4.5. Регістри введення-виведення технологічних контролерів
Вузли введення-виведення технологічних контролерів найчастіше виконуються на основі регістрів і шинних формувачів. Відзначимо основні вимоги до регістрів і шинних формувачів:
Оскільки технологічні контролери здебільшого оперують байтовими величинами, регістри і шинні формувачі також повинні мати байтову організацію.
Бажано, щоби розводка виводів входів і виходів на печатній платі мала послідовне розташування, що дозволяє зменшити кількість перехідних отворів, зменшити площу і відповідно вартість плати, збільшує надійність.
Бажано, щоби обрані регістри і шинні формувачі мали однакову розводку ліній введення-виведення і живлення, що підвищує гнучкість технологічних контролерів оскільки дозволяє замінювати регістри на шинні формувачі і навпаки.
Для підвищення гнучкості системи бажано застосовувати мікросхеми регістрів і шинних формувачів з прямими і інверсними виходами.
Бажано дотримуватися компромісу між низьким енергоспоживанням і швидкодією.
Всім перерахованим вимогам, окрім малого енергоспоживання і високої швидкодії, відповідають регістри Кр580Ир82/83 і шинні формувачі Кр580ва86/87. Проте споживання тільки однієї такої мікросхеми часто перевищує споживання решти всіх мікросхем технологічних контролерів і може сягати у окремих екземплярів 100 мА. Існують аналогічні мікросхеми з низьким споживанням i82C82/83, i82C86/87), проте вони доволі дефіцитні і не набули значного поширення..
Серед сучасних серій мікросхем найширший асортимент має серія 74. Мікросхеми цієї серії у виконанні 74НС і 74НСТ мають дуже низьке середнє енергоспоживання і високу швидкодію. Ознайомитися з технічними даними цих мікросхем студент може на сайтах фірм Texas Instruments, Philips, Toshiba, IDT, Pericom, Hitachi. Аналіз наведених в таблиці мікросхем дозволив виявити найвдаліший комплект мікросхем регістрів і шинних формувачів (див. рис. 4.13).
Рис. 4.13 – Комплект регістрів і шинних формувачів
4.6. Модифікатори адреси
B універсальних технологічних контролерах, оснащених мережевими диспетчерами, обов'язково повинні бути модифікатор адреси — вузол, що дозволяє встановити унікальну індивідуальну адресу контролера (станції) в мережі. Існує достатньо багато різних варіантів виконання модифікаторів.
У деяких випадках, з метою економії місця на печатній платі, ця адреса прошивається в Flash-памяти мікроконтролера. Недолік такої реалізації модифікатора очевидний — необхідно для кожної станції мати унікальну прошивку.
Модифікатор може бути виконаний у вигляді програмно-доступного регістра, входи якого підтягнуті резисторами до живлення, і до цих же входів підключені перемички (див. рис. 4.14).
Рис. 4.14 – Варіант реалізації модифікатора адреси
Замість перемичок може бути використаний перемикач типу ВДМ або аналогічний.
Останнім часом в особливо відповідальні вироби почали вбудовувати новий тип модифікаторів, що отримав назву iButton. Це гібридний напівпровідниковий прилад, виконаний в корпусі з іржостійкої сталі, зовні дуже схожому на літієву батарею. Прилади випускаються в двох типах корпусів (F5 і F3), діаметр обох корпусів близько 17 мм, а товщина відповідно близько 6 і 3 мм. Такий корпус забезпечує високу механічну міцність і живучість виробу. Чашка корпусу є загальним виводом, а електрично ізольована кришка — сигнальним електродом. Прилад містить усередині літієву батарею і цілий набір функціональних вузлів. Батарея забезпечує безперервне функціонування приладу за час не менше 10 років.
Головним функціональним вузлом приладу, є ROM з 64-бітовим кодом. Цей код містить:
байт коду типу приладу,
6 байт унікального серійного номера
байт контрольної суми.
Унікальний серійний номер записується за допомогою лазерної технології при виготовленні приладу. Живлення ROM здійснюється по сигнальній лінії, що заощаджує ємність батареї і забезпечує незалежність зчитування. У деяких приладах є пристрій RAM, який живиться від вбудованої батареї і може зберігати інформацію не менше 10 років. Цей пристрій має сторінкову організацію по 32 байти і може містити від 4 до 16 сторінок у різних моделей. Прилад має буфер даних для верифікації в ньому записаної інформації перед записом в основну RAM. У деяких, ще складніших приладах є паролювання даних запису в RAM. Крім того, деякі з цих приладів мають вбудовані таймери реального часу з відображенням даних часу/календаря в додаткову сторінку пам'яті.
Але застосування цього приладу тягне за собою необхідність використання спеціального контактного пристрою і мікросхеми зчитування, що збільшує вартість виробу, знижує швидкодію і збільшує площу друкованої плати. Використання iButton в будь-якій апаратурі повинне бути дуже серйозно обґрунтовано.
Реалізація модифікатора адреси станції з перемичками, що встановлюються на дворядний роз'єм PLD, є найбільш вдалою, оскільки незадіяні або всі входи регістра при необхідності можуть бути використані як вхідні лінії. Крім того, вона дешевше за варіант з перемикачем і займає менше місця на друкованій платі.