Микропроцессорная система на базе комплекта КР580

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

1. Микропроцессорный комплект БИС К580

Микропроцессорный комплект БИС серии КР580 предназначен для создания широкого класса средств вычислительной техники и обработки информации. На основе комплекта строятся микроЭВМ контрольно-измерительных систем, микроЭВМ для управления технологическими процессами, контроллеры периферийных устройств, бытовых приборов и игровых автоматов. МПК КР580 выполнен по п-МОП технологии и по напряжениям логических уровней согласуется с ИС ТТЛ.

В состав базового комплекта серии КР580 входят следующие:

8-зарядный параллельный центральный процессор КР580ИК80А,

программируемый последовательный интерфейс КР580ИК51,

программируемый таймер КР580ВИ53,

программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55,

программируемый контроллер прямого доступа к памяти КР580ВТ57;

программируемый контроллер прерываний КР580ВН59.

Эффективность систем обработки информации на основе МПК КР580 может быть увеличена за счет использования системных контроллеров КР580ВГ28 и КР580ВГ38; контроллеров периферийных устройств -- клавиатуры и индикации КР580ВВ79, электронно-лучевой трубки КР580ВГ75; микросхем биполярного обрамления -- буферных регистров КР580ИР82, КР580ИР83, шинных формирователей КР580ВА86, КР580ВА87, тактовых генераторов КР580ГФ24. С комплектом совместим ряд микросхем серии К589, выполненных по ТТЛШ- технологии. Основные технические параметры БИС МПК КР580 приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Основные параметры БИС базового комплекта КР580

Нагрузочная способность каждого выхода БИС достаточна для подключения одного входа ТТЛ схем (?1,6 мА). Выходная емкость информационных и управляющих выводов БИС не более 100 пФ. Температурный диапазон работы от --10 до +70?С.

1.1Программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55

БИС программируемого параллельного интерфейса КР580ВВ55 предназначена для организации ввода/вывода параллельной информации различного формата и позволяет реализовать большинство известных протоколов обмена по параллельным каналам. БИС программируемого параллельного интерфейса (ППИ) может использоваться для сопряжения микропроцессора со стандартным периферийным оборудованием (дисплеем, телетайпом, накопителем).

а - структурная схема; б - схема включения в микропроцессорную систему; в - структура управляющего слова

Рисунок 2.11 - Программируемый параллельный интерфейс

Структурная схема ППИ приведена на рисунке 2.11,а. В состав БИС входят: двунаправленный 8-разрядйый буфер данных (BD), связывающий ППИ с системной шиной данных; блок управления записью/чтением (RWCU), обеспечивающий управление внешними и внутренними передачами данных, управляющих слов и информации о состоянии ППИ; три 8-разрядных канала ввода/вывода (PORT А, В и С) для обмена информацией с внешними устройствами; схема управления группой А (СUА), вырабатывающая сигналы управления каналом А и старшими разрядами канала С [PC (7 -- 4)]; схема управления группой В (CUB), вырабатывающая сигналы управления каналом В и младшими разрядами канала С[РС(3-0)].

Сопряжение БИС КР580ВВ55 со стандартной системной шиной показано на рис. 2.11,б.

Назначения входных, выходных и управляющих сигналов ППИ приведены при описании выводов микросхемы в таблице 2.13.

Таблица 2.13 - Описание выводов ППИ

Сигналы управления работой ППИ подаются на блок RWCU (рисунок 2.11,а) и вместе с адресными входами АО, А1 задаю!- вид операций, выполняемой БИС (табл. 2.14).

Таблица 2.14 - Операции, задаваемые управляющими сигналами ППИ

Режим работы каждого из каналов ППИ программируется с помощью управляющего слова. Управляющее слово может задать один из трех режимов: основной режим ввода/вывода (режим 0), стробируемый ввод/вывод (режим 1), режим двунаправленной передачи информации (режим 2). Одним управляющим словом можно установить различные режимы работы для каждого из каналов. Формат управляющего слова представлен на рисунке 2.11, в.

Канал А может работать в любом из трех режимов, канал В -- в режимах 0 и 1. Канал С может быть использован для передачи данных только в режиме 0, а в остальных режимах он служит для передачи управляющих сигналов, сопровождающих процесс обмена по каналам А и В.

Разряд D7 управляющего слова (рис. 2.11, в) определяет либо установку режимов работы каналов (D7 = 1), либо работу ППИ в режиме сброса/установки отдельных разрядов канала C(D7=0). При поразрядном управлении каналом С разряды D3-D1 определяют номер модифицируемого разряда; разряд D0 задает сброс (D0 = 0) или установку (D0 = 1) модифицируемого разряда; разряды D6 -- D4 не используются.

Сброс/установку разрядов канала С можно использовать для выработки сигналов запроса прерывания от ППИ. Для каждого из каналов А и В в ППИ имеется триггер разрешения прерывания, установка/сброс которого осуществляется управляющим словом установки/сброса определенного разряда канала С. Если триггер разрешения прерывания соответствующего канала установлен (INTE=1), то ППИ может сформировать сигнал запроса прерывания при готовности внешнего устройства к вводу или выводу.

Режим 0 применяется при синхронном обмене или при программной организации асинхронного обмена. Микросхема может рассматриваться в этом режиме как устройство, состоящее из четырех портов (два 8-разрядных и два 4-разрядных), независимо настраиваемых на ввод или вывод. Вывод информации осуществляется по команде ОUТ микропроцессора с фиксацией выводимой информации в регистрах каналов, а ввод -- по команде IN без запоминания информации.

Режим 1 обеспечивает стробируемый однонаправленный обмен информацией с внешним устройством. Передача данных производится по каналам А и В, а линии канала С управляют передачей. Работу канала в режиме 1 сопровождают три управляющих сигнала. Если один из каналов запрограммировать на режим 1, то остальные 13 интерфейсных линий можно использовать в режиме 0. Если оба канала запрограммированы на режим 1, то оставшиеся две интерфейсные линии канала С могут быть настроены на ввод или вывод.

В режиме 1 для ввода информации используются следующие управляющие сигналы:

строб приема (STB) - входной сигнал, формируемый внешним устройством, указывает на готовность ВУ к вводу информации;

подтверждение приема (IBF) -- выходной сигнал ППИ, сообщающий ВУ об окончании приема данных в канал, формируется по спаду STB;

запрос прерывания (INTR) -- выходной сигнал ППИ, информирующий МП о завершении приема информации в канале; Н-уровень сигнала устанавливается при STB = l, IBF=1 и INTE=l; сбрасывается спадом сигнала RD.

Для операции ввода управление сигналом INTE канала А осуществляется по линии РС4, а канала В -- по линии РС2.

Для вывода информации в режиме 1 используются следующие управляющие сигналы:

строб записи (OBF) -- выходной сигнал, указывающий внешнему устройству о готовности к выводу. Формируется по фронту WR;

подтверждение записи (АСК) -- входной сигнал от внешнего устройства, подтверждающий прием информации из ППИ;

запрос прерывания (INTR) -- выходной сигнал ППИ, информирующий МП о завершении операции вывода информации. Н-уровень сигнала устанавливается по фронту сигнала АСК при OBF=1 и INTR = l. Сбрасывается спадом сигнала WR.

Для операции вывода управление сигналом INТЕ канала А осуществляется по линии РС6, а канала В -- по линии РС2.

Рисунок 2.12 -

На рис. 2.12,а приведен пример конфигурации ППИ в режиме 1 и соответствующее ему управляющее слово для ввода по каналам А, В, а на рис. 2.12,б --для вывода. Не используемые для передачи управляющих сигналов линии PC7, PC6 (рис. 2.12,а) и PC5, РС4 (рис. 2.12,6) могут быть запрограммированы на ввод (D3=l) или вывод (D3=0). На рис. 2.12,в приведен вариант конфигурации ППИ в режиме 1 для вывода информации по каналу А и ввода по каналу В. Управляющее слово этого варианта имеет вид 1010DЗ11х, где D3 определяет работу линий PC5, PC4 на ввод или вывод.

Программа может запускаться в определенные моменты времени по запросу прерывания от таймера, подключающему АЦП к датчикам. После преобразования сигнала одного из датчиков АЦП вырабатывает управляющий сигнал «готовности», указывающий на необходимость ввода информации в память и возможность переключения его для преобразования сигнала следующего датчика. Программа организует цикл для обработки сигналов от всех датчиков системы, осуществляет запись информации из АЦП в выделенную область памяти и с помощью режима поразрядного управления каналом С генерирует сигнал «переключение» АЦП для обработки информации очередного датчика.

Программа предполагает использование в системе 10-разрядного АЦП, восемь младших разрядов которого вводятся в ячейку памяти по каналу В, а два старших разряда по линиям PCI, PC0 канала С в следующую ячейку памяти По линии РС7 поступает сигнал «готовности» от АЦП, а сброс и установка разряда РС6 используются для получения сигнала «переключения» АЦП. Управляющее слово задает следующую конфигурацию ППИ: канал В-- ввод в режиме 0, линии PC1, РС0 канала С--ввод в режиме 0; канал А не используется, но настраивается на ввод в режиме 1, чтобы использовать линию РС7 для ввода и последующего анализа сигнала «готовности» АЦП и управлять сбросом-установкой разряда РС6. Канал С в программе имеет адрес FE, канал В - FD, регистр управления - FE, начальному адресу области памяти для хранения сигналов датчиков присвоено символическое имя ADDR.

Основные электрические параметры микросхемы КР580ВВ55 следующие:

Микросхема КР580ВВ55А

Микросхема KP58GBB55A -- программируемое устройство ввода/вывода параллельной информации, применяется в качестве элемента ввода/вывода общего назначения, сопрягающего различные типы периферийных устройств с магистралью данных систем обработки информации.

Условное графическое обозначение микросхемы приведено на (рис. 3.18, назначение выводов -- в табл. 3 19, структурная схема показана на рис. 3.19.

микропроцессорный параллельный интерфейс

Рис.3.18-Условие графическое Обозначение КР580ВВ55А

Обмен информацией между магистралью данных систем и микросхемой КР580ВВ55А осуществляется через 8-разрядный двунаправленный трехстабильный канал данных (D). Для связи с периферийными устройствами используются 24 -линии ввода/вывода, сгруппированные в три 8-разрядых канала ВА, ВВ, ВС, направление передачи информации и режимы работы которых определяются программным способом.

Микросхема может функционировать в трех основных режимах. В режиме 0 обеспечивается возможность синхронной программно управляемой передачи данных через два независимых 8-разрядных канала ВА и ВВ и два 4-разрядных канала ВС.

Рис 3 19 Структурная схема К.Р580ВВ55А

В режиме 1 обеспечивается возможность ввода или вывода информации в/или из периферийного устройства через два независимых 8-разрядных канала ВА и ВВ по сигналам квитирования. При этом линии канала С используются для приема и выдачи сигналов управления обменом.

В режиме 2 обеспечивается возможность обмена информацией с периферийными устройствами через двунаправленный 8-разрядный канал ВА по сигналам квитирования. Для передачи и приема сигналов управления обменом используются пять линий канала ВС. Выбор соответствующего канала и направление передачи информации через канал определяются сигналами А0, А1 (соединяемые обычно с младшими разрядами канала адреса системы) и сигналами, , в соответствии с табл 3 20.

Таблица 3.20

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Режим работы каждого из каналов ВА, ВВ, ВС определяется содержимым регистра управляющего слова (РУС). Произведя запись управляющего слова в РУС, можно перевести микросхему в один из трех режимов работы:

режим 0 -- простой ввод/вывод,

режим 1 -- стробируемый ввод/вывод,

режим 2 -- двунаправленный канал

При подаче сигнала SR РУС устанавливается в состояние, при котором все каналы настраиваются на работу в режиме 0 для ввода информации. Режим работы каналов можно изменять как в начале, так и в процессе выполнения программы, что позволяет обслуживать различные периферийные устройства в определенном порядке одной микросхемой. При изменении режима работы любого канала все входные и выходные регистры каналов и триггеры состояния сбрасываются. Графическое представление режимов работы каналов показано на рисунке 3.20, а формат управляющего слова, определяющего режимы работы каналов приведен на рис 3.21.

В дополнение к основным режимам работы микросхема обеспечивает возможность программной независимой установки в 1 и сброса в 0 любого из разрядов регистра канала ВС. Формат управляющего слова установки/сброса разрядов регистра канала ВС показан на рисунке 3.22.

Если микросхема запрограммирована для работы в режиме 1 или 2, то через выводы ВС0 и ВСЗ канала ВС выдаются сигналы, которые могут использоваться как сигналы запросов прерывания для микропроцессора. Запретить или разрешить формирование этих сигналов в микросхеме можно установкой или сбросом соответствующих разрядов в регистре канала ВС. Эта особенность микросхемы позволяет программисту запрещать или разрешать обслуживание любого внешнего устройства ввода/вывода без анализа запроса прерывания в схеме прерывания системы.

При работе микросхемы в режиме 0 обеспечивается простой ввод или вывод информации через любой из трех каналов, и сигналов управления обменом информацией с периферийным устройством не требуется. В этом режиме микросхема представляет собой совокупность двух 8-разрядных и двух 4-разрядных каналов ввода/вывода. В режиме 0 возможны 16 различных комбинаций схем ввода/вывода каналов ВА, ВВ, ВС, которые приведены в табл. 3.21. Временные диаграммы работы схемы в режиме 0 показаны на рисунке 3.23.

Таблица 3.21

Рисунок 3.23- Временные диаграммы работы КР580ВВ55А в режиме 0 при вводе (а) и выводе (б) информации

Для записи управляющего слова в микросхему используется временная диаграмма режима 0 -- вывод.

В режиме 1 передача данных осуществляется только через каналы ВА и ВВ, а линии канала ВС используются для приема и выдачи сигналов управления обменом (сигналов квитирования).

Форматы управляющих слов и функциональные схемы каналов ВА и ВВ при вводе данных в режиме 1 показаны на рис 3 24, временная диаграмма приведена на рис 3 26

При подаче сигнала (стробирующий сигнал приема) низкого уровня данные записываются во входной регистр соответствующего канала.

Выходой сигнал ASK RS «Подтверждение приема» высокого уровня свидетельствует о том, что входные данные записаны во входной регистр канала.

Сигнал на выходе IRQ «Запрос прерывания» может использоваться для прерывания работы микропроцессора и устанавливается в состояние высокого уровня, если сигналы , ASK RC и в состоянии высокого уровня и соответствующий разряд регистра канала ВС, используемый как триггер разрешения выработки запроса прерывания по данному каналу, установлен в состояние высокого уровня. Сигнал IRQ сбрасывается в состояние низкого уровня при чтении информации из соответствующего канала

Для разрешения выработки сигнала IRQ ВА используется 4-й разряд регистра канала ВС, а для сигнала IRQ BB 2-й разряд регистра канала ВС.

Форматы управляющих слов и функциональные схемы каналов ВА и ВВ при выводе информации в режиме 1 показаны на рис. 3.26, временная диаграмма вывода данных в режиме 1 -- на рис. 3.27.

Рисунок 3.27 - Временные диаграммы работы КР580ВВ55А в режиме 1 при выводе информации

Сигнал низкого уровня на выходе (стробирующий сигнал записи) свидетельствует о том, что микропроцессор произвел запись данных в выходной регистр канала.

Сигнал низкого уровня на входе (подтверждение записи) свидетельствует о том, что внешнее устройство приняло данные, записанные в микросхему.

Сигнал IRQ устанавливается в состояние высокого уровня, если сигналы , в состоянии высокого уровня и соответствующий разряд регистра канала ВС, используемый как триггер разрешения выработки запроса прерывания по данному каналу, установлен в состояние высокого уровня. В состояние низкого уровня сигнал IRQ сбрасывается при переходе сигнала в состояние низкого уровня. Для разрешения выработки сигнала IRQ ВА используется 6-й разряд регистра канала ВС, а для сигнала IRQ BB 2-й разряд регистра канала ВС.

Размещено на Allbest.ru