Особенности магистрали ISA.
Магистраль ISA относится к демультиплексированным, (то есть имеющим раздельные шины адреса и данных)16-разряд-ным системным магистралям среднего быстродействия. Обмен осуществляется 8- или 16-разрядными данными. На магистрали реализован раздельный доступ к памяти компьютера и устройствам ввода/вывода (для этого имеются специальные сигналы). Максимальный объем адресуемой памяти составляет 16 Мбайт (24 адресных линии). Максимальное адресное пространство для устройств ввода/вывода - 64 Кбайта (16 адресных линий). Магистраль поддерживает регенерацию динамической памяти, радиальные прерывания и прямой доступ к памяти. Допускается также захват магистрали. Назначение контактов разъёма представлено в таблице 1 (здесь знак минус перед названием сигнала означает, что активный уровень сигнала - логический нуль)
Таблица 1 - Назначение контактов разъема ISA.
| Контакт | Цепь | I/O | Контакт | Цепь | I/O |
| A1 | -I/O CH CK | I | B1 | GND | - |
| A2 | SD7 | I/O | B2 | RESET DRV | O |
| A3 | SD6 | I/O | B3 | +5 В | - |
| A4 | SD5 | I/O | B4 | IRQ9 (IRQ2) | I |
| A5 | SD4 | I/O | B5 | -5 В | - |
| Контакт | Цепь | I/O | Контакт | Цепь | I/O |
| A6 | SD3 | I/O | B6 | DRQ2 | I |
| A7 | SD2 | I/O | B7 | -12 В | - |
| A8 | SD1 | I/O | B8 | 0WS | I |
| A9 | SD0 | I/O | B9 | +12 В | - |
| A10 | I/O CH RDY | I | B10 | GND | - |
| A11 | AEN | O | B11 | -SMEMW | O |
| A12 | SA19 | I/O | B12 | -SMEMR | O |
| A13 | SA18 | I/O | B13 | -IOW | I/O |
| A14 | SA17 | I/O | B14 | -IOR | I/O |
| A15 | SA16 | I/O | B15 | -DACK3 | O |
| A16 | SA15 | I/O | B16 | DRQ3 | I |
| A17 | SA14 | I/O | B17 | -DACK1 | O |
| A18 | SA13 | I/O | B18 | DRQ1 | I |
| A19 | SA12 | I/O | B19 | -REFRESH | I/O |
| A20 | SA11 | I/O | B20 | SYSCLK | O |
| A21 | SA10 | I/O | B21 | IRQ7 | I |
| A22 | SA9 | I/O | B22 | IRQ6 | I |
| A23 | SA8 | I/O | B22 | IRQ5 | I |
| Контакт | Цепь | I/O | Контакт | Цепь | I/O |
| A24 | SA7 | I/O | B24 | IR4 | I |
| A25 | SA6 | I/O | B25 | IR3 | O |
| A26 | SA5 | I/O | B26 | -DACK2 | O |
| A27 | SA4 | I/O | B27 | T/C | O |
| A28 | SA3 | I/O | B28 | BALE | - |
| A29 | SA2 | I/O | B29 | +5 В | O |
| A30 | SA1 | I/O | B30 | OSC | - |
| A31 | SA0 | I/O | B31 | GND | - |
| C1 | -SBHE | I/O | D1 | -MEM CS16 | I |
| C2 | LA23 | I/O | D2 | -I/O CS16 | I |
| C3 | LA22 | I/O | D3 | IRQ10 | I |
| C4 | LA21 | I/O | D4 | IRQ11 | I |
| C5 | LA20 | I/O | D5 | IRQ12 | I |
| C6 | LA19 | I/O | D6 | IRQ15 | I |
| C7 | LA18 | I/O | D7 | IRQ14 | I |
| C8 | LA17 | I/O | D8 | -DACK0 | O |
| C9 | -MEMR | I/O | D9 | DRQ0 | I |
| C10 | -MEM | I/O | D10 | -DACK5 | O |
| C11 | SD8 | I/O | D11 | DRQ5 | I |
| C12 | SD9 | I/O | D12 | -DACK6 | O |
| C13 | SD10 | I/O | D13 | DRQ6 | I |
| C14 | SD11 | I/O | D14 | -DACK7 | O |
| C15 | SD12 | I/O | D15 | DRQ7 | I |
| C16 | SD13 | I/O | D16 | +5 В | - |
| C17 | SD14 | I/O | D17 | -MASTER | I |
| C18 | SD15 | I/O | D18 | GND | - |
В магистрали ISA используется положительная логика на шинах адреса и данных, то есть единице соответствует высокий уровень напряжения, а нулю - низкий На магистрали присутствуют четыре напряжения питания: +5 В, -5 В, +12 В, -12 В, которые могут использоваться платами расширения.
В адресах ввода/вывода магистрали ISA имеются резервные адреса, это адреса с 360 по 36F (адреса даны в 16 - ричном коде). Поэтому адресацию к блоку управления и микросхемам внутри блока целесообразно построить с использованием этих адресов.
3.2 Выбор элементной базы
Для организации независимой конфигурации последовательного сканирования электроакустических преобразователей, как в приемных, так и в передающих каналах с сохранением параметров применены микросхемы статического запоминающего устройства небольшой ёмкости серии К531 на основе ТТЛШ - элементов. Тип микросхемы К531 РУ8П.
Электрические параметры и назначение выводов.
Информационная ёмкость 64 бит
Организация 16 слов * 4 разряда
Время выборки адреса Не более 35 нс (при 25° С)
Напряжение питания 5 В ± 5%
Потребляемая мощность Не более 580 мВт
Диапазон температур - 10...+ 70°С
Выход Три состояния
Совместимость по входу и выходу С ТТЛ-схемами
Тип корпуса Пластмассовый, 201.16 - 16
К531РУ8П
| 1 | A0A1A2A3 | RAM | DO0DO1DO2DO3 |
| 15 | 5 | ||
| 14 | |||
| 13 | |||
| 7 | |||
| 4 | DI0DI1DI2DI3 | ||
| 6 | |||
| 10 | 9 | ||
| 12 | |||
| 2 | CSWR/RD | 11 | |
| 3 |
Рисунок 11 - УГО микросхема К531РУ8П.
Таблица 2 - Таблица истинности микросхемы К531РУ8П.
| CS | WR/RD | A0 A3 | DI0 DI3 | DO0 DO3 | Режим работы |
| 1000 | X001 | XAAA | X01X | RRRДанные в прямом коде | ХранениеЗапись 0Запись 1Считывание |
Таблица 3 - Назначение выводов микросхемы К531РУ8П.
| Выводы | Назначение | Обозначение |
| 1, 15, 14, 134, 6, 10, 125, 7, 9, 1123168 | Адресные входыВходы данныхВыходы данныхВыбор микросхемыСигнал запись - считываниеНапряжение питанияОбщий | A0 A3DI0 DI3DO0 DO3CSWR/RDUсс0 В |
Для организации управления записью/чтением данных в статическое запоминающее устройство и управлением сканированием электроакустическими каналами применены микросхемы серии К1533.
Технические характеристики микросхем серии К1533
Стандартные ТТЛ входные выходные уровни сигналов
Напряжение питания 5,0 В ± 10%
Задержка на вентиль 4 нс
Мощность потребления на вентиль 1 мВт
Тактовая частота до70 МГц
Выходной ток нагрузки низкого уровня до 24 мА
Выходной ток нагрузки высокого уровня до -15 мА
Гарантированные статические и динамические характеристики при ёмкости нагрузки 50 пФ в диапазоне температур от.-10°С до +70°С и напряжении питания 5 В ± 10%
Устойчивость к статическому электричеству до 200 В
Широкий набор типономиналов микросхем.
3.3 Описание работы блока управления
Блок управления должен работать в трёх режимах:
-первый режим - режим обмена данными между системным блоком и блоком управления по системной магистрали ISA;
-второй режим - режим автономной работы и управлением сканированием электроакустическими каналами;
-третий режим - режим многократной работы любого канала.
Для выборки адреса в ОЗУ применен двоичный счетчик D6 К1533ИЕ7.
К1533ИЕ7
| D0123 | CT16 | Q0123 |
| 15 | 3 | |
| 1 | ||
| 10 | 2 | |
| 9 | ||
| 6 | ||
| 11 | ||
| L | 7 | |
| 5 | ||
| 4 | CU | |
| CD | PUPD | 12 |
| 14 | 13 | |
| R |
Рисунок 12 - УГО микросхема К1533ИЕ7.
Счётчик К1533 ИЕ7 это счетчик с расщепленным тактовым сигналом, функция тактового сигнала
C = ( U V U ) * C = Cu V CD,
где C (Clock) - тактовый сигнал, Cu = U * C, CD = U * C (U - Up - сложение, D - Down - вычитание)
Функция переполнения счетчика Pu, P D будет следующяя:
Pu = Cu * Π Qr, PD * Π Qr,
где Pu - перенос, PD - заём.
Чтобы иметь возможность управления любым количеством каналов (от 1 до 64) и организации цикличности сканирования в схеме предусмотрена загрузка счетчика числом равным числу электроакустических каналов и хранением этого числа в буферном регистре данных выполненного на микросхеме D2 К1533ТМ8.
К1533ТМ8
| 4 | D0123 | TT | Q0123 | 2 |
| 5 | 3 | |||
| 12 | 7 | |||
| 13 | 6 | |||
| 10 | ||||
| 9 | C | 11 | ||
| 15 | ||||
| 1 | R | 14 |
Рисунок 13 - УГО микросхема К1533ТМ8.
Функция перехода регистра памяти ТМ8
Qr = (Dr dH * Qr dH) * R
Тактирование счетчика производится сигналом, поступающего со схемы формирования временных интервалов каждого электроакустического канала через схему ИЛИ, выполненную на диодах. Временные интервалы в каналах по длительности равны времени прохождения ультразвука в зоне контроля от излучающего до приёмного пьезопреобразователя и задаются таймером (в каждом канале свой таймер). Таким образом, осуществляется автоматическая синхронизация сканированием электроакустическими каналами.
Для независимой адресации по магистрали ISA и от счетчика адреса используется мультиплексоры с Z состоянием выхода D8,D9,D16 К1533КП11
К1533КП11
| 2 | DI0001 | MUX | ^DO0123 |
| 3 | |||
| 4 | |||
| 5 | DI1011 | ||
| 6 | |||
| 7 | |||
| 11 | DI2021 | ||
| 10 | |||
| 9 | |||
| 14 | DI3031 | ||
| 13 | |||
| 12 | |||
| 1 | A | ||
| 15 | OE |
Рисунок 14 - УГО микросхема К1533КП11.
Мультиплексор 4 - разрядный 2 → 1 с выходами
DIj0A * Dij1A при OE = 0
Doj = Z - состояние при OE = 1
где j = 0,1,2,3
Переключение адресации осуществляется по входу "А" мультиплексора сигналом выборки от дешифратора адреса, D1, D4, D6, выполненного на микросхемах К1533 ЛН1, К1533 ЛА2, К1533 ИД3. УГО, перечисленных микросхем, приведены на следующих рисунках: