2.3 Генератор тактовых импульсов
Встроенный в схему генератор рассчитан на работу с кварцевым резонатором (диапазон частот 3,5-12 МГц), подключенным к выводам XTAL1 и XTAL2 (рисунок 5). Возможно также использование внешнего ГТИ с подачей тактовых импульсов.
Генератор тактовых импульсов выполнен на микросхеме КР580ГФ24. Он предназначен для синхронизации микропроцессорной системы К1816ВЕ51. ГТИ формирует тактовые импульсы частотой до 2,5мГц, амплитудой 12 В, тактовые импульсы амплитудой до 5 В для ТТЛ – схем, а также некоторые управляющие сигналы для микропроцессорной системы.
Основные временные характеристики тактовых импульсов:
Время переднего и заднего фронтов (tLH,tHL), нс 0-50.
Ширина импульса CLK1 (t CLKI), нс > 60.
Ширина импульса CLK2 (t CLK2), нс > 220.
Временной интервал между задним фронтом CLK1 и передним фронтом CLK2, tp1, нс > 0.
Временной интервал между задним фронтом CLK2 и передним фронтом CLK1, tp2, нс > 0.
Задержка CLK2 по отношению к CLK1, tp3, нс > 80.
Рисунок 7 – Структурная схема ГТИ
Структурная схема ГТИ представлена на рисунке 7. ГТИ состоит из задающего генератора (SGN), генератора тактовых импульсов (GLG), порогового элемента, формирователей и логических схем.
Схема подключения ГТИ к контролеру представлена на рисунке 8.
Основные электрические параметры ГТИ:
Входное напряжение L – уровня UIL, В < 0.8.
Входное напряжение H – уровня UIH, В > 0.2.
Напряжение на входе RESIN, UIH-UIL,B > 0.25.
Выходное напряжение L – уровня UIL, В < 0,45.
Выходное напряжение H – уровня UIH, В:
на выходах CLK1; CLK2 > 9,4;
на выходах RESET, READY > 3,6;
на всех других выходах > 2,4.
Ток источника питания Icc, мА < 115.
Ток источника питания Idd, мА < 12.
Таблица 3 – Описание выводов ГТИ
|
Обозначение вывода |
Номер контакта |
Назначение выводов |
|
XTAL1 XTAL2 TANK SYNG RDYIN RDYIN OSC
CLK1; CLK2 CLK2(TTL) STSTB
RESET READY UCC UDD GND |
15;14
13 5 2 3 12
11;10 6 7
1 4 16 9 8 |
Входы для подключения кварцевого резонатора Вход для подключения параллельного LC – контура Вход синхронизации Входной сигнал «Сброс» Вход сигнала «Готов» для подачи сигнала о готовности внешних устройств к работе с МП Выход генератора, используемый для тактирования периферийных устройств Выходы тактовых импульсов Выход тактовых импульсов для ТТЛ – схемы Строб состояния – сигнал L – уровня, используемый для фиксации слова – состояния Выходной сигнал «Сброс» Выходной сигнал «Готов» Напряжение питания (+5 В) Напряжение питания (+12В) Напряжение питания (0 В) Земля |
Рисунок 8 – схема подключения ГТИ к контролеру
ГТИ подключается к источнику питания напряжением +5 В.
3 ВЫБОР МОДУЛЕЙ ПАМЯТИ
3.1 Выбор оперативно запоминающего устройства
Для данной МПС в качестве оперативно запоминающего устройства будем использовать статическое ОЗУ К537РУ3. Микросхемы данной серии выполнены на основе КМОП – технологии и предназначены для построения блоков ОЗУ вычислительных систем, микроЭВМ с жестко ограниченными энергоресурсами и габаритными размерами.
Отличительной особенностью данной серии ОЗУ является их способность сохранять информацию при пониженном напряжении источника питания.
Структурная схема БИС К537РУ3 представлена на рисунке 9. Микросхема содержит на одном кристалле матрицу запоминающих элементов, формирователи входных и выходных сигналов, дешифраторы адреса строк и столбцов.
М – матрица запоминающих элементов; ВF – формирователи входных и
выходных сигналов; DCS – строки; DCK – столбцы; DD – усилители
записи/считывания; CU – схема управления
Рисунок 9 – Структурная схема БИС К537РУ3
В качестве запоминающей ячейки выбран стандартный 6 – транзисторный элемент с управляющими n-канальными транзисторами.
Условно графическое изображение представлено на рисунке 8.
1-6, 11-17 – входы адресов; DI, CS,WE – шины адреса; 9 – выход к
ГТИ; 9 – выход; 18–напряжение питания.
Рисунок 10 – Условно графическое изображение К537РУ3
Рисунок 11 – Подключение ОЗУ к шине адреса и шине данных
Подключение ОЗУ к шине адреса и шине данных осуществляется посредством использования буферного регистра и шинного формирователя (рисунок 11).
3.2 Выбор постоянно запоминающего устройства
В качестве ПЗУ выбираем программируемое ПЗУ К556РТ1. Микросхемы серии 556 представляют собой биполярные схемы, выполненные по ТТЛ – технологии с использованием диодов Шоттки.
Микросхема К556РТ1 представляет собой программируемую логическую матрицу (ПЛМ) с электрической записью информации.
Условное обозначение микросхемы представлено на рисунке 12.
2-9, 11-27 – входы адресов А1-А9, А11-А27 соответственно; CS,WE –
шины адреса; 10-18 – выходы; 14 – выход к ГТИ; 28 – напряжение
питания
Рисунок 12 - Условное обозначение микросхемы К556РТ1
Микросхемы серии К556 по входным и выходным параметрам полностью совместимы ТТЛ ИС, поэтому она вполне совместима с БИС К1816ВЕ51.
Основные параметры ПЗУ:
- Емкость 16384.
- Технология изготовления ТТЛ.
- Напряжение питания, В 5.
- Время выборки адреса, мкс 0,08.
- Мощность потребления на 1 бит, МВт 0,06.
Программирование микросхем включает запись информации и контроль электрических параметров БИС с записанной информацией.
Схема подачи
режимов при записи информации представлена
на рисунке 13, где G – G3
– источники постоянного напряжения, R
– резистор 300 Ом
,
Р – контрольное устройство, SA
– переключатели режимов (I
– режим программы II режим
контроля).
Рисунок 13 – Схема подачи режимов при записи информации
Подключение ПЗУ к шине адреса и шине данных осуществляется посредством использования буферного регистра и шинного формирователя .
4 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМ ВВОДА/ВЫВОДА, ПРЕРЫВАНИЙ,
ПРЯМОГО ДОСТУПА К ПАМЯТИ. ВЫБОР ТАЙМЕРА
4.1 Архитектура последовательного интерфейса КР580ИК51
БИС последовательного интерфейса представляет собой универсальный синхронно – асинхронный приемопередатчик (УСАПП) и предназначен для организации обмена между МП и внешними устройствами в последовательном формате. УСАПП может принимать данные с 8 – разрядной шины данных МП и передавать их периферийным устройствам.
Обмен данными производится в асинхронном режиме со скоростью передачи до 9,6 Кбит/с или в синхронном – со скоростью до 56 кбит/с.
Упрощенная структурная схема представлена на рисунке 14. В состав БИС входят: буфер передатчика (TBF) со схемой управления передатчиком (TCC), предназначенные для приема данных от МП и передачи их в последовательном формате на выход TxD; буфер приемника (RBF) со схемой управления приемником (RCU), выполняющие прием последовательных данных со входа RxD и передачу их в МП в параллельном формате; буфер данных (BD), представляющий собой параллельный 8-разрядный двунаправленный параллельный регистр служащий для обмена данными и управляющими словами между МП и УСАПП; блок управления записью/чтением (RWCU), принимающий управляющие сигналы от МП и генерирующий внутренние сигналы управления; блок управления модемом (MCU), обрабатывающий управляющие сигналы, предназначенные для ВУ.
Режим работы УСАПП задается программно путем загрузки в него управляющих слов из МП. Различают управляющие слова двух видов: инструкция режима и команды. Инструкция режима задает синхронный или асинхронный режим работы.
Таблица 4 – Описание выводов УСАПП
|
Обозначение вывода |
Номер контакта |
Назначение вывода |
|
D(7 – 0)
RESET CLK C/D
RD
WR
CS DCR DTR CTS RTS SYNDET RxC RxRDY RxD TxC TxE TxRDY TxD UCC GND
|
8; 7; 6; 5; 2; 1;28; 27 21 20 12
13
10
11 22 24 17 23 16 25 14 3 9 18 15 19 26 4 |
Канал данных
Установка «0» Синхронизация Управление/данные – напряжение – L-уровня на запись или чтение данных в (из) БИС; напряжение Н-уровня указывает на запись управляющих сигналов или чтение слова-состояния в (из) БИС Чтение - разрешение вывода данных или слова состояния из УСАПП на шину данных МП Запись - разрешение ввода данных с шины данных МП в УСАПП Выбор микросхемы – подключение УСПП к шине данных Готовность передатчика терминала Запрос передатчика терминала Готовность приемника терминала Запрос приемника терминала Вид синхронизации Синхронизация приемника Готовность приемника Вход приемника Синхронизация передатчика Конец передачи Готовность передатчика Выход передатчика Напряжение питания (+5 В) Земля (0 В) |
Рисунок 14 - Упрощенная структурная схема
Инструкция заносится сразу после установки УСАПП в исходное состояние программно или по сигналу RESET.