Синтез структурной схемы устройства
В данном проекте была применена методика проектирования "сверху-вниз”. Выбор данной методики был обусловлен тем, что было известно полное описание всех входных воздействий и выходных сигналов, а так же функции выполняемые устройством. При этом данная методика подразумевает использование иерархической структуры устройства.
Определение структуры устройства на верхнем уровне иерархии
С учетом всего сказанного в ТЗ и обеспечения максимальной приспособляемости УСТРОЙСТВА к требованиям конкретного проекта мы можем определить схематичную структуру устройства на верхнем уровне иерархии, применив разбиение на блоки по функциональному признаку так, как это показано на рисунке 1.
Рис.1.Структурно-функциональная схема УСТРОЙСТВА на верхнем уровне иерархии
Универсальность УСТРОЙСТВА будет обеспечивается блоком интерфейса с МПИ, который будет неизменяем для всех (за редким исключением) проектов, набором внутренних регистров, каждый из которых может хранить данные или команды и блоком индикации, который либо присутствует в проекте в том виде, как представлен ниже, либо просто отсутствует. При этом на АЛУ мы подаем либо 2 операнда и 1 код операции (оператор), либо 3 операнда. Использование 8-ми разрядного оператора позволяет использовать набор из 256 операторов, что более чем достаточно для любого практического применения. На практике набор команд ограничивается размером БМК.
Определив структуру мы должны определиться с теми потоками информации, которые передаются от блока к блоку.
Блок интерфейса с мпи
Взаимодействие с МПИ определено ГОСТ и выходить за его рамки мы не имеем права. Кроме того нам необходим сигнал CS, с помощью которого мы активизируем наше устройство. Этот информационный вход позволит нам при необходимости использовать несколько независимых БИС даже если они будут использовать одно и тоже адресное окно.
Дополнительно в качестве входных данных необходимо использовать выходные данные из АЛУ. Блок должен обеспечивать вывод результата на МПИ.
В качестве выходных сигналов нам необходимы:
данные для записи во внутренние регистры
сигналы управления записью во внутренние регистры
сигналы МПИ необходимые для вывода результатов на шину
Первый вариант взаимодействия интерфейсного блока с внутренними регистрами
Если с взаимодействием с МПИ все однозначно, то с записью во внутренние регистры возможны несколько вариантов.
Первый из реализованных вариантов УСТРОЙСТВА на выходе интерфейсного блока имел три (по числу внутренних регистров) независимых шины данных и три сигнала записи (рисунок 3)
Рис. 2. Первый вариант взаимодействия интерфейсного блока и внутренних регистров
С учетом работы МПИ обмен информацией между интерфейсным блоком и внутренними регистрами УСТРОЙСТВА выглядит так, как показано на рисунке3.
Рис. 3. Взаимодействие интерфейсного блока и внутренних регистров
Как видно из рисунка 3 данные никогда не записываются в несколько регистров одновременно, отсюда мы можем сделать вывод, что подобная схема имеет следующие важные недостатки:
необходима будет схема физического разделения общего потока данных на три независимых потока
как следствие резко возрастет число межсоединений между блоками интерфейса с МПИ и внутренними регистрами УСТРОЙСТВА
абсолютно не учтены взаимодействие сигналов МПИ между собой
При практической реализации схемы по приведенной выше структуре все эти недостатки были подтверждены, что вызвало необходимость изменения структурной схемы для их устранения.