Устройство сопряжения с микропроцессором

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ»

Институт компьютерных технологий и защиты информации

Отделение СПО ИКТЗИ (Колледж информационных технологий)

Пояснительная записка

К курсовой работе по дисциплине «Микропроцессорные системы»

На тему: «Устройство сопряжения с микропроцессором»

Студент: Рашидова Д.Р.

Руководитель: Сабиров Н. А.

Казань 2020

Оглавление

1. Задание

2. Работа проектируемого УС

3. Интерфейсная часть

3.1 Реализация первой интерфейсной функции (буферизация данных поступающих с СШ и на СШ)

3.2 Реализация первой интерфейсной функции (селектор адреса)

3.3 Реализация третьей интерфейсной функции (STR)

4. Определение требуемых стробов записи и чтения

5. Построение ОЧ УС

Список используемой литературы

1. Задание

Разработать принципиальную схему ИЧ и функциональной схемы ОЧ с 8-разрядным СЕ устройства сопряжения с микропроцессором.

Исходные данные:

Количество разрядов в ШД МПр = 16, в ША = 12, в ШД УС = 8

Количество адресных входов = 1, количество каналов = 2

Режимы работы: 2 и 5 в К0; 4 в К1.

Адреса: 3 ADR, один из которых =64Н

Количество стробов чтения - 4, записи - 4

Сигнал BHE не используется

2. Работа проектируемого УС

Разработанный программируемый таймер предназначен для генерации времязадающих функций, программно-управляемых временных задержек с возможностью программного контроля их выполнения.

Интерфейсная часть таймера обеспечивает обмен информацией с шиной данных микропроцессора. В интерфейсной части осуществляется буферирование сигналов СШ, дешифрация адресов присвоенных устройству сопряжения и формирование стробов чтения и записи.

Операционная часть таймера включает два канала, которые могут быть запрограммированы на работу в одном из трех режимов для двоичного или двоично-десятичного счета.

Основа каждого канала - это 8-разрядный вычитающий счетчик СЕ. Для перевода его в один из трех возможных режимов выполняется инициализация канала:

Загрузка в регистр управляющего слова RCW входа определяющего режим работы.

Загрузка в регистр константы пересчета CR значение начального счета N.

Сам СЕ программно недоступен, но содержимое СЕ может быть запомнено (защелкнуто) в выходном регистре защелки OL.

Кроме того, таймер содержит 8-разрядный буферный регистр OL, служащий для запоминания и хранения мгновенного значения счетчика СЕ, которое может быть в любой момент записано командой защелка.

Рис. 1 Диаграмма работы таймера в режиме 2

Канал К0 работает в режимах 2 и 5:

В режиме 2 -- импульсного генератора частоты -- канал работает как делитель входной частоты Fclk на N. Сразу же после загрузки УС на выходе OUT устанавливается единичный сигнал. При GATA=1 на выходе OUT с частотой Fclk/N устанавливается нулевой сигнал на время одного периода CLK. Режим 2 является режимом с автозагрузкой, т. е. после окончания цикла счета СЕ автоматически перезагружается и счет повторяется. Перезагрузка канала новой константой не влияет на текущий счет, новый счет начинается по окончании предыдущего. При GATA = 0 на выходе OUT устанавливается напряжение высокого уровня и счет останавливается. При сигнале GATA = 1 счет продолжается, что позволяет синхронизировать работу канала с внешними событиями. Выполнение команд CLC и RBC возможно для этого режима после окончания двух циклов счета.

В режиме 5 - аппаратно-запускаемого одновибратора - работа канала аналогична его работе в режиме 4 по способу формирования сигнала на выходе OUT и в режиме 1 по действию сигнала GATA.

Рис. 2 Диаграмма работы таймера в режиме 5

На выходе OUT устанавливается сигнал нулевого уровня на время одного периода CLK. после отсчета загруженной в СЕ константы. Загрузка в СЕ константы из CR осуществляется по фронту сигнала GATA. Из этого следует, что по фронту GATA происходит новая загрузка СЕ из CR, причем первый фронт GATA устанавливает флаг обновления в нуль. Если во время счета в канал загружается новая константа, то эта операция устанавливает флаг обновления в единицу, но не влияет на текущий счет. Новый счет начинается только по фронту следующего сигнала GATA. Выполнение команд CLC и RBC возможно только после выполнения хотя бы одного цикла счета.

Канал К1 работает в режиме 4:

В режиме 4 -- программно запускаемого одновибратора - по окончании отсчета числа, загруженного в счетчик/таймер, на выходе OUT устанавливается нулевой сигнал на время одного периода сигнала CLK. Высокий уровень сигнала на выходе OUT устанавливается сразу же после загрузки УС. Сигнал высокого уровня на выходе GATA разрешает счет, причем первым тактовым сигналом происходит загрузка счетчика /таймера CE константой из CR, а второй тактовый сигнал начинает счет. Таким образом, сигнал длительностью, равной периоду тактовой частоты, устанавливается на выходе OUT через N+1 тактовых периодов. Если во время счета снимается сигнал GATA , то счет приостанавливается, текущее значение СЕ счетчика/таймера сохраняется. Новый положительный сигнал GATA вызывает продолжение счета. Этот режим одноразового выполнения функции. Загрузка новой константы во время счета приводит: при записи младшего байта к остановке текущего счета, а при записи старшего - к запуску нового цикла счета.

Рис. 3 Диаграмма работы таймера в режиме 4

3. Интерфейсная часть

3.1 Реализация первой интерфейсной функции (буферизация данных поступающих с СШ и на СШ)

Сигнал не используется.

Рис.4 Изображение буфера

3.2 Реализация первой интерфейсной функции (селектор адреса)

Количество адресных входов 3, исполняемых младших разрядов 5. Количество адресов равняется 3.Один из адресов 64H

3.3 Реализация третьей интерфейсной функции (STR)

Из МПр в УС поступают управляющие сигналы чтения - IOR и записи - IOW. сопряжение интерфейсный программный запись

IOR - командный строб чтения, по которому содержимое адресуемого порта читается в МПр по ШД

IOW - командный строб записи, по которому либо в адресный порт записывается код с ШД, либо этот код воспринимается PIT как приказ выполнить ту или иную операцию.

Рис.5 Схема для реализации третьей интерфейсной функции

4. Определение требуемых стробов записи и чтения

В данной работе нужно сформировать 4 строба чтения и 4 строба записи.

Стробы чтения применяются для считывания данных из буферных регистров OL0 и OL1, а также для считывания байтов состояния. Стробы записи применяются для записи в регистры пересчёта CR0 и CR1, а также для записи в регистры RCW0 и RCW1.

5. Построение ОЧ УС

Операционная часть включает:

1) Два 8-разрядных регистра CR0 и CR1

2) Два 8-разрядных выходных регистра OL0 и OL1

3) Регистры RCW0 и RCW1.

RCW0 состоит из двух триггеров T(BCD) и Tреж: D0=BCD D2 = реж

RCW1 состоит из одного триггера T(BCD): D0=BCD

4) Два выходных триггера Tвых

5) Два 8-разрядных вычитающих счётчика CE0 и CE1

6) Буферы для Твых, OL0, OL1

7) Схему привязки (СП) в каждом канале

Регистр RCW

В К0 используется 2 режима, поэтому регистр RCW состоит из 2 триггеров TBCD и ТРЕЖ. TBCD хранит вид счёта - двоичный или двоично-десятичный. ТРЕЖ хранит номер режима.

В К1 используется 1 режим, поэтому регистр RCW состоит из 1 триггера TBCD .

Схема привязки к текущему тактовому импульсу

Если в операционную часть поступают импульсы CLK, то требуется привязка к текущему тактовому импульсу, например, к началу цикла счета в СЕ.

Рис. 6 Регистр RCW в К0

Рис. 7 Регистр RCW в К1

Сам СЕ будет иметь следующий вид:

Рис. 8 Изображение счётчика

- инверсный вход записи, здесь по сигналу выполняется запись в СЕ кода из CR;

«-1» - вход вычитания 1, что выполняется по переходу сигнала на этом входе из «1» в «0», если ;

- выход сигнала окончания счета, на котором формируется отрицательный импульс при обнулении СЕ.

Рис. 9 Схема привязки в К0

Рис. 10 Схема привязки в К1

Так как в канале 0 у нас 2 режима, то на входах выходного триггера нужно произвести мультиплексирование. То есть в зависимости от значения в триггере Треж будет выбрано какие значения пойдут на входы ТВЫХ.

Рис. 11 Мультиплексирование на входах ТВЫХ в К0

Рис. 12 Схема подключения ТВЫХ в К1

Особенности режима 2

А) При GATE=0 счет в CE прерывается, т.к. на вход «-1» счетчика CE приходит сигнал с элемента И, на вход которого подаются сигнал GATE и CLK, и далее при GATE=1 запуститься по новой, т.е. начинается с загрузки CE из CR, потому что на вход СП подается сигнал GATE

Б) Если во время цикла счета с константой N Мпр загрузит в CR новую константу, то это никак не влияет на текущее счет, после которого запускается счет с новой константой. Так как в счетчик загружается новая константа только в том случае, если на вход WR подается отрицательный импульс с элемента И, на входы которого подаются сигнал ТС и сигнал из СП.

Особенности режима 4:

А) Для повторения цикла счета в СЕ нужно вновь загрузить константу в CR.

Это реализуется подачей сигнала в CR и в схему СП, а из схемы СП на вход WR счетчика СЕ.

Б) При GATE=0 счет в СЕ приостанавливается, при GATE=1 возобновляется с точки Е прерывания.

Это достигается вводом элемента И который подается на вход «-1» СЕ. На входы И подается сигнал GATE и CLK.

В) Если во время счета с константы N Мпр загрузит новую константу, то текущий счет прерывается и далее возобновляется по новой с новой константой. Реализуется подачей сигнала на вход CR и схемы перезапуска.

Особенности режима 5:

А) Режим с перезапуском в том смысле что цикл счета в СЕ запускается по положительному фронту на входе GATE. Если этот фронт придет на время счета, то текущий счет прерывается и запускается по новой, потому что на вход СП подается сигнал GATE.

Б) Если во время цикла счета с константой N Мпр загрузит в СR новую константу, то это никак не влияет на текущий счет, после окончания которго по фронту GATE запуститься цикл счета с новой константой. Это реализация достигается вводом сигнала GATE

Список используемой литературы

1. Курс лекций по МПС, Сабиров Н.А., 2020.

2. Программируемые БИС микропроцессорных систем. Учебное пособие. Под редакцией Борисова А.Н., Казань,2003.

3. Ю.В. Новиков. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. - Мир. 2001.

4. Микропроцессорный комплект К1810. Структура, программирование, применение. Справочная книга. Под редакцией Ю.М. Казаринова. М. Высшая школа. 1990.

5. В.А. Райхлин, А.Н. Борисов Основы организации МПС. Уч. пособие для вузов. КГТУ-КАИ, Казань, 1998.

Размещено на Allbest.ru