11.4 Побудова мпс на 32-розрядних мікропроцесорах фірми Motorola

11.4.1 Підсистема центрального процесорного елемента

Вхідний контроль:

1. Яку розрядність мають ШД та ША МП МС68000?

2. Які системні сигнали BIC МП68000 Вам відомі?

3. Чи є згадані в п. 2 сигнали односпрямовані або двоспрямовані й чому?

4. За яким алгоритмом працює пріоритетний шифратор?

5. На якій частоті працює МП МС68000?

6. Який сигнал треба подати на вхід AVEC# BIC МП МС68000?

За основу МПС було взято контролер – модуль розвитку фірми Flight Electroniks – FLIGHT-68EC020 EVM.

У якості центрального процесора в МПС використовується МП МС68ЕС020, який має 32-розрядну шину даних та 24-розрядну шину адреси, що є достатнім для більшості застосувань МПС у складі пристроїв телекомунікацій. В іншому параметри МС68ЕС020 збігаються з параметрами МС68020, збігаються також програмні моделі супервізора і користувача. Однаковими, за незначними винятками, є і системи команд. Зовнішні виводи МП МС68ЕС020 подано на рис. 11.21.

Рисунок 11.21 – Зовнішні виводи МП МС68ЕС020

На виводи МП А23...А0, D31...D0 надходять 24-розрядні адреси та 32-розрядні дані. Сигнали на виходах FC2...FC0 зазначають тип виконуваного циклу відповідно до табл. 11.14.

За FC2 = FC1 = FC0 = 1 може працювати підключений співпроцесор.

Таблиця 11.14 – Типи виконуваних циклів

FC2	FC1	FC0	Тип виконуваного циклу
0	0	0	резервовано для подальшого розвитку
0	0	1	вибирання даних користувача
0	1	0	вибирання команд користувача
0	1	1	резервовано
1	0	0	резервовано
1	0	1	вибирання даних супервізора
1	1	0	вибирання команд супервізора
1	1	1	цикл центрального процесора

Особливістю 32-розрядних мікропроцесорів є динамічне визначення використовуваної розрядності шини даних, яка може буди 8-, 16-, 32-розрядною. Значення вихідних сигналів SIZ1,0 вказують на розрядність даних, які передаються у циклі (табл. 11.15).

Таблиця 11.15 – Вихідні сигнали SIZ1,0, які визначають розрядність

передаваного операнда

SIZ1	SIZ0	Розрядність операнда
0	0	4 байти
0	1	1 байт
1	0	2 байти
1	1	3 байти

Передавання трьох байтів (SIZ1,0 = 11) здійснюється при виборі довгого слова за непарною адресою, яке здійснюється за два послідовних цикли при 32-разрядній шині даних.

Для керування обміном використовуються такі сигнали:

AS# – адресний стробімпульс, набирає активного значення при надходженні адреси на шину А23...А0 і зберігає це значення до завершення циклу обміну;

R/ – сигнал, який визначає напрямок передавання даних шиною D31…D0, введення (читання) відбувається за високого рівня сигналу R/  = 1, а виведення (запис) – за R/  = 0;

DSACK1,0 – вхідні сигнали підтвердження готовності зовнішніх пристроїв до обміну, які вказують на розрядність шини даних, яка використовується, згідно з табл. 11.16; вийти з циклу очікування можна при надходженні сигналу BERR# = 0 від зовнішньої схеми або при зміні сигналів DSACK1# = DSACK0 = 1 на інше сполучення. Сигнали DSACK1# та DSACK0# вказують на кількість байтів, які залишилось передати у даному циклі, наприклад, при передаванні довгого слова через 8-розрядний пристрій виведення;

Таблиця 11.16 – Вхідні сигнали DSACK1,0, які вказують на розрядність

шини даних

DSACK1#	DSACK0#	Розрядність шини даних
0	0	4 байти
0	1	2 байти
1	0	1 байт
1	1	Цикл очікування

DS# – стробімпульс даних, який у циклі читання дорівнює 0 водночас зі стробом адреси; у циклі запису набирає значення DS# = 0 через один такт після адресного стробімпульсу; він сигналізує, що МП видав дані на шину даних;

ECS# – вихідний сигнал початку циклу обміну, який набирає значення ECS ≠ 0 упродовж першого такту кожного нового циклу;

OCS# – вихідний сигнал початку циклу обміну даними, який має значення OCS# = 0 упродовж першого такту початкового циклу передавання даних;

RMC# – вихідний сигнал циклу “читання-модифікація-запис”, який зреалізовується при виконанні команди TAS, значення RMC# = 0 встановлюється на початку першого циклу цієї команди і зберігається в перебігу її виконання.

Сигнали переривань IPL2, IPL1, IPL0, системні сигнали початкового встановлення RESET#, зупину HALT#, помилки звернення до шини BERR#, а також сигнали керування захопленням шини BR#, BG# виконують ті ж самі функції, що й у мікропроцесорі МС68000.

Сигнал заборони роботи кеша CDIS# 0 зазвичай використовується у режимі налагодження МПС.

Сигнал AVEC#, який дорівнює логічному нулю, дозволяє автовекторні переривання.

На вхід CLK подаються зовнішні синхросигнали з частотою 16 МГц. Напруга живлення процесора становить 5 В, споживана потужність не перевищує 2 Вт.

М П МС68ЕС020 підтримує оброблення до семи запитів на переривання від пристроїв введення-виведення, які повинні подати відповідні сигнали IRQ7#...IRQ1# (INT7#...INT1#) на входи схеми пріоритетного шифратора PCD (рис. 11.22). Для кожного запиту встановлено пріоритет обслуговування: найвищий Lі = 7 для запиту на вході IRQ7, найнижчий Li = 1 для запиту на вході IRQ1. Запит переривання ініціюється при надходженні логічного нуля на відповідний вхід IRQі#; на виходах РCD формується трирозрядний код IPL2#, IPL1#, IPL0#, який відповідає номерові запиту, який має максимальний пріоритет. Вхід IRQ0 завжди підмикається до низького потенціалу і за відсутності запитів на входах РCD формує код IPL0#, ІРL1#, IPL2# = 111, поданий у інверсній формі, який не спричинює переривань.

Рисунок 11.22 – Схема формування кодів пріоритетів запитів переривань

Контрольні запитання:

1. З якою метою МП М68ЕС020 формує сигнали керування обміном ECS# та OCS#?

2. Що визначають вихідні сигнали SIZ1 та SIZ0?

3. Що визначають вхідні сигнали DSACK1# та DSACK0#?

4. Чому не можна переривати цикл “читання–модифікація–запис”?

5. На який вхід пріоритетного шифратора PCD треба підключити пристрій введення-виведення, щоби надати йому 3-й пріоритет у інверсному коді?

6. Який код має виставити МП на виходах FC2, FC1, FC0 у режимі циклу центрального процесора (циклу підтвердження переривань)?

7. З якою метою подається рівень логічного нуля на вхід пріоритетного шифратора?

Контрольні запитання підвищеної складності:

1. На входи пріоритетного шифратора надходять одночасно запити на переривання INT1#, INT5#, INT6#. Який код – IPL0#, IPL1#, IPL2# – буде сформовано на виходах пріоритетного шифратора?

2. Маска переривань має значення І2 = 1, І1 = 0,І0 = 0. Зазначте номери пріоритетів обслуговуваних запитів на переривання.