1.2.3. Шина данных микропроцессора 1821ВМ85. Шина данных в отличие от шины адреса является двунаправленной. Значит необходимо предусмотреть буфер, который по соответствующим сигналам управления от МП будет пропускать данные как к МП так и от него. В качестве двунаправленного буфера будем использовать микросхему 1533 АП6. Микросхема 1533 АП6 содержит 8 ДНШУ с тремя состояниями выводов, два входа разрешения ЕАВ - №1 (переключение направления каналов) и

- №19 (перевод выхода канала в состояние Z). Таблица истинности.

	ЕАВ	Ап	Вп
Н	Н	АВ	Вход
Н	В	Вход	ВА
В	х	Z	Z

В качестве управляющих сигналов будем использовать сигналы

; EN. Если сигнал

подать на вход №1 микросхемы 1533 АП6, то при

= «0» направление передачи информации В

= «1» направление передачи информации А

В Подача сигнала EN на вход № 19 микросхемы 1533 АП6, при котором выводы переходят в третье Z состояние, будет рассмотрена ниже.

2	АО	F
3	А1		В0	18 Uп=5В
4	А2		В1	17 № 20 – Uп
5	А3		В2	16 № 10 - ЗЕМЛЯ
6	А4		В3	15
7	А5		В4	14
8	А6		В5	13
9	А7		В6	12
1	ЕАВ		В7	11
19

1.2.4. Генератор тактовых импульсов для микропроцессора 1821 ВМ85. Схема генератора тактовых импульсов микропроцессора 1821ВМ85 содержится в самом микропроцессоре. Достаточно подключить кварцевый резонатор к выводам № 1 и № 2 МП. Кварцевый резонатор может иметь любую частоту колебаний в диапазоне от 1 до 6 МГц. Эта частота делится пополам, и соответствующие импульсы используются в МП. На рисунке 2 показана схема подключения кварцевого резонатора, в результате чего обеспечивается синхронизация МП 1821ВМ85.

1821ВМ85

+5 В

1МГц

Рисунок 2. 1.2.5. Установка начального состояния микропроцессора 1821ВМ85. После включения питания ЦП должен начинать выполнение программы каждый раз с команды, расположенной в ячейке с определенным адресом, а не с какой-либо произвольной ячейке. Для этого нужно выполнить начальную установку МП. Такая начальная установка осуществляется при первом включении МП, а также в любое время, когда потребуется вернуть МП к началу выполнения системной программы, всегда с одной и той же определенной ячейки памяти. Чтобы выполнить функции начальной установки МП, к входу

(№ 36) МП подключаются элементы, соединенные в соответствии со схемой, показанной на рисунке 3. При подаче питания конденсатор заряжается до напряжения +5 В через R1. Когда напряжение достигает некоторого определенного значения (min 2.4 В), выполнение команды «сброс» завершится и система начнет выполнение программы с адреса 0000. После отключения питания произойдет разрядка конденсатора С1 и микропроцессор будет находиться в исходном состоянии до тех пор, пока напряжение на конденсаторе С1 не достигнет требуемого значения. +5В

1821ВМ85

Диплом: Разработка блока управления тюнером спутникового телевидения

VD1 R1

Рисунок 3. 1.2.6. Запоминающие устройства. Постоянная тенденция к усложнению задач, решаемых с помощью микропроцессорной техники, требует увеличение объёма и ускорение процесса вычислений. Однако скорость решения любой задачи на ЭВМ ограничена временем ограничения к памяти, т.е. к ОЗУ. В таблице сравниваются характеристики ОЗУ, выполненной на разной элементно-технологической основе.

Приме-няемые элементы

Время

выборки,мс

Информа-ционная ёмкость

Плотность размещ. информац.,

бит/см3

Энергопо-

требление при

хранении

информац.

БП VT

МОП структуры

Ферритовые сердечники

50300

250103

3501200

103105

103106

106108

До 200

200300

1020

Есть

Нет

Полупроводниковые ЗУ по режиму занесения информации делятся на оперативные и постоянные, по режиму работы – статистические и динамические, по принципу выборки информации – на устройства с произвольной и последовательной выборкой, по технологии изготовления – на биполярные и униполярные. 1.2.7. Оперативные запоминающие устройства. ОЗУ предназначены для записи, хранения и считывания двоичной информации. Структурная схема представлена на рисунке 4.

А0Аn

УЗ

/RD

УС

DCY

СS

УУ

SEX

SEY

НК – накопитель; DCX, DCY – дешифраторы строк и столбцов; УЗ – устройство записи, УС – устройство считывания, УУ – устройство управления. Как уже отмечалось, ОЗУ можно разделить на 2 типа: статические и динамические. В накопителях статических ОЗУ применяются триггерные элементы памяти. В ОЗУ динамического типа запоминающим элементом служит конденсатор. Динамические ОЗУ имеют ряд преимуществ по сравнению со статистическими ОЗУ. Основные характеристики динамических ОЗУ:

	I	II	III	IV
Наибольшая ёмкость, бит/кристалл	4К	16К	64К	256К
Время выборки считывания, мс	200400	200300	100200	150200
Рпотр, мВт/бит	0,10,2	0,040,05	4 10-35 10-3	3 10-34 10-3

Преимуществом статистических ОЗУ перед динамическими является отсутствие схемы регенерации информации, что значительно упрощает статические ЗУ, как правило, имеют один номинал питающего напряжения. Типовые характеристики СЗУ:

	ЭСЛ	ТТЛ	ТТЛШ	U2Л	пМОП	кМОП
Ёмкость, бит/кристалл	256 16К	256 64К	1К 4К	4К 8К	4К 16К	4К 16К
Время выборки считывания, мс	10 35	50 100	50 60	150	45 100	150 300
Рпотр , мВт/бит	20,06	15 0,03	0,5 0,3	0,1 0,07	0,24 0,05	0,02

Наибольшим быстродействием обладают биполярные ОЗУ, построенные на основе элементов ЭСЛ, ТТЛШ. Перспективными являются ОЗУ, построенные на транзисторных структурах U2Л, позволяющих уменьшить площадь ЗЭ до 2000

100мкм2 и снизить мощность потребления до нескольких микроватт на бит, при tвкл=50

150 мс. Статические ОЗУ на МОП транзисторах, несмотря на среднее быстродействие, получили широкое распространение, что объясняется существенно большей плотностью размещения ячеек на кристалле, чем у БП ОЗУ. Для рМОП удалось уменьшить геометрические размеры ЗЭ и снизить напряжение питания до 15 В. Для ОЗУ пМОП удалось ещё больше уменьшить геометрические размеры, получить в 2,5 раза большую скорость переключения. Единое напряжение питания +5В обеспечивает непосредственную совместимость таких ОЗУ по логическим уровням с микросхемами ТТЛ. Элементы ОЗУ на кМОП VT используются для построения статических ОЗУ только при необходимости достижения min Рпотр. Также при переходе к режиму хранения Рпотр уменьшается на порядок. Для статических ОЗУ достигнута ёмкость 64 Кбит при организации 16 разрядов и времени выборки до 6 мс. Iпотр статических БП ОЗУ 100

200 мА. Широко применяются схемы на кМОП-VT, среди которых наибольшее распространение получила серия 537; Iпотр

60 мА (режим обращения) и Iпотр=0,001

5 мА (хранение). В большинстве схем предусмотрен режим хранения с пониженным U пит=2 В. Это позволяет наиболее просто реализовать работу ОЗУ от резервных батарей. Динамические ОЗУ представлены в основном серией КР565 с max ёмкостью 256х1 разряд и min времени выборки 150 мс. Но необходимо постоянное восстановление информации – регенерации, период которой составляет 1

8 мс. Для регенерации нужны дополнительные схемы, что усложняет схему в целом. Дальнейшее рассмотрение будем вести на примере статического ОЗУ 2Кх8 с общим входом и выходом типа 537РУ10.\ 1) tвыб

220 мс. 2) Рпотр: хранение Uп=5В – 5,25 мВт Uп=2В – 0,6 мВт обращение - 370 мВт 3) Iпотр: хранение – 3 10-4 мА обращение – 70 мА 4) Диапазон рабочих температур - 10

С. Усиление вх-вых сигналов до уровней ТТЛ осуществляется с помощью вых. формирователей. Т.к. ОЗУ организовано как 2Кх8, значит необходимо использовать АО

А10 адресных линий и DO

D7 линий шины данных. Для управления функционированием схемы используется 3 вывода: 1)

/RE - № 21 2) CE - № 18 3) OE - № 20 Микросхема 537РУ10 функционирует в 3 режимах: § режим хранения данных § режим считывания данных § режим записи данных Таблица истинности:

	/RE			DOD7
Хранение	X	1	X	Z
Запись	O	O	X	«0» или «1»
Считывание 1	1	O	O	«0» или «1»
Считывание 2	1	O	1	Z

Запись и считывание производится по 8 бит. При считывании можно запретить вывод информации (

=1). В качестве управляющих сигналов можно использовать сигналы WR, RD, CSO (организация сигнала CSO будет рассмотрена ниже).

К шине адреса	8	АО	RAM			К шине данных
	7	А1		D0	9
	6	А2		D1	10
	5	А3		D2	11
	4	А4		D3	13
	3	А5		D4	14
	2	А6		D5	15
	1	А7		D6	16
	23	А8		D7	17
	22	А9
	19	А10
WR	21	WE/RE		Uп	24
RD	20	OE		GND	12
CSO	18	CE

1.2.8. Постоянное запоминающее устройство. Структурная схема ПЗУ аналогична структурной схеме ОЗУ, только отсутствует устройство записи, т.к. после программирования ПЗУ, информация из него только считывается. Основные характеристики восьми типов ПЗУ приведены ниже:

Параметр	ЭСЛ	ТТЛ	ттлш	рмоп	пмоп	кмоп	лиз моп
Ёмкость, бит/ кристалл	256 1К	1К 64 К	1К 64 К	4К 8К	8К 64 К	64К	256 К
Рпотр, мВт/бит	0,8	0,01 0,5	0,01 0,1	0,1	0,01	5 10-3	2 10-3
tсчит, мс	20	50 350	4585	500	30	50	200

Для потребителей выбор типа ПЗУ во многом определяется не только электрическими параметрами этой большой ИС, но и способами её программирования. ПЗУ могут программироваться, как у потребителя, так и на предприятии –изготовителе. Существуют ПЗУ однократного и многократного программирования. Наиболее универсальными являются перепрограммирования ПЗУ, которые изготовляются на основе МОП-структур и ЛИЗМОП. Ёмкость таких РПЗУ достигает 256 кбит с организацией 32х2. Информация стирается с помощью УФ-облучения кристалла. В накопителях РПЗУ используются специальные типы VT-структур, которые изменяют свои характеристики при программировании РПЗУ. Это изменение характеристик и служит признаком хранящейся информации. Время выборки считывания таких РПЗУ широкое распространение получила серия 573. Свой выбор я остановил на РПЗУ 8к х 8 типа 573РФ4: 1) tхр не менее 25000 ч. 2) число циклов не менее 25. перепрограммирования (Т=

С). 3) Uп – 5 В Uпрогр – 5 В (считывание) 21,5 В (программирование). 4) Рпотр – не более 420 мВт. 5) tвыб.адреса – не более 300

450 мс. tвыб.разр. – не более 120

150 мс. 6) Выход - 3 состояния. 7) Совместимость – с ТТЛ схемами по входу и выходу. Так как ПЗУ организована как 8к х 8, значит необходимо использовать А0

А12 адресных линий и D0

D7 линий шины данных. Для управления функционирования схемы используются 2 вывода: 1) CS - №20. 2) ОЕ - №22. Микросхема 573РФ4 функционирует в 2-х режимах: - режим хранения - режим считывания Считывание информации производится по 8 бит. В качестве сигналов управления будем использовать сигнал RD и сигнал, который будет поступать по старшей адресной линии. Таблица истинности:

			PR	UPR
Хранение	1	х	Х	Uп
Считывание	0	0	1	Uп
Отключение выходов	0	1	1	Uп
Программирование	0	1	0	21,5
Запрет программирования	0	1	1	21,5
Запрет программирования	1	1	0	21,5

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6

Рефераты

Диплом: Разработка блока управления тюнером спутникового телевидения

4

А2

5

6

7

8

9

1

19

1МГц

УЗ

УС

DCY

УУ

К шине адреса

6

А2

5

4

3

2

1

23

22

19

WR

21

RD

20

CSO

18