обеспечивается переводом выходов таких устройств в высокоимпедансное состояние (Z-состояние). Возможность временного отклю­чения от шин выгодно использовать и для снижения нагрузки на шинах, организовав МПС так, что в каждый конкретный момент к шинам подключены лишь необходимые для данной операции микросхемы, а выходы остальных находятся в Z-состоянии. Однако не все микросхемы, подключаемые к шинам МПС, обладают возможностью перевода своих выходов в Z-состояние;

• логика совместной работы МП и ряда устройств МПС предполагает буферизацию (временное хранение) определенной информации, что многими устройствами непосредственно не обеспечивается;

• некоторые устройства МПС рассчитаны на прием и выдачу информации в инверсном коде, что требует соответствующего преобразования при ее передаче.

Решение всех этих проблем в МПС обычно возлагается на согласующие микросхемы, к которым относятся шинные формирователи и буферные регистры.