Шина расширения ISA (стр. 2 из 3)

Адресное пространство для устройств ввода/вывода.

Максимальное адресное пространство для устройств ввода/вывода, поддерживаемое шиной ISA составляет 64 Кб (16 адресных линий). Все слоты поддерживают 16 адресных линий. Первые 256 адресов зарезервированы для устройств, расположенных, как правило, на материнской плате - регистры контроллера ПДП, контроллера прерываний, часов реального времени, таймера-счетчика и других устройств, требующихся для AT совместимости различных компьютеров.

Описание некоторых сигналов.

SA<19...0> [8] [8/16] Адресные сигналы этого типа поступают на шину с регистров адреса, в которых адрес "защелкивается". Сигналы SA<19...0> позволяют осуществлять доступ к памяти только в младшем мегабайте адресного пространства. При доступе к устройству ввода/вывода только сигналы SA<15...0> имеют действительное значение, а состояние сигналов SA<19...16> не определено. Во время выполнения циклов регенерации адреса только сигналы SA<7...0> имеют действительное значение, а состояние сигналов SA<19...8> не определено и эти выводы должны быть в третьем состоянии для всех устройств на шине.

BALE [8] [8/16] Сигнал BALE (Bus Address Latch Enable - Разрешение на "защелкивание" адреса на шине) является стробом для записи адреса по линиям LA<23...17> и сообщает ресурсам на шине, что адрес является истинным и его можно "защелкнуть" в регистре. Этот сигнал также информирует ресурсы на шине о том, что сигналы SA<19...0> и - SBHE истинны. При захвате шины контроллером ПДП сигнал BALE всегда равен логической "1" (вырабатывается на материнской плате), так как сигналы LA<23...17> и SA<19...0> истинны до выработки командных сигналов. Если контроллер регенерации становится задатчиком на шине, то на линии BALE также поддерживается уровень логической единицы, поскольку сигналы адреса SA<19...0> истинны до начала командных сигналов.

SD<7...0> и SD<15...8> Линии SD<7...0> и SD<15...8>, как правило, еще называют шиной данных, причем по линии SD15 передается старший значащий бит, а по линии SD0 - младший значащий бит. Линии SD<7...0> - младшая половина шины данных, SD<15...0> - старшая половина шины данных. Все 8-ми разрядные ресурсы могут обмениваться данными только по младшей половине шины данных. Поддержка обмена данными между 16-ти разрядным задатчиком на шине и 8-ми разрядным ресурсом осуществляется перестановщиком байтов на материнской плате (табл.3.1 и рис.3.1 иллюстрирует его работу).

I/OR [8] [8/16] Сигнал - I/OR (I/O Read - Чтение устройства ввода/вывода) разрешается задатчиком на шине для чтения данных из устройства ввода/вывода по адресу, определяемому сигналами SA<15...0>.

I/OW [8] [8/16] Сигнал - I/OW (I/O Write - Запись в устройства ввода/вывода) разрешается задатчиком на шине для записи данных в устройство ввода/вывода по адресу, определяемому сигналами SA<15...0>.

MEM CS16 Сигнал - MEM CS16 (Memory Cycle Select - Выбор цикла для памяти) разрешается 16-разрядной памятью для сообщения задатчику шины о том, что память, к которой он обращается, имеет 16-разрядную организацию и ему следует выполнить 16-разрядный цикл доступа. Если этот сигнал запрещен, то только 8-разрядный цикл доступа может быть выполнен на шине. Память, к которой выполняется цикл доступа, должна выработать этот сигнал из адресных сигналов LA<23...17>.

I/O CS16 Сигнал - I/O CS16 (I/O Cycle Select - Выбор цикла для УВВ) разрешается 16 - разрядным УВВ для сообщения задатчику шины о том, что УВВ, к которому он обращается, имеет 16-разрядную организацию и ему следует выполнить 16-разрядный цикл доступа. Если этот сигнал запрещен, то только 8-разрядный цикл доступа к УВВ может быть выполнен на шине. УВВ, к которому выполняется цикл доступа, должна выработать этот сигнал из адресных сигналов SA<15...0>.

I/O CH RDY [8] [8/16] Сигнал I/O CH RDY (I/O Channel Ready - Готовность канала ввода/вывода) является асинхронным сигналом, вырабатываемый тем устройством, к которому осуществляется доступ на шине. Если этот сигнал запрещен, то цикл доступа удлиняется, так как в него будут добавлены такты ожидания на время запрещения. Когда задатчиком на шине является центральный процессор или внешняя плата, то каждый такт ожидания по длительности - половина периода частоты.

SYSCLK (для тактовой частоты SYSCLK=8 МГц длительность такта ожидания - 62.5 нс). Если задатчиком на шине является контроллер ПДП, то каждый такт ожидания - один период SYSCLK (для SYSCLK=8 МГц - 125 нс). При обращении к памяти на внешней плате ЦП всегда автоматически вставляет один такт ожидания (если сигнал - 0WS запрещен), поэтому, если внешней плате достаточно времени цикла с одним тактом ожидания, то запрещать сигнал I/O CH RDY не требуется.

RESET DRV [8] [8/16] Сигнал RESET DRV (Reset Driver - Сброс Устройства) вырабатывается центральным процессором для начальной установки всех ресурсов доступа на шине после включения питания или падения его напряжения. Минимальное время разрешения этого сигнала - 1 мс.

Благодаря простоте сопряжения устройства с шиной ISA, программирование устройства не составляет труда. Необходимо лишь сравнивать числа, поступившие с линий SA [19; 0] - шина адреса, с выбранным адресом устройства. Также я учитываю состояние линий IOWR, IORD - эти сигналы указывают на попытку записи/чтения из порта.

Селектор адреса необходим для выборки соответствующего адреса в этом ЗУ, по которому находится какая-либо управляющая последовательность, или нули. При выборе адреса, который попадает в диапазон зарезервированных адресов устройством, происходит выборка управляющих четырёх бит, и передача их далее на устройство, либо элементы сравнения.

4.2 Описание работы интерфейсной части устройства

При совпадении адреса на шине с базовым, формируется бит разрешения на выходе инвертора DD9.2. После этого рассматриваются сигналы - I/OR и - I/OW. Следует отметить, что все сигналы пропущены через буферные элемента микросхемы К155АП6. Если на линии взведен сигнал - I/OR, происходит стробирование регистра хранения, и данные с шины SD [0. .7] записываются в этот регистр. Младший бит регистра не рассматривается, т.к используется для записи информации о состоянии датчика температуры в шину. Второй бит отвечает за включение-выключение нагрузки. Следовательно, если записать во второй бит 1 - включится нагреватель, и наоборот. Остальные биты данных используются для управления мультиплексором (ключами). Допустимые значения для этих бит:

000001**

000010**

000100**

001000**

010000**

100000**

Т. е. в каждый момент времени должен быть включен только один ключ. Ключи в свою очередь подключают в схем датчика сопротивления разного номинала, осуществляя тем самым регулировку порога срабатывания датчика.

В момент режима - I/OW происходит считывание данных, анализируя которые можно говорить о текущем состоянии порога датчика, включен или нет нагреватель и срабатывание ключа датчика. Анализируя полученную информацию можно в широких пределах управлять работой регулятора.

5. Описание работы принципиальной схемы

5.1 Выбор элементной базы

Вся элементная база "отечественная", предложенные варианты деталей автора приняты и в данном проекте. Критериев энергосбережения, скорости и пр. в задании нет, поэтому данные вопросы опускались, и выбирались компоненты по требуемому функционалу.

Симистор.

Единственный симистор на схеме - симистор VD2 серии КУ208Г.

Светодиод

Для индикации работы нагревателя ввели светодиод HL1 серии АЛ307БМ, который служит так же как нагрузка для высокочастотного трансформатора.

Резисторы.

В схеме используются резисторы с сопротивлением 1, 5.6, 10, 22, 47, 68 кОм. Также присутствует терморезистор RK1 серии ММТ-4.

Номинальная мощность при 70С- 0.25 Вт

Рабочее напряжение - 200 В

Максимально допустимое напряжение - 400 В

Диапазон рабочих температур - 55 +125С

Температурный коэффициент сопротивления - 100 ppm/С

Трансформатор

Т1 - стальной трансформатор Ш3x6, обмотка 1 - 600, обмотка 2 - 1000 витков провода ПЭВ-2 0.08.

Транзисторы.

Все транзисторы на схеме общего назначения КТ315Г.

Конденсаторы

C1 - К73-17 (0.47мк * 630В)

С2 (4700)

С3 (10мк * 25В)

С4-С5 (500мк * 16В)

Диоды

VD2 - КД209Б

VD3 - КД522А

Логические элементы

DD1.1-DD1.4 - К561ЛП2.

Операционный усилитель

См. пункт 5.2

Ключи

КМОП ключ К176КТ1.

5.2 Выбор интегральных микросхем

В устройстве применены микросхемы ТТЛ логики серии 155, 555, 1533. Выбор микросхем данной логики обоснован уровнями сигналов ISA, соответствующим уровням ТТЛ логики. Ниже приведены микросхемы, применяемые в устройстве.

К155ЛН1 - содержит шесть логических элементов выполняющих функцию НЕ. Условное графическое изображение микросхемы показано на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Микросхема

К155ЛН1

Микросхема типа КР1533АП6 содержит 8 двунаправленных шинных усилителей с третьим состоянием. Микросхема имеет вход переключения направления каналов и вход перехода в третье состояние E0. Условное графическое обозначение микросхемы представлено на рис.5.2.

Рис.5.2 Условное графическое обозначение микросхемы КР1533АП6.

КР155ЛЕ5 - Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ.