1.4.3 Микропроцессор

Микропроцессор КМ1821ВМ85 (аналог МП 8085) представляет собой существенно улучшенный вариант МП типа ВМ80 (аналог МП 8080), выполненный по КМОП-технологии (мощность потребления – менее 0,1 Вт). Для его питания требуется только один источник, у него повышено быстродействие, как за счет увеличения тактовой частоты, так и за счет более рациональной организации циклов выполнения команд. У этого микропроцессора младший байт адреса мультиплексирован с шиной данных: используются одни и те же выводы микросхемы в режиме разделения времени. Это позволило высвободить часть выводов микросхемы для передачи сигналов управления. Все сигналы управления в этом МП в отличие от МП ВМ80 передаются без мультиплексирования. МП ВМ85 имеет развитую систему прерываний. В МП имеется встроенный тактовый генератор и предусмотрена возможность последовательного ввода и вывода информации.

В минимальной конфигурации для построения МП-системы на основе этого МП требуется только три корпуса БИС: это ЦПУ и еще две специальные БИС этого комплекта.

Система команд МП ВМ85 включает в себя все команды ВМ80 и сверх того две дополнительные команды управления системой прерываний. У этих двух МП идентичны состав и назначение внутренних регистров, размер адресного пространства, разрядность обрабатываемых слов.

Схема включения и диаграммы работы МП ВМ85 показаны на рис.5.3. В данном случае в состав устройства входят ЦПУ и три микросхемы буферов шины адреса и шины данных. К выводам XI и Х2 подсоединяется кварцевый резонатор, задающий частоту внутреннего генератора. Тактовая частота МП (3 МГц) образуется путем деления на два частоты импульсов, вырабатываемых этим генератором. Для задания тактовой частоты вместо кварцевого резонатора могут быть использованы LC-или RС-цепь, а также внешние синхронизирующие импульсы.

Цепь R1, C1 так же, как и в устройстве осуществляет сброс МП-системы в начальное состояние при включении напряжения питания. Сигналы, присутствующие на выходах S0 и S1, характеризуют состояние МП. Например, сочетание этих сигналов 00 говорит о том, что МП находится в режиме останова. К выходам МП CLK и RESOUT могут быть присоединены входы синхронизации и сброса различных устройств МП-системы, Вход SID и выход SOD–соответственно вход и выход последовательных данных.

Как видно из схемы старшие (А8–А15) и младшие (А0–А7) разряды адреса фиксируются регистрами D2 и D3 типа КР580ИР82 или ИР83 по стробирующему сигналу ALE. Буфера шины данных выполнены на микросхеме D4 типа КР580ВА86/87. В этих буферах направление передачи изменяется в зависимости от значения сигнала на выходе RD МП. Отметим, что микросхемы КР580ИР82 и КР580ВА86 обеспечивают усиление по мощности сигналов без инвертирования, а КР580ИР83 и КР580ВА87 усиливают и инвертируют сигналы.

Управление устройствами памяти и ввода – вывода в данной МП-системе производится с помощью трех сигналов: IO/М (ввод–вывод или память), WR (запись) и RD (чтение). Напомним, что в системе с МП типа ВМ80 использовались для аналогичных целей четыре сигнала: IOW, IOR, MEMW, MEMR. Одна из этих систем сигналов может быть без труда преобразована в другую.

Рассмотрим кратко систему прерываний МП ВМ85. В данном МП имеется пять входов прерываний, один из которых (INTR) аналогичен по функциональному назначению входу INT МП ВМ80. Как указывалось выше, после получения сигнала прерывания по этому входу МП вводит с шины данных вектор прерывания – команду, выставляемую устройством, запросившим прерывание. Обычно это команда RST п, по которой осуществляется переход программы к команде, код которой хранится в ячейке с адресом .8п (адрес, с которого осуществлен переход, запоминается в стеке).

Рис. 5.3 – Схема включения МП КМ1821ВМ85.

В МП ВМ85 имеются три входа прерывания RST п, сигналы на которых сразу инициируют переход к команде, хранящейся в ячейке памяти с адресом 8п. Таким образом, при использовании этих входов прерывания нет необходимости в том, чтобы внешнее устройство выставляло на шине данных нужную команду. Адреса переходов для прерываний по входам RST 5.5, RST 6.5, RST 7.5 следующие: 002С Н, 0034 Н, ООЗС Н. Данные прерывания могут маскироваться (запрещается) программным способом командой SIM (установка маски). Чтение маски прерываний производится по команде RIM.

Рис. 5.4 – Цоколевка ИМС КР1821 ВМ85.

Прерывание по входу TRAP – это немаскируемое прерывание, по которому осуществляется переход по адресу 24 Н (таким образом, эта команда могла бы быть названа RST 4.5). Прерывание по этому входу обычно производится при аварийной ситуации (например, отключение питания), поэтому не предусмотрены команды, которые могли бы запретить его обработку.

Если после прихода сигнала одного из прерываний до начала его обработки поступят также другие сигналы прерываний, то МП осуществит переход, соответствующий старшему по приоритету сигналу. Приоритеты при этом расставлены следующим образом (в порядке убывания): TRAP, RST 7.5, RST 6.5, RST 5.5, INTR. Если же обработка прерывания уже началась, то она может прерваться очередным не запрещенным сигналом прерывания вне зависимости от его приоритета. По входам RST 5.5, RST 6.5 и INTR МП реагирует на единичный уровень сигнала, по входу RST 7.5–на положительный фронт сигнала (в МП имеется внутренний триггер, срабатывающий по фронту), по входу TRAP–и на единичный уровень, и на положительный фронт.

№ вывода	Назначение выводов
1	Подключение кварцевого резонатора
2	Подключение кварца, RC-цепи или LC-цепи
3	Выход «начальная установка системы»
4	Выход «передача последовательных данных»
5	Вход «приём последовательных данных»
6	Вход «прерывание 5»
7	Вход «прерывание 4»
8	Вход «прерывание 3»
9	Вход «прерывание 2»
10	Вход «прерывание 1»
11	Выход «подтверждение прерывания 1»
12-19	Входы/выходы «адрес - данные» с тремя состояниями
20	Общий
21-28	Выходы «адрес» с тремя состояниями
29, 33	Выход «состояние»
30	Выход «запись» с тремя состояниями
32	Выход «считывание» с тремя состояниями
34	Выход «разрешение обращения к устройствам ввода-вывода» с тремя состояниями
35	Вход «готовность»
36	Вход «установка процессора в исходное состояние»
37	Выход «тактовая частота»
38	Выход «подтверждение запроса прямого доступа к памяти»
39	Вход запроса прямого доступа к памяти
40	Напряжение питания