Универсальный одноплатный контроллер на однокристальной ЭВМ (стр. 2 из 4)

блок системной магистрали, связывающий внутреннюю магистраль однокристального микропроцессора с внешней, управляющий усилителями приема и передачи информации на совмещенные выводы адресов и данных;

схема тактирования, обеспечивающая синхронизацию работы внутренних блоков микропроцессора.

Система команд, реализованная в ПЛМ блока микропрограммного управления микропроцессора К1801BM1, совпадает с системой команд наиболее распространенных отечественных мини- и ОЭВМ типа «Электроника 60» (ДВК-2. 3, 4 и т.п.) и практически аналогична принятой для компьютеров серии DEC. Предусмотрен также ряд специальных команд, предназначенных для работы с системным ПЗУ К1801РЕ1.

Общие характеристики ОЭВМ МК35 представлены в таблице 1.

табл. 1

Представление чисел	В дополнительном коде с фиксированной запятой
Виды команд	Безадресные, одноадресные, двухадресные
Виды адресации	Регистровая, регистровая косвенная, автоинкрементная, автоинкрементная косвенная, автодекрементная, автодекрементная косвенная, индексная, индексная косвенная
Количество регистров общего значения	8
Количество уровней прерывания	4
Тип системной магистрали	Q-bus (МПИ, ОСТ 11.305.903-80)
Адресное пространство, Кб	64
Тактовая частота, МГц	До 5
Максимальное быстродействие при выполнении регистровых операций, оп./с	До 500000
Потребляемая мощность, Вт	Не более 1
Напряжение питания, В	+5 ( ±5% )
Уровни сигналов, В: «лог.0»(активный уровень)	Менее 0,5
«лог.1»	Более 2,4
Нагрузочная способность по току, мА	3,2
Емкость нагрузки, пФ	До 100
Технология изготовления	N-МОП
Конструкция	Плананарный металлокерамический корпус с 42 выводами

Анализ основных признаков МК серии 1816 показывает, что МК 48 и МК 51 целесообразно использовать на этапе опытно-конструкторской разработки и отладки систем, а также в малосерийных изделиях. Однокристальное ЭВМ МК49 имеет масочное ПЗУ программ, и поэтому его следует применять в крупно-серийных изделиях. ОЭВМ, в которых нет резидентной памяти программ, используют, как правило, не в конечных изделиях, а в автономных отладочных устройствах и многофункциональных программируемых контроллерах, где в качестве программ и данных используются внешние БИС и имеются средства загрузки программ.

2.4. СМ 1800.

Однокристальные ЭВМ на основе 16-разрядного микропроцессора типа К1810ВМ86 представлены следующими сериями ЕС 1840, ЕС 1841, ЕС 1842, «Искра 1030», «Искра 1030М», «Нейрон И9.66» и относятся к классу 16 разрядных. В них получил дальнейшее развитие программно-модульный принцип, реализованный в моделях семейства СМ 1800. Они обеспечивали повышение средней производительности в 8-10 раз по сравнению с моделями СМ 1800 (до 170 тыс. оп./с.). Был значительно увеличен объем оперативной и внешней памяти. Схемотехнические решения позволяли адресовать до 16 Мбайт оперативной памяти. Для обнаружения ошибок в модулях памяти применялись средства коррекции ошибок по коду Хемминга.

Значительно были расширены возможности организации внешней памяти на дисках. Наряду с гибкими мини-дисками (диаметром 133 мм) применялись жесткие диски типа «винчестер» емкостью 14 … 160 Мбайт, что позволяло строить достаточно мощные базы данных. В составе периферийных устройств использовались дисплеи, печатающие устройства матричного типа и типа «ромашка».

Операционные системы обеспечивали построение как систем реального времени, так и инструментальных и давали возможность применения пользователями большого числа пакетов прикладных программ на базе операционных систем СР/М-86 и MSDOS.

универсальная 16-разрядная ОЭВМ СМ1810 предназначена в основном для применения в ГПС и АСУ ТП, САПР, в локальных и открытых сетях, в контроллерах для встраивания в оборудование, в оргсистемах и в сферах обслуживания. Структура СМ1810 базируется на расширении магистрально-модульной структуры 8 разрядных моделей СМ1800 и обеспечении аппаратной и программной совместимости с ними. Это позволяет использовать в СМ1810 средства передачи данных, УСО и другие устройства, разработанные для СМ1800. модуль центрального процессора МЦП-16 является основным компонентом СМ1810, обрабатывает логическую и арифметическую информацию, выполнен с применением БИС серии К1810 и обеспечивает формирование интерфейсов И41, ИРПР-М, С2. В составе модуля двухвходовое ОЗУ объемом 256 Кбайт с коррекцией ошибок, перепрограммируемое ПЗУ объемом до 64Кбайт, таймер, БИС ввода-вывода и разъем для подключения БИС арифметического сопроцессора. Модуль МЦП-16 обеспечивает непосредственное подключение ПУ, печатающих устройств и дисплея, не занимая интерфейса И41, а в случае автономного применения может выполнять функции локальной микроЭВМ

ОЭВМ СМ1814 представляет собой вариант СМ1810 для использования в промышленных производствах с ограниченным доступом обслуживающего персонала, главным образом в локальных технологических сетях, ГСП, АСУ ТП. В СМ1814 могут входить все модули, блоки расширения модульные источники питания и кроссы из состава СМ1810, включая периферийные устройства (дисплей, печатающее устройство с интерфейсами ИРПС/С2). ОЭВМ СМ1814 содержит в основном УСО в промышленном исполнении, блок ввода сигналов низкого уровня, термометров сопротивлений и термопар СМ9306 и блок формирования поправки СМ3907. ЭВМ СМ1814 используется без НМД. Все программное обеспечение содержится в ППЗУ модуля МЦП-16 и в модулях репрограммируемой памяти МППЗ или загружается по каналам связи в ОЗУ. Функционирование СМ8141 в реальном времени поддерживается операционной системой ОС СРП-1810.

3.Описание схемы электрической структурной

Рассмотрим работу универсального одноплатного микроконтроллера на однокристальной ЭВМ на основе схемы электрической структурной, показанной в графической части лист 2 Э1.

Микроконтроллер состоит из следующих узлов:

— однокристальной ЭВМ со схемой внешнего тактового генератора и схемой формирования сигнала «сброс»;

— регистра-защелки младшего байта адреса внешнего запоминающего устройства;

— памяти программ, объемом 4 Кбайта;

— памяти данных, объемом 1 Кбайт со страничной адресацией 256 байт на страницу и схемой выбора ОЗУ;

— схемы управления записью-чтением внешних устройств;

— адаптера параллельного интерфейса со схемами приемника и передатчика по стандарту ИРПС;

— трехканального таймера;

— контроллера клавиатуры и индикации;

— схемы прерываний.

Тактовый генератор вырабатывает синхронизирующие импульсы тактовой частоты, которые позволяют синхронизировать работу ЭВМ и остальных узлов микроконтроллера. Кварцевый резонатор, вырабатываемый опорную частоту синхронизации, подключается к выводам Х1 и Х2. Х1 является входом, а Х2 – выходом генератора, способного работать в диапазоне частот от 1 до 6 МГц.

Схема формирования сигнала сброс обеспечивает правильную последовательность сброса периферийных БИС и ОЭВМ. Сигнал сброс производит следующие действия: сбрасывает счетчик команд и указатель стека; устанавливает порт BUSв высокоимпедансное состояние, а порты Р1 и Р2 – на режим ввода; выбирает банк регистров 0 и банк памяти 0; запрещает прерывания; останавливает таймер и выдачу синхросигнала на вывод Т0; сбрасывает флаг переполнения таймера и флаг пользователя.

Регистр-защелка фиксирует байт адреса внешнего ЗУ, передаваемый по шине данных. Подключение БИС памяти программ и данных особенностей не имеет. Логическая схема условных переходов МК позволяет программе проверять не только признаки , но и условия, внешние по отношению к МК. По командам условного перехода в случае удовлетворения проверяемого условия в счетчик команд из второго байта команды загружается адрес перехода.

Линия запроса прерывания от внешнего источника проверяется каждый машинный цикл во время действия сигнала САВП. При обработки прерывания, как и при вызове подпрограмм содержимое счетчика команд и старшей тетрады ССП сохраняется в стеке.

Порт ввода/вывода BUS представляет собой двунаправленный буфер с тремя состояниями и предназначен для побайтного ввода, вывода или ввода/вывода информации.

4.Выбор элементной базы

Для создания схемы электрической принципиальной универсального одноплатного микроконтроллера в курсовом проекте используются интегральные микросхемы серий КР1816, КР580, КР573. Серия КР580 представлена микросхемами, имеющими большое функциональное значение в схеме электрической принципиальной центрального процессора.