- •3 Разработка модуля сопряжения с контрольноизмерительным прибором
- •3.1 Анализ интерфейса связи
- •3.2 Описание обмена по программному запросу по шине pc-104
- •3.3 Разработка структуры модуля сопряжения
- •3.4 Выбор элементов и разработка принципиальной схемы
- •3.5 Алгоритм работы программы управления кип
- •3.6 Расчет надежности разработанного устройства
- •3.7 Разработка модуля программной инициализации
3.3 Разработка структуры модуля сопряжения
С учетом того, что разрабатываемый модуль управляется программно, то для разработки модуля понадобятся:
Буфер данных - для развязки ВШД и ШД ISA.
Регистр и буфер данных.
Регистр управления:
Бит
3
2
1
0
Сигнал
SLCT IN
-INIT
AUTO FD
STROBE
Регистр состояния:
Бит |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
Сигнал |
BUSY |
-ASC |
PE |
SLCT |
-ERROR |
Дешифратор адреса на 3 элемента чтения и два элемента записи.
Структурная схема модуля изображена на рис. 3.3, где BD - двунаправленный буфер данных, DA - дешифратор адреса, RGD - регистр данных, BDD - буфер данных, RGC - регистр управления, BDC - буфер сигналов управления, BDS - буфер сигналов состояния.
ВШД
SD BD RGD Данные
EN BDD
SA DA
-IOR RGC Управление
-IOW BDC
AEN BDS Состояние
Рисунок 3.3- Структурная схема модуля
3.4 Выбор элементов и разработка принципиальной схемы
Для разработки принципиальной схемы выберем отечественную серию интегральных логических микросхем КР1533. Микросхемы данной серии хорошо подходят по электрическим характеристикам с характеристиками шины ISA. Микросхемы серии КР1533 по сравнению с известными сериями логических ТТЛ микросхем обладают минимальным значением произведения быстродействия на рассеиваемую мощность. Зарубежный аналог - серия SN74ALSXXX фирмы Texas Instruments (США).
Краткие технические характеристики серии:
Напряжение питания Задержка на вентиль Мощность потребления на вентиль Тактовая частота Температурный диапазон Устойчивость к статическому электричеству Входной ток низкого уровня Входной ток высокого уровня Выходной ток нагрузки низкого уровня Выходной ток нагрузки высокого уровня |
5,0 В 10% 4 нс 1 мВт до 70 МГц От -10 до +700С до 200 В
20 мкА 24 мА 15 мА |
Выберем для построения принципиальной схемы следующие микросхемы:
Буфер данных (BD): микросхема КР1533АП6 - восьмиканальный двунаправленный формирователь с тремя состояниями на входе. Он необходим для буферирования данных с шиной данных ISA.
Регистр данных (RGD): микросхема КР1533ИР23 - восьмиразрядный регистр на триггерах D-типа с тремя состояниями на выходе. Необходим для хранения передаваемых данных.
Буфер - приемник данных от КИП (BDD): микросхема КР1533АП5 - два четырехканальных формирователя с тремя состояниями на выходе с инверсным управлением. Необходим для буферирования данных между контроллером и КИП.
Регистр управления (RGC): микросхема КР1533ТМ9 - шесть D - триггеров с общим входом установки. Необходим для хранения управляющих битов.
Усилитель слова управления: микросхема КР1533ЛН2 - шесть логических элементов «НЕ» с повышенной нагрузочной способностью и открытым коллекторным выходом. Микросхема необходима для обеспечения прохождения сигнала через кабель длинной 1,8 м.
Буфер управляющего слова (BDC) и буфер слова состояния (DBS): микросхема КР1533АП3 - два четырехканальных формирователя с тремя состояниями на выходе с инверсией сигнала и микросхема КР1533ЛП8 - четыре буферных элемента с тремя состояниями на выходе. Необходим для чтения слова управления и слова состояния.
Дешифратор адреса (DA): для выбора аппаратной реализации дешифратора адреса модуля необходимо определить, сколько программно-доступных элементов необходимо для модуля сопряжения с КИП и выбрать свободный диапазон адресов в адресном пространстве устройств ввода/вывода. Определим 5 программно-доступных элементов: 3 для чтения: данные (8 бит), слово управления (4 бита), слово состояния (5 бит); 2 для записи: данные и слово состояния. Для прототипных плат в IBM PC - совместимом компьютере выделены адреса 300h-31Fh. Выберем адреса 300h, 301h, 302h, 303h. Элементы для чтения и записи будем разделять по сигналам -IOW и -IOR. Соответственно, адрес модуля можно разделить на две части: старшие 8 бит сформируют адрес модуля: для их дешифрации используем микросхему - КР1533ЛЕ4 - три логических элемента «3ИЛИ-НЕ», а младшие 2 бита будут определять адрес элемента модуля, для их дешифрации используем микросхему КР1533ИД4 - сдвоенный дешифратор 2 на 4. Для распознавания сигнала AEN используем микросхему КР1533ЛА3 - логический элемент «2И-НЕ».
Принципиальная схема модуля приведена в Приложении А.