Рис.5 - Схема підключення процесорного блоку
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.
CIА - 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. CIА - 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