Космонавтика  Конструирование интегральных микросхем 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 [ 96 ] 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

перехода или начало подпрограммы. Изменение порядка следования команд возможно в пределах одной страницы (тогда содержимое регистра страниц не меняется) и с переходом на другую страницу. В последнем случае в регистр страниц вводится новое значение из буфера страницы, содержимое которого предварительно изменяется специальной командой.

При выполнении команды Обращение к подпрограмме* одновременно с записью нового значения адреса первой команды подпрограммы в счетчик команд и регистр страниц сохраняется их старое значение, к которому осуществляется возврат прерванной программы после выполнения подпрограммы. Счетчик команд сохраняется в регистре возврата, а регистр страницы - в буфере страницы. Выполнение команд условного перехода и обращения к подпрограмме происходит при условии, что флаг состояния установлен в Ь.

Структура адресации внутреннего ОЗУ данных ОМЭВМ также страничная. ОЗУ емкостью 64X4 бит разбито на четыре страницы, в каждой из которой хранится щестнадцать 4-разрядных слов. Адрес страницы задается 2-разрядныч регистром X, адрес слова в странице задается регистром Y. Содержимое регистра X .может быть изменено с помощью специальных команд адресации регистра X.

В соответствии с адресом команды, поступающим на виещнее ЗУ команд через порты РА и PC, выбранная команда через входы INS поступает в регистр команд, где и хранится в течение всего цикла выполнения команды. Имеется четыре формата команд, и все команды однобайтовые (8-разрядные). Код операции, заин\1ающий в зависимости от формата команды от 2 до 8 бит, поступает на де-гнифратор команд, который в соответствии с выполняемой командой формирует комплекс управляющих сигналов, поступающих в различные узлы микросхемы. Арифметические и логические операции над поступающили! операндами выполняет 4-разрядиое АЛУ. Операндами может быть содержимое входного 4-разрядного порта, поля константы выполняемой команды, аккумулятора, регистра Y или ячейки ОЗУ данных. Результат операции поступает в акк\мулятор или регистр Y. Выбор источников операндов и приемников результата определяется соответствующими управляющими сигналами, формируемыми дешифратором команд в зависимости от выполняемой команды. Одновременно АЛУ формирует признаки переноса и результата сравнен.чя, которые направляются в схему состояния и в дальнейшем определяют ход выполнения программы условный переход или обращение к подпрограмме. Содержимое схемы состояния (флаг состояния) запоминается в фиксаторе состояния и по команде вывода одновременно с содержимым аккумулятора через регистр Q поступает на выходной порт Q микросхемы (вывот QSL).

Установка триггера признака подпрограммы CL схемы состояния осуществляется командой Обращение к подпрограмме Прн этом разрешается запомииапне адреса возврата и блокируется переход к другим подпрограммам. Сброс триггера CL происходит при возвращении в основную программу.

Выходной 13-разрядный порт R выводит содержимое регистра R, каждый разряд которого может быть предварительно установлен и сброшен сиециэльиой командой. Адресация каждого разряда регистра R осуществляется регистром У. Индивидуальное программирование каждого разряда порта R позволяет эффективно использовать этот порт для управления периферийными устройствами различного назначения.

19-300 289




-9Ъ\

Рис. 3.68. Подключение кварце- Рис. 3.69. Подключение RC-цепи вого резонатора к выводам так- к выводам тактового генера-тового генератора тора

Таблица 3,74

Номер выЕодэ

Обозначение

Нашачение

2, 1, 47-44

РС6-PC!

Программный счетчик

3-10

INS1-INS8

Команда

11-14

D1-D4

Шина данных

-9 В

RESET

Установка

17-20

Р.Л1-Р.\4

Шииа адреса страницы

Gi\D

Общий

23, 28. 27. 26, 24

QSL, Q1-Q4

Выходной порт Q

CLKO

Выход ГТИ

CLKI

Вход ГТИ

31-43

RO-R12

Управляющий порт R

Общий

В качестве тактового leneparopa для ОМЭВМ может использоваться как внещинй генератор, подключаемый ко входу CLKI Вход ГТИ , так и внутренний, частота которого задается с помощью кварцевого резонатора или RC-цепи, подключаемых к выводам CLKI и CLKO. Примеры подключения кварцевого резонатора и RC-цепи к выводам генератора микросхемы приведены соответственно аа рис. 3.68 и 3.69. Диапазон рабочей частоты 100...300 кГц. Назиачеиие выводов КМ1814ВЕЗ приведено в табл. 3.74.

3.9.2. Однокристальные микроЭВМ серии КМ1816

Микросхемы серии КМ1816 - КР1816ВЕ35, КМ1816ВГ48, КР1816ВЕ49 - выполнены по п-МОП-технологии и представляю? собой серию однокристальных 8-разрядных микроЭВМ. Каждая из



схем является практически законченной системой управления и содержит на кристалле центральное процессорное устройство, ОЗУ дан-рых, многоканальный интерфейс ввода/вывода, тактовый генератор, схему прерывания и устройство синхронизации. В микросхемах KM18I6BE48 и КР1816ВЕ49 ПЗУ программ реализовано внутри кристаллов, а в микросхеме KP18I6BE35 - спомощью внешнего ЗУ. Характеристики ОМЭВМ серии КМ 1816 приведены в табл. 3.73. В микросхеме KM1S16BE48 ПЗУ программ выполнено в виде репрограм-мируемого ПЗУ с электрической записью и ультрафиолетовым стиранием.

В каждой ОМЭВМ предусмотрена возможность расширения памяти программ до 4К байт, памяти данных до 384 байт и увеличения числа линий ввода/вывода за счет подключения внешних микросхем ЗУ и интерфейсов ввода/вывода серии КР580.

Система команд ОМЭВМ содержит 96 команд, из них 68 - однобайтовые. За один машитшый цикл выполняются 53 команды, аа ;за машинных цикла - 43. Время машинного цикла составляет ISTfLK; Де TcLK -период частоты тактового генератора. Однокристальная микроэвм работает как от внешнего генератора, так и от внутреннего, тактовая частота которого (oжeт задаваться кварцевым резонатором или ЕС-контуром. Диапазон рабочей частоты 1...6МГЦ. Структурная схема КАП816ВЕ48 приведена иа рис. 3.70.

Арифметическо-логическое устройство - паралле,1ьное 8-разрядное устройство, позволяющее выполнять арифметические, логические операции и операции сдвига над данными, представтенными в двоичном или двоично-десятичиом коде.

Устройство управления и синхронизации, состоящее из генератора и формирователей внутренних тактовых сигналов и сигналов состояний, вырабатывает комплекс управляющих сигналов, обеспечивающих определенные режимы работы микроЭВ.М (программирование, пошаговый режим) и выполнение всех команд. Схема условных переходов формирует управляющие сигналы, необходимые для ветвления программы при реализации команд условных переходов. Значения признаков переходов устанавливаются как программно, так и аппаратно.

Блок программной памяти состоит из ПЗУ (для мчкросхем КМ1816ВЕ48. KPI816BE49), счетчика команд, регистра и дешифратора адреса ПЗУ, регистра команд и дешифратора команд.

Двенадцатиразрядный счетчик команд (СК) формирует текущий адрес команды в программной памяти. Содержимое СК увелттчивает-ся иа 1 после выборки каждого байта команды. При выполнении команд условных, безусловных переходов, вызова подпрограмм и прерываний содерясимое СК может быть полностью заменено. Старший разряд СК изменяется только программно. Счетчик команд разбит на две части: разряды О-7 - младшая часть СК, разряды 8-11 - старшая. При использовании внешнего ПЗУ младшая часть СК заполняется через порт РО, а старшая - через порт Р2 (Р20-Р23). Регистр команд предназначен для записи и хранения кодов команд, передаваемых через внутреннюю шину с выхода ППЗУ или из порта РО при внешнем ЗУ.

Дешифратор команд представляет собой программируемую логическую матрицу, иа вход которой поступает код команды, а с выхода снимаются управляющие сигналы, выполняющтте эту команду. Оперативное ЗУ данных с организацией 64X8 бит условно разбито иа

19* 291



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 [ 96 ] 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165