В качестве управляющих сигналов будем использовать сигналы ; EN. Если сигнал подать на вход №1 микросхемы 1533 АП6, то при = «0» направление передачи информации ВА
= «1» направление передачи информации АВ
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.
|
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
|
||||
VD1 R1
C1
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 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
|
DI
|
|
СS
|
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 2000100мкм2 и снизить мощность потребления до нескольких микроватт на бит, при tвкл=50150 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 100200 мА. Широко применяются схемы на кМОП-VT, среди которых наибольшее распространение получила серия 537; Iпотр60 мА (режим обращения) и Iпотр=0,0015 мА (хранение). В большинстве схем предусмотрен режим хранения с пониженным Uпит=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 18 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) tвыб220 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 АОА10 адресных линий и DOD7 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 |
|
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
