После того как на адресной линии приблизительно оценена максимальная нагрузка, сравним ее с допустимой, определяемой характеристиками используемого микропроцессора. Например, для микропроцессора 8080 максимальная допустимая нагрузка на адресной линии в состоянии логического О есть 1,9 мА, а в состоянии логической 1-150 мкА. Сравнивая эти данные, видим, что в обоих случаях (при логических 1 и 0) рассчитанная нагрузка меньше допустимой.

Форма импульса на передающем конце кабеля

Искаженныйимпульс на приемном конце кабеля

Рис. 2.4. Небуферированный сигнал, передаваемый по длинному кабелю, может искажаться. Искажение может оказаться настолько значительным, что на приемном конце принимается ложный сигнал.

В приведенном примере микропроцессор в состоянии непосредственно управлять памятью и устройствами вывода. В более мощных системах он осуществить такое управление не сможет. Если нагрузка по току на адресных линиях превышает его возможности, возникает необходимость введения буферов. Однако при этом необходимо рассмотреть ряд дополнительных факторов.

Введение буфера адреса требует тот факт, что адресные линии рассчитывались на большую емкостную нагрузку. Примером емкостной нагрузки является кабель очень большой длины, иными словами - устройство вывода, подсоединенное к системе с помощью длинного кабеля. Подобная ситуация показана на рис. 2,3. Здесь для поддержания электрических характеристик сигнала перед его передачей по кабелю для адресных ли-НИИ необходим буфер. Причиной этого служит большая емкость, кабеля. При ограниченных возможностях по формированию тока, как показано на рис. 2.4, сигнал, получаемый на приемном конце кабеля, будет искажен.

Другим примером, где, возможно, необходимо буферирова-ние адреса, является система, в рамках которой адресные линии соединяются с различными платами. При этом микропроцессор монтируется на одной плате, а адресные линии проходят через

торцевой разъем и соединяются с другой платой в пределах одной системы. Подобная ситуация иллюстрируется схемой рис. 2.5. Такая система характеризуется очень высокой емкостной нагрузкой на отдельных линиях, проходящих через торцевые разъемы и заднюю поверхность основной платы.

В случае когда целесообразность буферирования сомнительна, полезно помнить простые правила. Используйте буферы адреса:

Плата

микропроцессора

Печатная плата 2

Печатная плата 3

Jbixofl адресных гтиний

. Адресные линии

Входы адресных линий

Рнс. 2.5. Блок-схема типичной системы, в которой адресные линии, начинаясь на одной печатной схеме, проходят на другую в пределах системы. Здесь необходимо использовать буферы адреса иа плате, откуда исходят адресные линии.

1) если нагрузка по току для любой адресной линии применяемого микропроцессора приблизительно равна или больше номинальной.

2) если адресные линии соединены с какой-либо схемой, расположенной вне платы, на которой генерируются соответствующие сигналы.

2.2.

Выбор требуемых буферов адреса

После решения вопроса о необходимости буферирования следует выбрать подходящие буферы. При выборе буферов необходимо проанализировать большое число факторов. При этом многие проектировщики имеют склонность к тем или иным устройствам. Ниже приводятся правила, которые могут помочь в решении этой задачи.

1. Используйте неинвертирующий буфер. Хотя это может по- казаться очевидным, тем не менее начинающие рабо!гать с мик-, ропроцессорными системами, до тех пор пока буфер не включен в схему, часто не предполагают, что он инвертирующий. (Для некоторых микропроцессорных систем при проектировании предполагается использование инвертирующих буферов адреса, так

ЧТО это правило не может быть строго обязательным.) В общем случае начинающий облегчит себе задачу, если будет использовать неинвертирующий буфер.

2. Используйте тот буфер, который по возможности обеспечивает все требуемые в системе значения выходной нагрузки. Если, например, в системе необходима выходная нагрузка в 18 мА на адресной линии, то используемый буфер должен обеспечить нагрузку 18 мА или более. Это будет способствовать снижению числа выводов в корпусе устройства. Если же используется буфер, обеспечивающий лишь часть требуемой нагрузки, то для реализации оставшейся нагрузки потребуется еще один буфер.

3. Убедитесь, что нагрузка по входу для выбранного буфера не превышает выходР1ую нагрузку адресной линии микропроцессора. Например, есд,и величина тока на входе буфера адреса при состоянии логического О составляет 2 мА, то микропроцессор не сможет управлять этим буфером, если его выходной ток менее 2 мА.

Позднее мы расширим этот набор правил. В качестве буферов адреса могут быть использованы, например, следующие устройства:

1. 7407 (схема со свободным коллектором).

2.-74LS367 шестивходовый буфер с тремя состояниями.

3. 74LS125 четырехвходовый буфер с тремя состояниями.

Кристаллы многих микропроцессоров имеют специальные интегральные схемы, предназначенные для буферирования адреса.

Ниже приводится пример, в котором в качестве буфера адреса будет использовано произвольно выбранное устройство 74LS367.

Буферирование адреса использовано для всех рассматриваемых адресных шин, хотя это не во всех случаях обязательно.

2.3. Адресная шина микропроцессора 8080

Рассмотрим проектирование адресной шины для микропроцессора 8080. Ниже будет показано назначение отдельных выводов и описаны конкретные устройства, используемые при построении буферов адреса (т. е. сделано допущение, что в системе необходимо буферирование адреса). Это позволит ознакомиться с использованием буферов адреса в реальной системе.

Приведенные на рис. 2.6 спецификации для адресных выводов микропроцессора 8080 показывают, что адресные выходы в состоянии логического О характеризуются током 1,9 мА, а в состоянии 1-током 150 мкА. Допустим, что управляемая система- имеет нагрузку в 3 мА при логическом О и 200 мкА - npii логической 1. Эти параметры выбраны с целью задания условий, при которых адресные выходы микропроцессора требуют, буферирования.

g +1 с g 03 о

g + о

1 - =

- Q Q >

со со

о т о

я §

g §

й о.

S 8 111

Явва

8 i

S S IS S

g-g § g g

> > > >

ga m

о > W

си а

о о

> >

03 о

со о

2 2 2

>>>°°-V/V/V/+ 11

и и и (О Ни

и (О У) М ф

>>>>>>

§8°.

та X СП я

й о ю S

>> >§р

S X S О)

и * * д я

я х Э

* * я га

М га я К *

§

<u CI. О

Q о m d и Q b!

1 Я ffi

X IS

CI Ч

§

& я

a.

Я л-

Использование буферов адреса

В качестве буферов адреса выберем устройства 74LS367. Со спецификациями этих устройств можно ознакомиться по технической документации. Некоторые из этих спецификаций приведены на рис. 2.7, откуда видно, что потребляемый на входе. 74LS367 ток равен 0,3 мА в состоянии логического О н 20 мкА в состоянии логической 1. Ток такой величины может быть -обеспечен на адресных выходах микропроцессора 8080, что иллюстрирует рис. 2.8.

Из спецификаций устройства 74LS367, приведенных на рис. 2.8, видно, что с выхода этого устройства поступает ток 2 мА в-состоянии логической 1 и 12 мА в состоянии логического 0. Этого более чем достаточно для выбранного применения. На рис. 2.9 показана полная адресная шина микропроцессора 8080 с подсоединенными буферами 74LS367.

Из рир. 2.9 видно, что выводы 15 и 1 устройства 74LS367 заземлены непосредственно. Соединение такого рода характерно для многих микропроцессорных систем, что позволяет открывать буферы с тремя состояниями. Однако в некоторых ситуациях при прямом доступе к памяти может возникнуть необходимость в блокировании буфера с тремя состояниями. Особенности прямого доступа к памяти пока не раскрыты, и поэтому данный аспект адресования будет рассмотрен позднее. Пока достаточно лишь понять, что в случае, когда выводы 15 и 1 устройства 74LS367 заземлены, или находятся в состоянии логического О, буферы с тремя состояниями разблокированы.

Далее из рис. 2.9 следует, что наименование сигналов меняются после прохождения адресных линий через буфер. При построении схемы системы очень важно, чтобы два различных сигнала никогда не назывались одинаковым именем. В приведенном примере адресные линии, исходящие из микропроцессора, обозначаются как Ао-Ais, а адресные линии на выходе устройства 74LS367 - соответственно как БАо-BA15. Это обозначение говорит о том, что адресные линии Ао-Ais буферированы. Однако важнее не выбор конкретного обозначения, а сам факт иного обозначения линий с различной величиной сигнала в пределах системы.

Важность хорошей документации трудно переоценить. Причина выбора единой всеобъемлющей системы обозначений становится ясной при проведении монтажа или поиска неисправностей. Монтаж Системы всегда затруднен, если из обозначений не ясно, какая линия должна соединяться с заданной точкой. Небольшие начальные затраты времени на введение удобных обозначений сигналов позволят проектировщику и другим специалистам, связанным с разработкой системы, сэкономить много времени позднее.

я га 2 & 5

S g.,g

с а о а,ГС о

- 3-

я S

5 (u 2 я g, в- * ю га

§ m м - о о

ef к = щ

я

!с S

s к в

5 2 я е

S я о 3

1йо S а а s к

, - .га м - <и

3 .ь

га к а Ж

< го

(я

4 £ . 3 3

ilii

винэсэис11

ЗИНЗЬУНЕ

<

<

cq 1

soq d

> f-t >

II 1: II

> > >

3 z:

§2

.0 о Ю I-

II ш

>i6

>4

>> О

Для условий, определяемых как минимальное и максимальное, используйте значение, являющееся стандартным.

в) Все типовые значения даны для Vcc=5B, Та=25°С. SN54S/SN74S SN54/SN74 и -18 мА для SN54LS7SN74LS,

с ,/, 9,, °Р® ° закорачивать следует не более одного выхода; для SN54LS/SN74LS и SN54S7SN74S продолжительность закорачивания не должна превышать одной секунды.