Назначение выводов. - выборка кристалла. Сигнал управляет входным буфером BD

- выборка кристалла. Сигнал управляет входным буфером BD. При = 0 разрешается работа буфера.

- чтение. Сигнал = 0 ориентирует входной буфер BD на вывод. ПТ выдает информацию в ЦП.

- запись. Сигнал = 0 ориентирует входной буфер BD на ввод. ПТ принимает информацию от ЦП.

А0, А1 - адресные входы, по которым осуществляется адресация к одному из каналов:

А0 = А1 = 00 - адрес канала 0;

А0 = А1 = 01 - адрес канала 1;

А0 = А1 = 10 - адрес канала 2;

А0 = А1 = 11 - признак загрузки управляющего слова или команд.

CLK2 - CLK0 - входы тактовых сигналов для управления счетчиком/тай­мером. Срез сигнала на входе CLK. приводит к уменьшению содержимого счет­чика/таймера СЕ на единицу.

GATA2 - GATA0 - входы разрешения счета. При GATA = 1 разрешается выполнение функций; для некоторых режимов работы разрешается поступление тактовых сигналов на вход счетчика/таймера, для других (импульсный генера­тор и генератор меандра) открывается выходной буфер OUT.

OUT2 - OUT0 - выходы счетчика/таймера.

Структурная схема ПТ (рис. 91) включает:

- буфер шины данных (BD) и логические схемы управления чтением/записью;

- дешифратор DS, с помощью которого выбирается один из трех каналов либо формируется признак загрузки управляющих слов или команд;

- три идентичных канала COUNT2 - COUNT0, реализующих запрограммированную функцию.

Каждый канал включает:

16-разрядный буферный регистр OL, служащий для запоминания и хранения мгновенного значения счетчика СЕ, которое в любое время может быть записано командой Защелка или Чтение состояния канала. После выполнения этих команд содержимое OL может быть считано в ЦП без остановки дальнейшего счета в регистре СЕ;

16-разрядный счетчик/таймер СЕ, работающий в режиме вычитания. Изменение содержимого СЕ осуществляется по срезу сигнала CLK при GATA = 1;

16-разрядный регистр констант пересчета CR, служащий для хранения констант пересчета. Содержимое CR загружается в СЕ для счета в зависимости от запрограммированного режима;

8-разрядный регистр состояния канала RS, содержимое которого можно считывать в ЦП с помощью команды RBC - Чтение состояния канала. Со­держимое этого регистра является словом состояния канала, формат которого представлен на рис. 95.

8-разрядный регистр управляющего слова RSW, предназначенный для его хранения. Слово загружается в RCW командой OUT с адресом, формирующим на входах А0, А1 код 11. Выбор конкретного канала осуществляется с помощью двух старших разрядов самого управляющего слова.

Схема управляющей логики канала CL осуществляет управление вхо­дом/выходом счетчика/таймера в зависимости от запрограммированного режима.

По правилам загрузки счетчика/таймера СЕ содержимым регистра CR все шесть режимов работы ПТ можно разделить на три группы.

1. Режимы 0, 4 - режимы однократного выполнения функций. Константы из CR передаются в СЕ по первому тактовому сигналу CLK при GATA = 1. С приходом последующих сигналов на входе CLK происходит уменьшение содержимого СЕ. Если во время счета на вход GATA подать нуль, то это при­ведет к останову счета. Новый положительный сигнал на GATA не вызывает перезагрузку счетчика/таймера, а только разрешает продолжение счета. По окончании счета выполнение действий заканчивается. При необходимости по­вторения функции требуется новое программирование - загрузка новой кон­станты.

1. Режимы 1, 5 - режимы с перезапуском. Здесь характерна возможность повторения запрограммированных функций без нового перепрограммирования. Загруженная константа сохраняется в CR, а ее передача в СЕ осуществляется по фронту сигнала GATA независимо от завершения счета.

3. Режимы 2, 3 - режимы автозагрузки. Загрузка СЕ содержимым CR осуществляется автоматически при выполнении условий счета (импульсный генератор и генератор меандра), поскольку это режимы с зацикливанием счета. Выход OUT открывается положительным сигналом на GATA.

Программирование. ПТ относится к классу функционально ориентирован­ных программно управляемых интерфейсных БИС, поэтому перед началом работы в него необходимо загрузить управляющее слово (УС) и константу пересчета. УС задает один из шести режимов работы, тип счета (двоичный или двоично-десятичный), порядок загрузки и размерность (один или два байта) константы. Времяимпульсная функция формируется на выходе OUT при GAТА = 1. Формирование функции осуществляется с помощью счетчика-таймера СЕ, работающего в режиме вычитающего счетчика по срезу сигнала CLK.

Программист может опросить состояние каналов ПТ с помощью специальных команд Защелка (Чтение на лету) (CLC) или Чтение состояния канала (RBC). Эти команды позволяют, не прерывая счета, опросить состояние счетчи­ка/таймера СЕ. Кроме того, команда RBC позволяет прочитать содержимое регистра состояния канала, разряды которого несут информацию о запрограм­мированном режиме, состоянии выхода OUT и флага»обновления».

Управляющее слово CW. Формат УС показан на рис. 93. Управляющие слова загружаются в регистры RSW каналов ПТ по командам вывода, форми­рующим на входах ПТ коды А0А1 = 11, = 0, = 0, = 1. Управляющие слова загружаются в тот канал ПТ, адрес которого указывается в самом фор­мате УС, и сохраняются там во все время работы или до следующего програм­мирования. Загрузка УС должна предшествовать загрузке констант.

Рисунок 93 - Формат управляющего слова ПТ

В формате УС можно выделить четыре функциональных поля: SC, RW, М, BCD, с помощью которых задаются основные параметры работы канала.

Поле SC (разряды D7, D6) определяет адрес регистра RSW_n конкретного канала. Если в этом поле содержится код 11, то загружаемая информация воспринимается ПТ как команда Чтение состояния канала (см. далее описание команды RBC).

Поле RW (разряды D5, D4) определяет размерность и порядок загрузки констант. Если в поле RW заданы коды 01 или 10, то размер константы опреде­лен соответственно старшим или младшим байтом. Если в поле RW задан код 11, то размер константы два байта; сначала загружается младший байт, затем старший. Если в поле RW задан код 00, то загружаемый байт воспринимается как команда Защелка (см. далее описание команды CLC).

Поле М (разряды D3 - D1) задает один из шести режимов работы канала:

режим 0 (000) - прерывание от таймера;

режим 1 (001) - программируемый ждущий мультивибратор;

режим 2 (×10) - импульсный генератор частоты;

режим 3 (×11) - генератор импульсов со скважностью два;

режим 4 (100) - программно-запускаемый одновибратор;

режим 5 (101) - аппаратно-запускаемый одновибратор.

В режимах 2, 3 разряд D3 может принимать любое значение. (Подробно работа каналов в соответствующих режимах будет рассмотрена далее).

Поле BCD (разряд D0) определяет тип счета. При D0 = 0 константа за-

дается в двоично-десятичном коде и может принимать значения в диапазоне 0-68536. При D0 = 1 константа задается в двоично-десятичном коде в диапазоне 1-9999.

После загрузки УС необходимо загрузить в каналы константы пересчета. Константа пересчета загружается в ПТ также по командам вывода, но с адре­сом, формирующим на входах А0, А1 код соответствующего канала (00, 01, 10). Константа может быть задана байтом (старшим или младшим) или 16-разрядным словом (как это определено полем RW управляющего слова) и представлена двоичным или двоично-десятичным кодом (как определено полем BCD). Порядок загрузки каналов управляющими словами и константа­ми строго определен. Возможны два варианта. Первый предполагает загрузку в любой последовательности сначала всех УС, затем констант пересчета. Вто­рой предполагает загрузку управляющего слова для любого канала, а затем константы пересчета для этого же канала.

Общими и обязательными требованиями для загрузки УС и констант являются следующие: 1) загрузка УС должна опережать загрузку константы; 2) загрузка констант всегда должна выполняться до конца, как определено разрядами RW1, RW0 в формате УС.

Состояние счетчика/таймера СЕ можно прочитать тремя способами.

1. Чтение по обычным командам ввода позволяет прочесть состояние счет­чика таймера СЕ в любой момент времени. Выполняется с помощью обычных команд ввода с адресом, формирующим на входах А0, А1 код соответствующе­го канала. Необходимым условием для выполнения этой операции является остановка счета перед выполнением команд чтения, т.е. GATA = 0. Операцию чтения необходимо выполнять до конца, т.е. нельзя прочитать только один байт СЕ, если константа задана 16-разрядным словом. Сначала считывается млад­ший байт, затем старший.

1. Чтение по команде CLC (Защелка). Команда CLC позволяет прочитать состояние счетчика/таймера СЕ в любой момент времени без остановки счета. Для этого программист должен загрузить эту команду в ПТ в определенный момент времени. Команда загружается в ПТ так же, как УС, т.е. по команде вывода с адресом, формирующим на входах А0, А1 код 11. Формат команды CLC представлен на рис. 94. Разряды D7, D6 задают адрес защелкиваемого канала. Эти разряды не могут принимать значение 11, являющееся кодом команды RBC. Разряды D5, D4 являются кодом команды CLC и принимают значение 00. Разряды D3 - D0 не участвуют в операции и могут принимать любое значение. Таким образом, существует три команды CLC, отличающиеся кодом в разрядах D7, D6:

CLCO = 0000ХXXX защелкивается канал 0;

CLC1 = 0100ХXXX защелкивается канал 1;

CLC2 = 1000ХXXX защелкивается канал 1.

Рисунок 94 - Формат команды CLC

После загрузки команды CLC выполняется операция чтения так же, как в первом способе, с теми же необходимыми условиями, кроме снятия сигнала GATA. Фактически команда CLC записывает состояние счетчика/таймера СЕ в буферный регистр OL, из которого информация считывается без нарушения продолжения счета. Информация из OL может быть считана в любое время. Необходимо помнить, что если операция чтения не выполнена или выполнена не до конца, то новая команда CLC не воспринимается. Прочитать состояние регистра OL можно только после выполнения хотя бы одного цикла в СЕ.

3. Команда RBC (Чтение состояния канала) позволяет в любой момент времени прочитать слово состояния канала (SW), т.е. содержимое регистра RS, а также выполнить защелку одного или нескольких каналов одновременно. Формат команды RBC представлен на рис. 95. Она загружается в ПТ так же, как УС, т.е. по команде вывода с адресом, формирующим код А0А1 = 11. Стар­шие разряды (D7D6 = 11) являются кодом, по которому ПТ распознает инфор­мацию на входе как команду RBC.

Рисунок 95 - Формат команды RBC

Команда RBC может выполнять две операции: 1) Защелку, что аналогично команде CLC, и 2) Чтение регистра состояния канала. Эти операции задаются независимо кодами D5 = 0, D4 = 0. Возможно совмещение операций. При D5D4 = 11 операций нет. Особенностью этой команды является возможность выполнения операций одновременно в нескольких каналах. Установка кода D3D2D1 = 111 определяет операцию с соответствующим каналом.

Например, команда RBC = 11001110 одновременно защелкивает/перезаписывает состояние регистров СЕ всех трех каналов в собственные регистры ОL, а также состояние каналов в RS и делает их доступными для чтения. Эта команда эквивалентна трем командам CLC. Как и при команде CLC, новое»защелкивание» возможно только после полного считывания содержимого OL.

Рисунок 96 - Формат слова-состояния канала ПТ

Слово-состояние канала SW. Каждый канал имеет регистр слова-состояния RS. Формат слова состояния показан на рис 96, из которого видно, что в процессе работы канала изменяются только два старших разряда слова состояния: D7 и D6. Остальные разряды соответствуют разрядам ранее загруженного управляющего слова, что позволяет контролировать правильность его загрузки.

Разряд D7 слова состояния канала несет информацию о состоянии выхода канала OUT в момент выполнения команды RBC. Разряд D6 является флагом обновления регистра констант CR. Этот флаг особенно необходим для peжимов 1 и 5, он позволяет определить, произошла ли загрузка константы из регистра CR в СЕ или нет. Напомним, что для этих режимов загрузка осуществляется аппаратно - по фронту сигнала GATA. Поэтому если флаг обновления установлен в нуль, то это означает, что ранее загруженная константа перезаписана из CR в СЕ и по ней осуществляется операция счета. В этом случае можно произвести загрузку новой константы, не нарушая предыдущего счета. По фронту следующего сигнала GATA начинается счет с новой константой.

Изменение состояния флага обновления при работе и программировании можно проиллюстрировать следующим примером:

при записи УС флаг FN = 1;

при записи констант в CR FN = 1;

при загрузке константы в СЕ FN = 0.

Подключение ПТ к МПС осуществляется с помощью линий , , , , по общим правилам подключения интерфейсных БИС к системной шине МПС на базе МПК К1810. На рис. 97 показана схема подключения ПТ к шине МПС. Входы , ориентируют входной буфер ПТ на прием или выдачу, поэтому подключаются к соответствующим выходам ЦП (, ), на которых формируется сигнал низкого уровня при выполнении команд ввода - вывода. Вывод является входом разрешения выбора ПТ. Нулевой потенциал на нем разрешает работу входного буфера ПТ. Этот вход используется для адресации ПТ, он подключается либо к одной из свободных шин адреса (принцип раздельной дешифрации), либо к выходу дешифратора ВУ. Выводы А0, A1 являются входами адресов внутренних регистров ПТ, они подключаются к шинам адреса, не занятым в адресации ПТ, обычно к A0, A1 шины адреса МПС. Временная диаграмма сигналов CLK, , GATA, OUT по­казана на рис. 98, а зависимость состояний сигналов на входах ПТ и выполняе­мых операций ПТ с ЦП - в табл. 27.

Рисунок 97 - Схема подключения ПТ к шине МПС

Рисунок 98 - Временная диаграмма работы каналов ПТ

Таблица 27

			А1	А0	Операция
					Запись константы в канал 0
					Запись константы в канал 1
					Запись константы в канал 2
					Запись УС, команд
					Чтение состояния канала 0
					Чтение состояния канала 1
		]			Чтение состояния канала 2
					Нет операции (z-состояние)
	X	X	X	X	То же
			X	X	>>

Функционирование. Как уже отмечалось, каналы ПТ независимо могут быть запрограммированы на работу в одном из шести режимов.

В режиме 0 - прерывание от таймера - низкий уровень сигнала на выво­де OUT устанавливается сразу же после загрузки УС. Загрузка константы не оказывает влияния на этот выход. Счет разрешается положительным сигналом на входе GATA. Изменение состояния счетчика/таймера СЕ осуществляется по срезу сигнала CLK, причем по первому тактовому сигналу происходит загрузка СЕ константой из CR, и только второй тактовый сигнал принимает участие в счете. После отсчета загруженного числа устанавливается сигнал OUT = 1. Таким образом, сигнал OUT = 0 удерживается на время N + 1 тактовых периодов, где N - загруженная константа.

Если во время счета снять сигнал GATA, то счет приостанавливается, содержимое счетчика/таймера сохраняется. Новый положительный сигнал на входе GATA вызывает продолжение счета без перезагрузки СЕ содержимым CR. Загрузка новой константы во время счета приводит: при записи младшего байта - к остановке текущего счета, а при записи старшего - к запуску нового цикла счета.

Контроль счетчика (выполнение команд CLC, RBC) в этом режиме возможен только после хотя бы одного цикла счета. На рис. 99 показана временная диаграмма работы ПТ в режиме 0.

В режиме 1 - программируемого ждущего мультивибратора - на выходе OUT формируется сигнал низкого уровня длительностью , где - период тактовых импульсов; N - константа. На выходе OUT по положительному фронту сигнала GATA устанавливается нулевой сигнал, который изменяется после окончания счета. Режим 1 является режимом с перезапуском. По каждому фронту сигнала на входе GATA регистр СЕ перезагружается содержимым CR. Это означает, что однажды загруженная константа участвует в счете всякий раз по фронту сигнала GATA, причем по фронту первого сигнала GATA флаг обновления устанавливается в нуль.

Если во время счета в ПТ загружается новая константа, то она устанавливает флаг обновления в единицу, но не влияет на текущий счет. Новый счет начинает только по фронту следующего сигнала GATA. Выполнение команд CLC и RBC возможно только после выполнения хотя бы одного цикла счета.

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 1 показана на рис. 100.

В режиме 2 - импульсного генератора частоты - канал работает как делитель входной частоты на N. Сразу же после загрузки УС на выходе OUT устанавливается единичный сигнал. При GATA = 1 на выходе OUT с частотой 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.

Рисунок 99 - Временная диаграмма работы ПТ в режиме 0: УС - управляющее слово, МБК - младший байт константы

Рисунок 100 - Временная диаграмма работы ПТ в режиме 1

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 2 показана на рис. 101 для трех различных вариантов.

Режим 3 - генератоpa импульсов со скважностью два - аналогичен режиму 2, за тем исключением, что на выходе OUT формируются импульсы с длительностью полупериодов, равной при четных N; для положительных и для отрицательных полупериодов при нечетных N.

Этот режим является режимом с автозагрузкой, т.е. перезагрузка СЕ кон­стантой из CR выполняется автоматически после окончания цикла счета. Пере­загрузка константы во время счета не влияет на текущий счет, новый счет на­чинается по окончании предыдущего. Снятие сигнала GATA приостанавливает счет, установка его продолжает цикл счета. В этом режиме канал может рабо­тать только с константой больше трех. Выполнение команд CLC и RBC воз­можно только после двух циклов счета.

Рисунок 101 - Временная диаграмма работы ПТ в режиме 2

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 3 показана на рис. 102.

Рисунок 102 - Временная диаграмма работы ПТ в режиме 3

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 входе GATA разрешает счет, причем первым тактовым сигналом происходит загрузка счетчика/таймера СЕ. 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 на GATA вызывает продолжение счета. Это 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.

Выполнение команд CLC и RBC возможно только после окончания одного цикла счета.

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 4 показана на рис. 103.

Режим 5 - аппаратно-запускаемого одновибратора - аналогичен режимy 4 по способу формирования сигнала на выходе OUT и режиму 1 по действию сигнала GATA.

Ни 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.

Из описания режимов ПТ видно, что таймер может реализовать все основ­ные времязадающие функции, широко используемые в цифровой технике, с помощью которых выполняются как традиционные функции, связанные с управ­лением МПС, так и специфические, измерительные функции, например для измерения частоты. В заключение следует отметить, что при конструктивной совместимости таймером К 580 ВИ 53 и К 181 ВИ 54 последний кроме улучшенной частотной характеристики обладает более широкими функциональными возможностями, в особенности при реализации параллельных процессов.

Рисунок 103 - Временная диаграмма работы ПТ в режиме 4

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 5 показана на рис. 104.

Рисунок 104 - Временная диаграмма работы ПТ в режиме 5

12 Особенности структуры микросхем динамической памяти

Организация памяти в МПС на базе МПК К1810. Объем адресуемых ячеек памяти МПС определяется шириной шины адреса (20 двоичных разрядов) и составляет 1 Мбайт. Адресуемой единицей в МПС является либо байт, либо слово в 16 двоичных разрядов. Для хранения слов используются две последова­тельно расположенные ячейки памяти, причем в четных адресах хранится младший байт слова, в нечетных - старший. Меньший адрес является адресом слова. В случае выполнения команд, оперирующих с байтами, используются только ячейки с этим адресом, другой байт игнорируется. ЦП КР1810ВМ86, выполняя команды, имеющие обращение к памяти, вырабатывает сигнал разре­шения передачи старшего байта , который совместно с кодом на адресной линии А0 определяет, к какой единице данных выполняется обращение. Если и А0 равны 00, то выполняется обращение к слову; если = 0, А0 = 1 - к старшему байту слова; если = 1, А0 = 0 - к младшему.

Требование размещения слов, начиная с четных адресов, не является обя­зательным. Если ЦП выполняет команды, имеющие адресацию к четным ячей­кам, то такое обращение происходит за один машинный цикл; если к нечет­ным - то за два машинных цикла, игнорируя в каждом ненужную половину слова (байт). Такой механизм позволяет программисту использовать все ячейки памяти без пропусков, правда, за счет снижения производительности системы.

Механизм формирования физических адресов выполняется в ЦП с по­мощью сегментных регистров. В любой момент времени программа может выбирать содержимое четырех функционально ориентированных сегментов: кодового, данных, стекового и экстракодового. ЦП формирует 20-разрядный адрес байта или слова путем прибавления 16-разрядного адреса смещения к 20-разрядному коду, 16 старших разрядов которого являются содержимым соответствующего сегмента, а 4 младших разряда равны нулю.

Все поле памяти МПС на базе БИС серии К1810 можно представить в виде массива ячеек (1 Мбайт), разбитых на сегменты, по 64Кбайта в каждом. При адресации к памяти кроме 20-разрядного адреса используется сигнал , определяющий цикл обращения к слову или старшему байту слова.

Для построения памяти МПС используются различные ИС. В настоящее время широко применяют ИС ЗУ динамического типа, имеющие ряд досто­инств, прежде всего высокую плотность упаковки в малую потребляемую мощ­ность. Особенностью элементов памяти ЗУ динамического типа является то, что информация в них запоминается на емкости р-n-перехода МДП-транзистора, т.е. для ее хранения требуется всего один транзистор. Однако разряд емкости может привести к потере информации, поэтому необходимо периодически (че­рез 1...2 мс) производить подзаряд этой емкости. Эта операция называется регенерацией. Отличие цикла регенерации от цикла чтения/записи заключается в том, что в цикле регенерации адресные входы ЗУ отключаются от адресных линий МПС и подключаются к специальному счетчику адресов регенерации. Так как элементы памяти организованы в виде матрицы, то циклы регенерации проводят только по адресам строки, что приводит к полной регенерации памяти за малое число циклов.

В качестве примера рассмотрим функционирование ИС ЗУ К565РУ5, представляющей элемент памяти емкостью 64Kx1, организованной в матрицу в 128 строк и 512 столбцов. Структурная схема ЗУ приведена на рис. 105, где DI и D0 - соответствующие информационные входы и выходы, - вход управления чтением/записью, А7 – А0 - адресные входы, - вход выбор­ки строки, - вход выборки столбца. Для выборки строки используются только семь младших разрядов адреса.

Рисунок 105 – Структура ИС РУ3

Интегральная схема РУ5 имеет только восемь адресных линий, поэтому для получения полного 16-разрядного кода адреса используется мультиплекси­рованный режим. Сначала на входы А7 – А0 подаются младшие восемь разря­дов полного адреса, которые запоминаются во внутреннем адресном регистре по сигналу , затем на эти линии подаются старшие восемь разрядов адреса, которые запоминаются по сигналу . Эти же два сигнала выполняют роль сигнала управления выборкой ИС, т.е. сигнала, открывающего выходной буфер. Сигнал выполняет функцию чтения/записи. Сигнал = 1 означа­ет чтение содержимого выбранной ячейки на выход DO. Сигнал = 0, действующий совместно с сигналами и , означает запись состояния входа DI в выбранную ячейку памяти.

Для обеспечения полного цикла регенерации необходимо на адресные входы А6 – А0 подать последовательно все 128 адресов в сопровождении сигна­ла . В формировании сигналов и нет необходимости. Следует отметить, что при регенерации входы/выходы микросхемы остаются в z-co-стоянии, т.е. цикл регенерации происходит внутри ИС. Время регенерации не более 250 нс, что не превышает машинного такта ЦП.

13 КДП ВТ 03

Контроллер динамической памяти (КДП) К1810ВТ03 используется в ка­честве устройства управления ОЗУ микропроцессорных систем на базе МПК серий К580, К1810, К1821, а также для создания функционально независимых модулей динамических ОЗУ. Контроллер вырабатывает все необходимые сигна­лы управления чтением, записью и регенерацией для ОЗУ емкостью 4К, 16К, 64К и более, выполненного на элементах памяти серии К565.

Контроллер относится к классу многофункциональных схем и может рабо­тать в нескольких режимах, которые задаются подачей на специальные входы КДП напряжений высокого или низкого уровня. Таким образом, КДП задают­ся режимы работы с ОЗУ емкостью 4К, 16К или 64К слов. При использовании дополнительных схемных решений КДП может быть использован для ОЗУ большей емкости. Кроме того, контроллеру могут быть заданы режимы внут­ренней или внешней регенерации, опережающего чтения, работы с внешним или внутренним генератором. КДП предназначен для построения как функциональ­но независимых модулей, так и модулей, выполненных в стандарте Multibus. Назначение выводов КДП (рис. 106).

Рисунок 106 - Условное графическое обозначение КДП ВТ03

AL6 - AL0 - адресные входы младшего байта ячеек ОЗУ.

АН6 - АН0 - адресные входы старшего байта ячеек ОЗУ.

BO/AL7, В1/ОР1/АН7 - входы выбо­ра банка, выполняющие различные функции в зависимости от выбранного режима. Для режима 16К выводы В0, В1 выполняют функ­цию выбора банка и участвуют в форми­ровании сигналов на одном из выходов , , , . Для режима 64К эти входы являются соответствующими адресными линиями AL7, АН7.

- защищенный выбор кри­сталла. Сигнал низкого уровня на этом входе инициализирует выполнение функций чтения/записи в ЗУ, причем если сигнал сформирован, то цикл памяти аннулировать нельзя.

- входной сигнал, указывающий КДП на то, что ЦП выполняет функции записи данных в ЗУ. Участвует в формирова­нии сигнала .

/S1 - входной сигнал, указывающий КДП на то, что ЦП выполняет функцию чтения данных из ЗУ. Сигнал S1 используется в режиме опережающе­го чтения совместно с сигналом ALE.

REFRQ/ALE - запрос регенерации. Для режима опережающего чтения этот вход (ALE) используется для инициализации цикла чтения и подключает­ся к выходу ALE центрального процессора.

- выходные сигналы адресов строк и столбцов ЗУ. Вырабатываются в правильной последовательности (сначала младший, затем старший байты) в сопровождении сигналов и . В режиме регенерации на этих входах формируются адреса регенерируемых строк.

- инициализация записи, выходной сигнал (строб), используе­мый для выполнения функции записи данных в ЗУ.

- строб адреса столбца. Выходной сигнал, вырабатываемый после формирования на выходах старшего байта ЗУ, с помощью которого осуществляется запись (защелкивание) на внутренних регистрах ИС ЗУ старшего байта адреса.

, , / , /В0 - стробы адреса строки.

Вы­ходные сигналы, выполняющие различные функции в зависимости от выбранно­го режима. В режиме 16К все четыре сигнала являются стробами младшего байта адреса ЗУ для различных банков и выполняют аналогичную функцию как и сигнал . Низкий уровень сигнала на одном из выходов ( - ) вырабатывается в зависимости от кода на входах В0, В1. В режиме 64К стробами адреса являются только линии , . Выход явля­ется выходной линией старшего разряда адресов строк и столбцов, а выход В0 используется для выбора банка ЗУ. При В0 = 0 формируется строб банка 0 (), при В0 = 1 - строб банка 1 ().

- готовность данных. Выходной сигнал, вырабатываемый КДП в конце цикла чтения/записи и сообщающий ЦП об окончании цикла взаимодействия.

- готовность системы. Выходной сигнал, вырабатываемый КДП в начале цикла обращения к памяти. Если запрос к памяти от ЦП при­ходится на цикл регенерации, то задерживается до начала цикла чтения/записи.

Х0/ОР2, X1/CLK - выходные линии для подключения внешнего кварцево­го резонатора (рис. 108). Если вход Х0/ОР2 подключать к шине питания +5 В или через резистор сопротивлением 1 кОм к шине питания +12 В, то вход X1/CLK используется для подключения внешнего генератора.

16К/ - вход выбора режима. Сигнал высокого уровня на этом входе задает режим работы КДП с ОЗУ емкостью 16К слов, а сигнал низкого уров­ня - режим работы с ОЗУ емкостью 64К.

Uсс - шина питания +5 В.

GND - общий.

Структурная схема КДП (рис. 107) включает два функциональных блока, один из которых принимает адреса ячеек памяти от ЦП и формирует их в муль­типлексированном режиме в правильной последовательности на выходах OUT. Кроме того, в цикле регенерации на этих выходах формируются адреса регене­рируемых строк. Блок включает: два буфера BD для приема от ЦП 16-разряд­ного адреса ячейки ОЗУ; счетчик/регистр MAR адресов регенерации: муль­типлексоры MUX1, MUX2, с помощью которых осуществляется выдача на выходы - младших и старших адресов или адресов строк регенера­ции (содержимое MAR) в правильной последовательности в сопровождении стробов - и .

Рисунок 107 - Структура КДП ВТ03

Второй функциональный блок выполняет операции синхронизации, арбит­ража и формирования полного набора управляющих сигналов для динамического ОЗУ и включает:

- буфер BD для приема сигналов адресации, записи/считывания от ЦП;

- триггер RG, обеспечивающий запоминание запроса на регенерацию от внешних источников;

- счетчик/таймер RT, обеспечивающий необходимые запросы на регене­рацию;

- схему SYNC, обеспечивающую привязку входных сигналов к фронтам тактового генератора КДП;

- арбитр А, разрешающий конфликты между запросами на регенерацию и к памяти;

- генератор синхротактов SGW;

- логическую схему LC, обеспечивающую формирование сигналов , , управления элементами ОЗУ, а также квитирующих сигналов и .

Контроллер динамической памяти обеспечивает прием запросов на циклы памяти от ЦП, формирует адреса ячеек ОЗУ в нужной последовательности, вырабатывает все сигналы управления циклами записи, чтения и регенера­ции, а также квитирующие сигналы и , сообщающие ЦП о за­вершении циклов памяти. Все фронты выходных сигналов КДП привязаны к фронтам тактовых сигналов, кроме сигналов и . КДП может работать в режиме с внутренним или внешним генератором. В режиме с внут­ренним генератором на входы Х0, X1 подключен кварцевый резонатор (рис. 108). В режиме с внешним генератором используются тактовые сигналы ЦП, для чего вход Х0/ОР2 подключают к шине питания +5 В, а вход X1/CLK - к выходу тактового генератора ЦП.

Рисунок 108 - Схема подключения кварцевого резонатора

Рисунок 109 - Схема с декодированием состояния ЦП

Для запросов циклов памяти обычно используют входы и , кроме режима опережающего чтения, в котором для запроса цикла чтения использу­ются входы ALE и S1 вместо неRD.

Инициализация КДП осуществляется по входу . При подаче на него сигнала низкого уровня происходит разрешение запросов циклов памяти от ЦП. При сигнале = 0 разрешается прием запросов на циклы чтения или записи по входам неRD или неWR, которые аннулировать нельзя, если даже на вход сразу подается сигнал высокого уровня.

Регенерация памяти КДП может выполняться двумя способами. Внутрен­ний цикл регенерации осуществляется с помощью таймера регенерации RT, расположенного внутри КДП и обеспечивающего регенерацию всех строк ОЗУ через 2/4 мс для 128/256 циклов соответственно. При внешней регенерации используется вход внешнего запроса на регенерацию REFRQ (ALE) и может осуществляться»скрытая» регенерация, так как внутренняя логика КДП позволяет фиксировать запросы на регенерацию, а арбитр - решать конфликтные ситуации при одновременных запросах от ЦП на циклы памяти и регенерацию. На рис. 109 показана схема, позволяющая декодировать со­стояние выборки команды ЦП и использовать пустой такт этого цикла для регенерации.

При запросе циклов памяти от ЦП входные буферы BD1, BD2 запоминают адрес ячейки памяти и выдают их последовательно с помощью адресных муль­типлексоров MUX1, MUX2 на выводы - в сопровождении сигналов неRAS и неCAS, которые разделяют цикл памяти на два периода. В течение перво­го к выходам подключаются выходы BD2(AL7 – AL0) и формируется сигнал . Во втором периоде к выходам OUT подключаются выходы BD1 (АН7 – АН0) и формируется сигнал . Сигналы и позволяют зафиксировать во внутренних буферах элементов памяти полный адрес ячейки.

В цикле записи на выходе формируется отрицательный строб, выполняю­щий функцию записи данных в элементы памяти.

В цикле регенерации к адресным выходам неOUT подключаются выходы счетчика/регенерации MAR и вырабатывается только сигнал . Для мини­мизации задержек информации на адресных выходах инвертируется.

Рисунок 110 - Временные диаграммы работы КДП в цикле обращения к памяти (tр - время регенерации)

Временная диаграмма работы адресного мультиплексора и формирователя сигналов и показана на рис. 110, а временная диаграмма сигналов , , и - на рис. 111.

Рисунок 111 - Временные диаграммы работы КДП в цикле чтения

Функционирование. Микросхема может находиться в состоянии ожидания либо в цикле проверки, регенерации, чтения или записи. Обычно КДП находит­ся в состоянии ожидания. Всякий раз, когда поступает запрос на другие циклы, он переходит к выполнению требуемого цикла, после чего возвращается в со­стояние ожидания.

Цикл проверки используется для проверки работы внутренних функций КДП. Циклы проверки запрашиваются подачей активных сигналов на входы , , . В цикле проверки сбрасывает счетчик регенерации и выпол­няется цикл записи. При нормальной работе этот цикл использовать нельзя, так как он может повлиять на цикл регенерации динамического ОЗУ.

Рисунок 112 - Цикл чтения/записи после сигнала регенерации

Цикл регенерации осуществляется двумя способами: внутренним и внеш­ним. В общем случае в цикле регенерации на выходы - выдается адрес строк регенерации (содержимое счетчика MAR) и активизируются вы­ходы строба строк . Выходы , , и остаются неактив­ными. После завершения одного цикла регенерации содержимое MAR увеличи­вается на единицу.

Внутренняя регенерация осуществляется с помощью таймера регенерации RT, расположенного внутри микросхемы. Таймер обеспечивает регенерацию всех строк динамического ОЗУ через каждые 2 мс для 128 циклов или каждые 4 мс для 256 циклов. Таймер регенерации выставляет запросы на регенерацию через каждые 10...16 мкс, если сигнал на входе REFRQ(ALE) неактивен.

При внешней регенерации используется вход REFRQ(ALE). Внешняя реге­нерация невозможна, если задан режим опережающего чтения. Запросы внешней регенерации фиксируются в КДП и переводят его в цикл регенерации, если нет циклов памяти. Если выполняются циклы памяти или одновременно с запросом на регенерацию поступил запрос на циклы памяти, то предпочтение отдается циклам памяти. Это свойство позволяет»скрыть» циклы регенерации во время работы системы, т.е. использовать пустые такты циклов выполнения команд для выполнения циклов регенерации (см. рис. 113). На рис. 112 и 113 показаны циклы регенерации.

Циклы считывания могут выполняться двумя различными способами: нор­мального и опережающего считывания. Нормальный цикл считывания выпол­няется по запросу, поступающему на вход при условии, что = 0. Запрос на входе должен сохраняться до тех пор, пока КДП не выставит сигнал .

Рисунок 113 - Цикл регенерации после цикла чтения/записи

Опережающее считывание возможно только в режиме 16К. Циклы опере­жающего считывания запрашиваются по входу ALE, если S1 находится в ак­тивном состоянии. Фиксация запроса на циклы опережающего считывания осуществляется по срезу сигнала ALE. Если запрос на цикл считывание при­ходит во время выполнения цикла регенерации, то КДП вырабатывает квитиру­ющий сигнал по запросу на цикл считывание и удерживает его до тех пор, пока не выработается сигнал . Квитирующие сигналы или используются для генерации сигнала готовности READY ЦП в зависимости от конфигурации МПС. На рис. 114 показана временная диаграмма работы КДП в цикле нормального считывания/записи, а на рис. 115 - в цикле опережающего чтения. Режим опережающего считывания задается подключением входа В1/ОР1 к шине питания (+ 12 В), через резистор сопро­тивлением 5,1 КОм. В этом режиме КДП может управлять только двумя бан­ками ОЗУ (неRAS2, неRAS3) и не работает в режиме внешней регенерации. В табл. 28 приведено назначение выводов КДП в режимах нормального и опе­режающего считывания.

Рисунок 114 – Цикл нормального чтения/записи

Таблица 28

Номер вывода	Обозначение	Считывание
нормальное	опережающее
	B1/OPI/AH7	Ввод В1	+12В
		Ввод RD	Ввод S1
	REFRQ/ALE	Ввод REFRQ	Ввод ALE

Циклы записи запрашиваются и выполняются аналогично циклам нор­мального считывания (рис. 114) за исключением того, что запрос на цикл записи осуществляется сигналом и в цикле записи КДП вырабатывает ис­полнительный строб записи . Все циклы записи, вырабатываемые КДП, являются»удлиненными». Если ЦП не обеспечивает достаточного времени для установки данных для записи, необходимо задержать сигнал либо . За­держка сигнала приводит к задержке всех выходных сигналов контролле­ра, включая сигналы квитирования и , что приводит к увеличению числа состояний ожидания, генерируемых ЦП. Если осуществляется задержка , то фронт этого сигнала используется для записи данных в ОЗУ.

Рисунок 115 – Цикл опережающего чтения

Временные диаграммы сигналов , , , представлены на рис. 111, а цикл опережающего чтения - на рис. 115.

Режимы работы КДП. Микросхема может работать в двух основных режимах, которые задаются потенциалами на входе 16К/ и ориентируют КДП на управление различными элементами памяти.

Таблица 29

Номер вывода	Режим
16К	64К
		Адресный вывод
	Выбор банка (В0)	Адресный вход AL7
	Выбор банка (В1)	То же
		Выбор банка В0

Режим 16К задается подключением входа 16К/ к шине питания (+ 5В). Он ориентирован на управление ОЗУ, выполненного на элементах памяти К565РУ6, и обеспечивает управление модулем ОЗУ емкостью 64К, разделенным на четыре банка по 16К слов в каждом, в режиме нормального чтения. Для опережающего чтения управляет двумя банками ОЗУ по 16К слов. Выбор банка в этом режиме осуществляется адресным кодом на входах В0, В1, который формирует один из выходных сигналов ( - ), инициализи­рующий обращения к соответствующему банку.

Таблица 30

Режим	Входы	Выходы
В0	В1
16К
64К		- -			- -	- -

Режим 64К задается подключением входа 16К/ к шине и ориентиро­ван на управление ОЗУ, выполненного на элементах памяти РУ5. Он обеспечи­вает управление модулем ОЗУ емкостью 128К слов, образованным двумя бан­ками по 64К каждый. В этом режиме КДП может выполнять только циклы нормального чтения. Выбор банка осуществляется кодом на входе ВО, открыва­ющем выход либо .

В табл. 29 показано назначение выводов КДП в зависимости от выбран­ного режима, а в табл. 30 - соответствие кодов на выходах - ко­дам на входах В0, В1.

Кроме двух основных режимов работы КДП могут быть заданы режимы работы: с ОЗУ емкостью 4К, с внутренним или внешним генератором, опережа­ющего чтения. Эти режимы задаются положительными смещениями по входам ОРЗ - ОР1. Режим 4К ориентирует КДП на работу с ОЗУ на элементах па­мяти 565РУ1, и задается, как и режим 16К, за исключением того, что вывод ОРЗ подключается к шине питания (+12 В) через резистор 5,1 кОм.

Работа с внешним или внутренним генератором может быть задана для любых режимов работы с помощью входов ХО/ОР2, X1/CLK. Работа с внутрен­ним генератором предполагает использование кварцевого резонатора, который подключается по схеме, показанной на рис. 108. Работа с внешним генератором задается подключением входа ОР2 к шине питания (+5 либо +12 В) через резистор сопротивлением 1 кОм. В этом случае вход CLK подключен к выходу тактового генератора ЦП.

Операция опережающего чтения возможна только для режима 16К. Режим опережающего чтения задается подключением входа ОР1 к шине питания (+ 12 В) через резистор сопротивлением 5,1 кОм. В этом случае запрос цикла чтения производится внешним сигналом по входам ALE и S1. В табл. 31 по­казано назначение выводов КДП в зависимости от выбранных режимов.

Таблица 31

Применение КДП. Как уже отмечалось, КДП может быть использован для управления модулем ОЗУ различной емкости. Покажем на примере, как КДП используется для управления модулем памяти 64К, выполненным на элементах памяти К565РУ6. На рис. 116 показана структурная схема модуля ОЗУ ем­костью 64 Кбайт для КДП в режиме 16К для нормального чтения с внешним генератором и внутренней регенерацией. Адреса ячеек ОЗУ занимают про­странство с 80000 по 8FFFF. Модуль памяти включает 32 ИС К565РУ6, четы­ре банка по восемь ИС в каждом. Адресация к ячейкам памяти каждого банка осуществляется линиями А13 - А0 шины адреса. Выбор банка осуществляется линиями А14, А15, инициализирующими один из выходов - . Иници­ализация КДП выполняется по базовому адресу модуля памяти, равному 1000 для старших разрядов (А19 - А16) шины адреса. Инициализацию осуще­ствляют сигналом на входе , который формируется путем дешифрации этих разрядов с помощью логических элементов ИЛИ-НЕ, И-НЕ. На рис. 17 по­казано распределение разрядов шины адреса при адресации к модулю памяти. Цикл регенерации КДП выполняется автономно. В случае запросов циклов памяти со стороны процессора КДП формирует соответствующие сигналы управления , и модулем ОЗУ в цикле считывания, выставляя данные на входы буфера RG и фиксируя их сигналом . Выходные шины буфера открываются на время действия сигнала . В цикле записи данные из МП поступают непосредственно на входы DI элементов памяти и фиксируются сигналом .

На рис. 118 приведена структурная схема модуля ОЗУ емкостью 256 Кбайт для КДП в режиме 64К в стандарте Multibus. Модуль памяти вы­полняется на элементах памяти К565РУ5 и включает 32 ИС. Модуль разбит на два банка емкостью по 64К 16-разрядных слов. Каждый банк, в свою очередь, делится на два поля по 64 Кбайт для хранения старшего и младшего байта слова. Выбор банка осуществляется разрядом А17 шины адреса. При А17 = 0 выбирается банк 0 сигналом при А17 = 1 - банк 1 сигналом .

Рисунок 116 - Структурная схема ОЗУ в режиме 16К

Рисунок 117 - Распределение адресного пространства модуля ЗУ

Поиск по сайту: