Оглавление

1.1.1. Уровни интеграции микросхем, выполненных по различным технологиям 3

Типы логики [вики] 4

1.1.2. Определения и особенности микропроцессора, микропроцессорной системы и микроконтроллера 6

1.2.1. Система шин микроЭВМ 9

1.2.2. Микропроцессор 10

1.2.3. Память 10

1.2.4. Порты 10

1.3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА СИСТЕМНОЙ МАГИСТРАЛИ 10

1.3.3. Запись данных в память 12

1.3.4. Чтение данных из порта ввода 13

1.3.5. Запись данных в порт вывода 14

1.4.1. Структура микропроцессора КР580ВМ80 15

1.4.2. Выполнение команд в микропроцессоре 18

1.5.1. Команды пересылки 21

1.5.2. Арифметические команды 22

1.5.3. Логические команды 23

1.5.4. Формирование и работа стека 23

1.5.5. Команды перехода 24

1.5.7. Команды сдвига 25

1.5.8. Команды ввода/вывода 25

1.6.1. Элементы с тремя состояниями 26

1.6.2. Шинные формирователи 27

1.6.3. Буферный регистр 29

1.7.1. Назначение дешифраторов 32

1.7.2. Микросхемы дешифраторов 32

1.7.3. Структура дешифратора 33

1.7.4. Микросхемы демультиплексоров 34

1.8.1. Классификация запоминающих устройств 35

1.8.2. Параметры микросхем памяти 35

1.8.3. Микросхемы постоянных запоминающих устройств 37

1.8.3.2. Программируемые микросхемы ПЗУ 38

1.8.3.3. Многократно программируемые микросхемы ПЗУ 39

1.8.4. Микросхемы оперативных запоминающих устройств 41

1.8.4.1. Микросхемы статических ОЗУ 41

1.8.4.2. Микросхемы динамических ОЗУ 42

1.9.2. Увеличение количества ячеек 45

1.10.1. Назначение и структура микросхемы КР580ВВ55 47

1.10.2. Условное обозначение и назначение выводов микросхемы КР580ВВ55 48

1.11.1. Ввод данных в микроЭВМ 51

1.11.2. Вывод данных из микроЭВМ 52

1.12. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС 54

1.12.1. Асинхронный обмен 55

1.12.2. Синхронный обмен 57

1.12.3. Программируемый связной адаптер 57

1.13.1. Понятие прерывания 61

1.13.2. Идентификация источника прерывания 63

1.15. ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ТАЙМЕР 75

1.15.3. Назначение выводов ПИТ 77

1.15.4. Программирование и работа ПИТ 78

1.16.1. История развития микропроцессорной техники 81

1.16.2. Современное состояние средств микропроцессорной техники 82

2.1. Основы микропроцессора 84

2.2. Основные исторические сведения о развитии микропроцессоров 84

2.3. Микропроцессор - основа ЭВМ 86

2.4. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ 87

2.5. Структура однокристального МП, состав и назначение элементов 94

2.6. Многоядерные микропроцессорные системы 97

2.7. Управляющий автомат простейшей микропроцессорной системы 98

2.8. Методы и способы организации памяти 110

2.9. Принципы действия ячеек памяти 114

2.10. Кэширование 119

2.11. Карта памяти. Критерии и способы распределения адресного пространства 121

3.2.1. Общие сведения 122

3.2.2. Резистивные датчики 124

3.2.3. Тензометрические датчики 127

3.2.4. Применение тензодатчиков для измерения силы 130

3. 2.5. Измерение потоков жидкостей и газов 131

3.2.6. Измерение деформации 132

3.2.7. Датчики температуры 64

3.2.7.1. Общие сведения 64

3.2.7.2. Термопары и компенсация холодного спая 65

3.2.7.3. Резистивные датчики температуры 73

3.2.7.4. Термисторы 75

2.7.5. Полупроводниковые датчики температуры 78

3.2.7.6. Датчики температуры с цифровым выходом 79

3.2.7.7. Термореле и регуляторы с установкой температуры 81

3.2.7.8. Аналого-цифровые преобразователи с датчиком температуры на одном кристалле 82

3.2.8. Сети датчиков, интеллектуальные датчики 84

3.2.8.1. Токовая петля 84

3.2.8.2. Объединение датчиков в сеть 88

3.2.8.3. MicroConverter™ 91

Глава 1. Микропроцессорная техника

Одной из закономерностей современного социального процесса является информатизация общества, основывающаяся на повсеместном внедрении компьютерных технологий во все сферы деятельности человека. Поэтому изучение устройства и принципа работы составляющих элементов ЭВМ является актуальной задачей при подготовке квалифицированных специалистов в высших учебных заведениях.

Несмотря на быстрое развитие современной электронной техники и каждодневный выпуск «улучшенных», «обновленных» и более быстродействующих компьютеров, изучение основ микропроцессорной техники следует начинать с простейших микросхем, входящих в состав ЭВМ (микропроцессор, элементы памяти и др.), а также устройств сопряжения с периферийным оборудованием.

В настоящем учебном пособии рассматриваются микропроцессорный комплект серии КР580, включающий в себя микропроцессор КР580ВМ80; микросхемы памяти серий К155, К555, К556, К565 и др.; микросхемы шинных формирователей, дешифраторов и демультиплексоров; программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55; программируемый связной адаптер КР580ИК51; программируемый контроллер прерываний К580ВН59; контроллер прямого доступа к памяти КР580ВТ57; программируемый интервальный таймер КР580ВИ53 и др.

Изучение предлагаемого материала базируется в основном на знании физических основ электроники (диоды, транзисторы и др.) и информатики (логические операторы, системы счисления, программирование и др.).

Дисциплина «Микропроцессорная техника» предназначена для изучения элементов микропроцессорной техники. На ее основе в дальнейшем изучается целый ряд специальных дисциплин.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 140200.62 «Электроэнергетика и электротехника», а также для специалистов, интересующихся использованием и разработкой средств микропроцессорной техники.

1.1. Общие понятия

1.1.1. Уровни интеграции микросхем, выполненных по различным технологиям

Элементную базу цифровых устройств составляют интегральные схемы (ИС). Со времени их изобретения ИС постоянно совершенствуются и усложняются. Характеристикой сложности ИС является уровень интеграции, оцениваемый либо числом базовых логических элементов, либо числом транзисторов, которые размещены на кристалле.

По уровню интеграции ИС подразделяют: на МИС, СИС, БИС, СБИС (соответственно малые, средние, большие и сверхбольшие ИС).

МИС реализуют простейшие логические преобразования (ИЛИ, И, И-НЕ и др.) и обладают универсальностью - на них может быть построено любое цифровое устройство. В виде СИС выпускаются в готовом виде такие схемы, как регистры, счетчики, дешифраторы, сумматоры и т. п. СИС менее универсальны, чем МИС, поэтому номенклатура СИС более широкая и разнообразная.

БИС и СБИС содержат тысячи и миллионы логических элементов в одном кристалле. Для ИС с жесткой структурой рост уровня интеграции приводил бы к проблеме снижения универсальности, вследствие чего пришлось бы производить огромное число типов ИС при снижении объема производства каждого из типов, что увеличило бы их стоимость.

Решение этой проблемы было найдено путем переноса специализации микросхем в область программирования. Появились процессоры и БИС/СБИС с программируемой структурой.

У каждого микропроцессора есть набор (система) команд. Меняя последовательность и состав команд (программу), можно решать различные задачи на одном и том же микропроцессоре. Промышленность, таким образом, получает возможность массового производства кристаллов, не ориентируясь на определенного потребителя. Это существенно снижает стоимость таких ИС.

Классификация интегральных схем.

Интегральные микросхемы содержат различное число транзисторов. Функциональные возможности и сложность интегральной схемы (ИС) оценивают степенью интеграции, которая характеризует число транзисторов и других компонентов, включенных в микросхему.

В зависимости от степени интеграции ИС называют малыми (МИС), средними (СИС), большими (БИС) и сверхбольшими (СБИС) при содержании в них соответственно до 10, до 100, до 1000 и более 1000 транзисторов.