МикроЭВМ на базе микропроцессорного комплекта КР580.
Разработка структуры микроЭВМ на базе микропроцессорного комплекта КР580, как и на базе МПК других серий, требует решения следующих основных задач: определение состава интерфейсных устройств ввода – вывода; определение состава памяти; разработка системы адресации и внутреннего интерфейса микроЭВМ; обеспечение допустимой нагрузочной способности компонентов и микроЭВМ.
В качестве интерфейсных устройств ввода – вывода используются: многофункциональные буферные регистры КП580ИР82 и КР580ИР83, шинные формирователи КР580ВА86 и КР580ВА87, программируемое устройство ввода-вывода параллельной информации КР580ВВ55, универсальный синхронно-асинхронный программируемый приемо-передатчик КР580ВВ51, а также, элементы, выполненные на стандартах ТТЛ-схемах малой и средней степени интеграции. Из этого списка наибольшими функциональными возможностями обладают микросхемы КР5820ВВ55 и КР580ВВ51, что объясняется их программируемостью и наличием сравнительно большого числа управляющих линий.
Микросхема КР580ВВ55 представляет собой программируемое устройство, используемое ввода – вывода параллельной информации. Схема позволяет осуществлять обмен 8-разрядными данными по трем каналам. Направление обмена и режим работы для каждого канала задается программно. Каналы служат для передачи данных и управляющих сигналов.
Микросхему КР 580ВВ51 можно применять для организации двунаправленного обмена данными в последовательном коде между микроЭВМ и внешними устройствами. В качестве внешних устройств используются клавиатура, цифровой или телевизионный дисплей, цифропечатающие устройства, графопостроителя и г.д. Обмен информацией с подобными устройствами осуществляется по одному каналу, на входе и выходе которого устанавливают приемопередатчик КР580ВВ51, работающий в режимах приема и передачи информации. Обмен информацией с микроЭВМ осуществляется по 8-разрядной двунаправленной магистрали данных. Приемопередатчик может быть программно установлен в один из пяти режимов работы: асинхронная передача; асинхронный прием; синхронная передача; синхронный прием данных с внутренней синхронизацией.
Скорость обмена информации с внешними устройствами в синхронном режиме – 56000 бит/с, в асинхронном – 9600 бит/с. Длина передаваемых символов 5…8 разрядов.
При передаче информации схема преобразует данные в параллельном коде и в последовательность символов со служебной информацией и выдает ее в канал с различной (программно задаваемой) скоростью. В зависимости от режима работы (синхронный или асинхронный) служебная информация, добавляемая схемой к последовательности данных, будет различна.
При приеме информации схема получает последовательность символов со служебной информацией по каналу связи, выделяет данные, преобразует их в параллельное 8-разрядное слово и передает их в микроЭВМ.
Для проверки правильности передачи данных используется одна их двух проверок на признак честности или нечестности.
Многофункциональные буферные регистры КР580ИР82/83 используется для сопряжения системной шины с устройствами ввода – вывода в случаях, когда от интерфейса устройств ввода – вывода требуется только промежуточное запоминание вводимых или выводимых данных.
Основное назначение шинных формирователей КР580ВА86 и КР580ВА87, которые вообще не имеют внутренней памяти, связано с их большой нагрузочной способностью и возможностью сопряжения однонаправленных входной и выходной шин с двунаправленной системной шиной.
При создании микроЭВМ на базе микропроцессорного комплекта КР580 могут использоваться различные оперативные, постоянные и полупостоянные устройства памяти. Эти ЗУ могут отличаться емкостью, способом оргназации, временными характеристиками, числом входов выборки кристалла, составом управляющих входов и некоторыми другими параметрами. Одни из них непосредственно сопрягаются с шиной данных микроЭВМ, другие требуют дополнительных буферных элементов. Поэтому задача выбора БИС ЗУ для микроЭВМ требует учета всех перечисленных факторов.
При необходимости введения режима прерываний используется программируемый блок приоритетного прерывания. Микросхема КР580ВН59 является многофункциональным программируемым устройством, обеспечивающим выполнения режима прерывания программ. Схема имеет восемь уровней запросов прерывания. Можно расширить число уровней запросов прерывания до 64 за счет применения девяти схем КР580ВН59, одна из который является ведущей, а восемь остальных – ведомыми. Схемы выборки различных приоритетов могут быть установлены отдельно как для ведущей, так и для ведомых схем. Существует четыре типа обслуживания сигналов запроса на прерывание, устанавливаемых для схемы КР580ВН59 программно.
При одновременном поступлении импульсов на запрос прерывания схема определяет приоритетный уровень запроса, выполняет прерывание текущей программы обслуживания прерывания по входу запроса с более высоким приоритетом.
Для организации прямого доступа к памяти используется программируемое устройство прямого доступа к памяти (Кр580ВТ57). Устройство представляет собой четырехканальный программируемый контролер и позволяет осуществлять двунаправленный обмен массивами данных емкостью до 16К байт между ЗУ и любым и четырех внешних устройств без участия микропроцессорной БИС. При одновременном поступлении запросов от нескольких внешних устройств программируемая логика схемы позволяет выбирать наивысший по приоритету канал прямого доступа к памяти. Направление обмена данными, а также режим работы устройства задаются с помощью программы ее начальной установки.
Разработка системы адресации и внутреннего интерфейса микроЭВМ сводится главным образом к решению задачи выбора способа обращения к устройствам памяти в ввода – вывода и к присвоению адресов. Возможны два способа обращения: с использованием слова признаков текущего машинного цикла и с разделением адресов между запоминающими устройствами и устройствами ввода – вывода. В первом случае ячейка памяти и устройство ввода – вывода могут иметь одинаковые адреса, а выбор устройства памяти или ввода – вывода осуществляется с помощью определенных разрядов слова признаков машинного цикла. Это слово должно быть выделено с шины данных в начале каждого машинного цикла и записано в специальный регистр.
Во втором случае одна из адресных линий выделяется для указаний типа операции (обращение к памяти или ввод – вывод). Этот способ уменьшает объем адресуемой памяти в 2 раза, однако позволяет исключить регистр слова признаков текущего цикла. Если рассматривать внутренний интерфейс микроЭВМ как совокупность шин данных, адресной и управления, то использование слова признаков увеличивает число управляющих сигналов, это упрощает системную организацию микроЭВМ. Второй способ обращения можно представить как перевод одной (или более) адресной линии из адресной шины в шину управления.
Вопрос присвоения адресов должен решаться с учетом разрядности адресных шин устройств и числа входов выборки кристаллов, в том числе прямых и инверсных. Лишь в простейших случаях решение этой задачи не связано с введением дополнительных логических элементов.
Электрическое сопряжение компонентов микроЭВМ должно производится исходя из нагрузочной способности. Основную нагрузку обычно несет шина адресных данных МП. В микроЭВМ на основе микропроцессорного комплекта серии КП580 для увеличения ее нагрузочной способности чаще всего используется шинные формирователи (КП580ВА86/87).