Построение отдельных модулей мпс

• Модуль центрального процессора;

• Модуль памяти;

• Модуль ввода-вывода;

• Модуль прерывания.

Модули строятся по типовым схемам с применением БИС, которые входят в МП комплекты (МПК КР580 − центральный МП КР580ВМ85А).

Модуль процессора: играет главную роль в системе, основная задача − формирование системной шины. Ядро модуля − МП. Существует 3 причины по которым МП ВМ80А не может быть ядром МПС:

1. Для работы МП необходимо 2 последовательности тактовых импульсов с амплитудой около 12 В.

2. МП имеет малую нагрузочную способность выводов: I⁰_вых ≤ 2 мА, I¹_вых ≤ 50 мкА.

Нагрузочная способность выводов МП позволяет работать только на одну ТТЛ нагрузку. Необходимо усилить выводы МП по току. Для этого ставят буферные элементы (или усилители). Для шин такие усилители называются шинными формирователями.

3. В МП ВМ80А недостаточно сигналов управления. Необходимые сигналы управления формируются из СС МП с помощью логических схем.

Реализовывать модуль процессора можно на разных БИС различными методами.

КР580ВМ85А − МП;

КР580ГФ24 − БИС системного генератора;

КР580ВА86 − БИС 2-направленного 8-разрядного шинного формирователя (высокая нагрузочная способность I⁰_вых ≤ 32 мА);

КР580ВК28(ВК38) − БИС системного контроллера, обеспечивающего формирование 2-напрвленой 8-разрядной ШД и формирование сигналов управления:

1. чтение и запоминание в памяти;

2. ввод и вывод в порты;

3. подтверждение прерывания.

Используя эти МС можно реализовать модуль процессора на 5 МС (см. рис. ниже). Диод служит для быстрого разряда конденсатора при скачках питания.

− разрешение шины (при прямом доступе к памяти);

TF − буфер направления (TF = 1, то А → В; TF = 0, то А ← В).

R1 ≈ 10 КОм, С1 ≈ 10 мкФ, t_НУ > 1/f_Т

Модуль памяти: память МП делят на внутреннюю (резидентную) и внешнюю.

Внутренняя память − обычно на полупроводниковых МС. Внешняя память − магнитная или оптическая.

По выполняемым функциям внутреннюю память делят на постоянную (ПЗУ) и оперативную (ОЗУ).

ПЗУ − память только для чтения, энергонезависима. ОЗУ − для чтения и записи, энергозависима.

Модуль памяти делят на 2:

• модуль ПЗУ;

• модуль ОЗУ.

Модуль ПЗУ (ROM):

1. Масочное ПЗУ − программируется на заводе-изготовителе, достоинство − дешевизна.

2. Программируемое ПЗУ (ППЗУ) − однократно программируемое, процесс записи называется прожиганием. Достоинство − невысокая стоимость. Недостаток − однократность программирования.

3. Репрограммируемое ПЗУ (РПЗУ) − стираемое ПЗУ: с УФ стиранием и с электрическим стиранием.

Основные параметры мс пзу

1. Информационная емкость МС −это количество бит информации, которую может одновременно хранить МС [бит] − N.

Структура запоминающей матрицы:

N = n ∙ m, где n − разрядность ячейки памяти (4, 8, 16); m − количество ячеек памяти. N определяет внутреннюю структуру запоминающей матрицы.

N = 4096 бит

N = 1К ∙4 бит

N = 512 ∙ 8 бит

Выходные буферы согласовывают нагрузочную способность памяти с нагрузочной способностью МС.

− разрешение выхода − управляет выходными буферами: если = 0, то буферы закрыты; если = 1, то буферы в Z − состоянии.

− выбор МС − этот сигнал открывает выходные буферы.

2. Время выборки адреса tв (или tва)

tв − это промежуток времени между поступлением адреса и появлением данных на выходе МС. tв ≈ (10 ÷ 100) мсек.

ППЗУ серии К556, КР556:

• технология ТТЛШ;

• быстродействие tв ≈ 10 мсек.;

• потребл. знач. мощность от источника питания + 5 В.

Тип ИМС	Емкость, бит	Тип выходного буфера
КР556РТ4 РТ5 РТ6 РТ7 РТ11 РТ12 РТ13 РТ14 РТ15 РТ16 РТ17 РТ18	256 х 4 512 х 8 2К х 8 2К х 8 256 х 4 1К х 4 1К х 4 2К х 4 2К х 4 8К х 4 512 х 8 2К х 8	ОК ОК ТС ОК ТС ОК ТС ОК ТС ТС ТС ТС

ОК − открытый коллектор; ТС − 3 состояния.

Условное графическое обозначение КР556РТ11 (рис. 1) и КР556РТ6 (рис.2 ):

РПЗУ серии К573 и КР573 (с УФ стиранием, выходы этих МС − ТС).

Тип ИМС	Емкость, бит	Напряжение питания, В
К573РФ1 РТ2 РТ3 РТ4 КР573РФ5 РТ6 РТ7 РТ9	1К х 8 2К х 8 4К х 16 8К х 8 2К х 8 8К х 8 32К х 8 128К х 8	+ 5, − 5, + 12 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5 + 5

Условное графическое обозначение КР573РФ5:

= 1, на D0 − Z-состояние;

= 0, на D0 − Z-данные.

МС оперативной памяти:

1. МС статических ОЗУ

2. МС динамических ОЗУ

В статических ОЗУ в качестве запоминающего устройства используются статические триггеры, построенные на транзисторах. Достоинства: простота управления, высокая помехоустойчивость, возможность бесконечно долгого хранения информации при наличии питания. Недостатки: малая информационная емкость, высокая потребляемая мощность от источника питания.

Статические ОЗУ применяются при небольшой требуемой емкости оперативной памяти (≈ несколько десятков Кбайт), используются в простых МПС (микроконтроллеры).

В динамических ОЗУ элементарная ячейка памяти представляет собой конденсатор, который записывает и хранит заряд.

R_ЗИ ≈ 10¹² Ом; C_ЗИ ≈ 1 ÷ 2 пФ; t_РАЗР ≈ 3 ÷ 4 мсек.

При каждом считывании такой ячейки конденсатор разряжается. Процесс восстановления называется регенерацией. Для регенерации применяется специальное устройство − контроллер регенерации динамического ОЗУ.

Достоинства:

1. простота конструкции;

2. малая мощность, потребляемая от источника питания;

3. невысокая стоимость.

Недостатки:

1. сложность управления;

2. высокий уровень помех.

Применение − когда требуется большая емкость.

МС с УФ стиранием имеют на корпусе окошко, через которое кристалл облучают ультрафиолетовым светом − при этом открытые транзисторы закрываются.

В МС с электрическим стиранием для стирания подаются импульсы тока.

Достоинство − возможность многократно стирать и записывать информацию. Недостаток − дороговизна.

К132 − ТТЛШ, К541 − И²Л, К537 (КР537) − КМОП:

1. характерно очень малое энергопотребление (I_ПОТ ≈ 10 мкА);

2. для резервирования питания подсоединяют гальваническую батарейку;

3. выходные буферы с ТС.

Существует 2 группы МС по методу выполнения линий ввода-вывода данных:

• с раздельными линиями ввода-вывода;

• с общими (совмещенными) линиями ввода-вывода данных.

Тип ИМС	Емкость, бит	Линии ввода-вывода
КР537РУ1 РУ2 РУ3 РУ6 КР537РУ8 РУ9 РУ10 РУ13 РУ14 РУ17	1К х 1 4К х 1 4К х 1 4К х 1 2К х 8 2К х 8 2К х 8 1К х 4 4К х 1 8К х 8	раздельные −−//−− −−//−− −−//−− общие −−//−− −−//−− −−//−− раздельные общие

Условное графическое обозначение КР537РУ3 (с раздельными линиями ввода-вывода):

− разрешение записи ( = 0 − запись; = 1 − чтение ).

= 0 − запись, = 1 − чтение.

		DI	DO	Режим работы
1 0 0	х 0 1	х DI х	Z Z DO	Хранение Запись Чтение

Условное графическое обозначение КР537РУ10 (с общими линиями ввода-вывода):

DIO − совмещенные линии могут работать на ввод и вывод данных.

− управление выходными буферами.

			DIO	Режим работы
1 0 0 0	х 0 1 1	х х 1 0	Z DI Z DO	Хранение Запись Чтение без выдачи Чтение с выдачей