Смекни!
smekni.com

Створення мікропроцесорної системи обробки інформації (стр. 3 из 5)

Рис.5 - Схема підключення процесорного блоку

2.2 Розробка блоку пам’яті (ОЗП і ПЗП)

Ісходні дані:

Кількість комірок зовнішнього ОЗП NОЗУ - 2К×8

Вхідні струми:

при логічному 0, IIL - 1,6 мА

при логічній 1, IIH - 0,1 мА

Вхідна ємкість логічних схем навантаження, СI - 5 пФ

Монтажні ємкості усіх ланцюгів (См = 20 пФ).

Згідно завдання кількість комірок ОЗП складає NОЗУ.

Розрядність ОЗП nОЗУ повинна відповідати розрядності обробки даних ЦП.

Інформаційна ємкість СОЗУ визначається по формулі:


У якості мікросхеми ОЗП виберемо К537РУ10.

Необхідна швидкодія ОЗП визначається по тимчасовим діаграмам ЦП. Для МК ATmega128 тривалість циклу запису (зчитування) tС равно 2ТМТ, де ТМТ - тривалість машинного такту.

При частоті кварцевого резонатора fтг = 9 МГц тривалість tС дорівнює:

Тривалість циклу мікросхеми пам’яті tcy повинна задовольняти нерівності:

Мікросхему ОЗП виберемо К537РУ10, тому що вона ідеально підходить і не створює збитковості для даного випадку. Для цієї мікросхеми пам’яті ємкість 2К, а розрядність слова 8 біт:

.

Розрахуємо число ВІС ОЗП в ряду матриці:

де nБИС - розрядність обраної мікросхеми пам’яті.

Визначимо число розрядів стовбців матриці:

де NБИС - кількість комірок обраної мікросхеми пам’яті.

Загальна кількість ВІС ОЗП дорівнює:

Таким чином, кількість корпусів ОЗП дорівнює 1.

Визначимо струмове IDL и IDH і ємкістне СD навантаження для схем вводу інформації в ОЗП по формулам:

IDL = mc* IIDL = 1 * 1,6 = 1,6 мА

IDH = mc* IIDH = 1 * 0,1 = 0,1 мА

CD = mc* CID + Cm = 1 * 5 + 20 = 25 пФ

де IIDL, IIDH - вхідні струми логічного 0 і логічної 1 по інформаційним ланцюгам обраної ВІС ОЗП.

CID - вхідна ємкість по інформаційному входу ВІС ОЗП.

Визначимо стум навантаження і ємкістне навантаження для схем вводу адреси по ланцюгам адресу ВІС ОЗП по формулам:

IAL = m * IIAL = 1 * 1,6 = 1,6 мА

IAH = m * IIAH = 1 * 0,1 = 0,1 мА

CA = m * CIA + Cm = 1 * 5 + 20 = 25 пФ


де IIАL, IIAH - вхідні токи логічного 0 і логічної 1 по ланцюгам адресу обраної ВІС ОЗП.

C - вхідна ємкість по входу адресу ВІС ОЗП.

Визначимо струми навантаження ICSL, ICSH і величину ємкісного навантаження СCS по ланцюгам вибору мікросхем (CS) по формулам:

ICSL = mp* IICSL = 1 * 1,6 = 1,6 мА

ICSH = mp* IICSH = 1 * 0,1 = 0,1 мА

CCS = mp* CICS + Cm = 1 * 5 + 20 = 25 пФ

де IICSL, IICSH - вхідні струми логічного 0 і логічної 1 по ланцюгам вибору (CS) ВІС ОЗП.

CСS - вхідна ємкість по ланцюгам вибору мікросхем (CS) ВІС ОЗП.

Значення ICSL, ICSH и CCS не повинні перевищувати максимально допустимі значення для обраних мікросхем, що забезпечують вибір ВІС ОЗП.

Рис.6 Умовно графічне позначення ОЗП К537РУ10

Найменування виводів:

A0 ÷ A10 - адресні входи.

W/R - запис/зчитування.

CS1 - chip select, чіп вибору.

CEO - виход дозволу.

D0 ÷ D7 - шина даних вводу/виводу.

ОЗП представляє собою статичний асинхронний оперативно запом’ятовуючий пристрій.

Режими роботи ОЗП:

CS OE WR A0. .10 D0. .7 Режим
M X X Адрес Дані Зберігання
L X L Запись
L L H Зчитування
L H H Заборона виходу

Технологічні та електричні характеристики К537РУ10:

Технологія - КМОП

Організація - 2К×8

Час виборки, ns - не більш 220

Напруга живлення, V - 5

Струм живлення, мА

у режимі звернення - 30

у режимі зберігання - 1-2

Вхідна напруга, V

при логічному 0 - min 0 - max 0,4

при логічній 1 - min 0,9Ucc - max 0,5

Вихідна напруга, V

при логічному 0 - min 0 - max 0,4

при логічній 1 - min 2,4 - max 0,4

Вихід - 3 с.

Діапазон робочих температур, ºС - - 10 - +70

Розрахуємо ПЗП:

Оскільки по завданню необхідно створити ПЗП емкість 5К

8, то було прийнято рішення використати дві схеми емкістю 2К
8 та одну 1К
8.

Початкові дані для мікросхеми КР556РТ20 1К

8:

Кількість комірок зовнішнього ПЗП NОЗУ - 1К×8

Вхідні струми:

при логічному 0, IIL - 0,25 мА

при логічній 1, IIH - 0,04 мА

Вхідна ємкість логічних схем навантаження, СI - 5 пФ

Монтажні ємкості усіх ланцюгов (См = 20 пФ).

Згідно завдання кількість комірок ПЗП складає NОЗУ.

Розрядність ПЗП nОЗУ повинна відповідати розрядності обробки даних ЦП.

Інформаційна ємкість СОЗУ визначається по формулі:

Необхідна швидкодія ПЗП визначається по тимчасовим діаграмам ЦП. Для МК ATmega128 тривалість циклу запису (зчитування) tС равно 2ТМТ, де ТМТ - тривалість машинного такту.

При частоті кварцевого резонатора fтг = 9 МГц тривалість tС дорівнює:

Тривалість циклу мікросхеми пам’яті tcy повинна задовольняти нерівності:


У якості мікросхеми ПЗП виберемо КР556РТ20, тому що вона ідеально підходить і не створює збитковості для даного випадку. Для даної мікросхеми пам’яті ємкість 1К, а розрядність слова 8 біт:

.

Розрахуємо число ВІС ПЗП в ряду матриці:

де nБИС - розрядність обраної мікросхеми пам’яті.

Визначимо число розрядів стовбців матриці:

де NБИС - кількість комірок обраної мікросхеми пам’яті.

Загальна кількість ВІС ПЗП дорівнює:

Таким чином, кількість корпусів ПЗП дорівнює 1.

Визначимо стум навантаження і ємкістне навантаження для схем вводу адреси по ланцюгам адресу ВІС ПЗП по формулам:

IAL = m * IIAL = 1 * 0,25 = 0,25 мА

IAH = m * IIAH = 1 * 0,04 = 0,04 мА

CA = m * CIA + Cm = 1 * 5 + 20 = 25 пФ


де IIАL, IIAH - вхідні токи логічного 0 і логічної 1 по ланцюгам адресу обраної ВІС ПЗП. C - вхідна ємкість по входу адресу ВІС ПЗП.

Визначимо струми навантаження ICSL, ICSH і величину ємкісного навантаження СCS по ланцюгам вибору мікросхем (CS) по формулам:

ICSL = mp* IICSL = 1 * 0,25 = 0,25 мА

ICSH = mp* IICSH = 1 * 0,04 = 0,04 мА

CCS = mp* CICS + Cm = 1 * 5 + 20 = 25 пФ

де IICSL, IICSH - вхідні струми логічного 0 і логічної 1 по ланцюгам вибору (CS) ВІС ПЗП.

CСS - вхідна ємкість по ланцюгам вибору мікросхем (CS) ВІС ПЗП.

Враховуючи, що на відміну від ОЗП інформація з ПЗП тільки зчитується, то необхідно визначити струми навантаження і ємкість навантаження на інформаційні виходи ВІС ПЗП по формулам:

IQL = mР* IIL = 1 * 0,25 = 0,25 мА

IQH = mР* IIH = 1 * 0,04 = 0,04 мА

CQ = mC* CQO + mР*CI + Cm = 1 * 5 + 1 * 5 + 20 = 30 пФ

де IQL, IQH - вхідні струми логічного 0 і логічної 1 мікросхем навантаження ВІС ПЗП, CQO - вихідна ємкість одного інформаційного виходу ВІС ПЗП, CI - вхідна ємкість мікросхем навантаження ВІС ПЗП.

Отримані значення струмів не повинні перевищувати граничні значення для обраних мікросхем пам’яті.


Рис.7 Умовно графічне позначення ПЗП КР556РТ20

Найменування виводів:

A0 ÷ A9 - адресні входи.

D0 ÷ D7 - шина даних вводу/виводу.

CECS, CECS1 - вибір мікросхеми

Технологічні та електричні характеристики КР556РТ20:

Технологія - ТТЛШ

Організація - 1К×8

Час виборки, ns - не більш 65

Напруга живлення, V - 5

Струм живлення, мА - 180 мА

Вхідна напруга, V

при логічному 0 - min 2,4 - max 0,5

при логічній 1 - min 2,4 - max 0,5

Вихідна напруга, V

при логічному 0 - min 2,4 - max 0,5

при логічній 1 - min 2,4 - max 0,5