1. Описание микроконтроллера MCS‑296. 2
2. Подключение ЖК-индикатора. 2
3. Подключение динамического ОЗУ.. 3
4. Подключение АЦП.. 4
5. Подключение клавиатуры.. 4
6. Карта адресного пространства. 5
7. Межмашинный обмен через «Почтовый ящик». 6
Заключение. 8
Список использованных источников. 9
MCS‑296 фирмы Intelявляется 16 – битным микроконтроллером с конвейерной архитектурой и встроенными возможностями цифровой обработки сигналов – DSP‑сопроцессор.
В данном проекте в качестве индикатора на жидких кристаллах используется модуль ITM‑2002K2SR. Этот модуль состоит из БИС контроллера управления и ЖК-панели. Контроллер управления KS0066 фирмы SAMSUNG.
Модуль позволяет отображать 20 символов в одной строке при матрице символа 6х10 и курсор. Между символами имеются интервалы шириной в одну отображаемую точку. Каждому отображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля.
Для соединения ЖКИ-модуля с управляющей системой используются порты ввода / вывода микроконтроллера, на которых формируется 8‑разрядная (PD0‑PD7) шина «команды / данные». Управляющие сигналы P_RS (выбор регистра команды / данные), P_R/W (направление передачи данных: P_R/W =0 – запись в память индикатора, P_R/W =1 – считывание из памяти индикатора) и P_E (строб, сопровождающий сигналы на шине «команды / данные») формируются программно на обычных линиях ввода / вывода микроконтроллера. Запись информации в ЖКИ-модуль происходит по спаду сигнала P_E. Три вывода 14‑контактного разъема (VSS, VDD, V0) предназначены для подачи питающего напряжения и напряжения смещения, которое управляет контрастностью дисплея.
Контроллер ЖК-модуля после приема байта команды или байта данных требует некоторого времени для обработки полученной информации, в течение которого не может проводить передачу.
Для подключения динамической памяти объемом 16 Мбайт к микроконтроллеру используется контроллер динамической памяти KP8441–40 фирмы National Semiconductor. KP8441–40 позволяет подключать до 16 Мбайт ДОЗУ. Контроллер синхронизирован с MCS‑296 на тактовой частоте 40 МГц. В качестве ДОЗУ была найдена микросхема HYB 3165160AT(L) – 40/-50/-60 с организацией 4М х 16 фирмы SIEMENS.
Для начала работы с ДОЗУ необходимо сбросить контроллер KP8441–40. Для сброса сигнал RST должен быть активен не менее 16-ти положительных фронтов тактовой частоты (временная диаграмма, рисунок 1).
После включения ЭМ1 сигнал RST удерживается в состоянии 0 для сброса КДОЗУ. Программирование осуществляется при помощи сигналов ML, R0–12, C0–12, ECAS и RFIP (временная диаграмма, рисунок 2). По окончании программирования контроллер переходит в 40-миллисекундный период инициализации, после чего он будет доступен для работы.
Чтение/запись динамической памяти может проводиться в синхронном и асинхронном режимах. В данной работе будет использоваться асинхронный режим. Сигнал готовности – DTCK.
Карта адресного пространства микроконтроллера составляет 16 МБ и ДОЗУ 16МБ, поэтому её не хватит для других внешних устройств. Для решения этой проблемы запрограммируем сигнал CS0 который будет выбирать банк памяти, если он равен 0 – это означает, что идёт обращение к ДОЗУ, если 1 – к другим внешним устройствам.
Микроконтроллер устанавливает сигнал RD=0, говоря о том, что происходит цикл чтения, CS0 установкой в 0, КДОЗУ отвечает установкой RAS в 0 по первому же положительному фронту, на R0–12 – устанавливается адрес строки динамической памяти, в следующем такте устанавливается CAS =0, а на С0–12 – адрес столбца и устанавливается DTACK = 0.
Цикл записи (временная диаграмма, рисунок 4) аналогичен чтению, за исключением установки WR=0.
Регенерация динамической памяти производится автоматически самим контроллером. Каждый раз, когда требуется регенерация, контроллер ожидает завершения цикла обмена данными. По окончании цикла чтения / записи, контроллер формирует сигнал запроса регенерации RFRQ=0. В следующем такте выставляется сигнал RFIP=0 (идёт регенерация). В третьем такте устанавливается RAS=0. Через два такта сбрасывается запрос на регенерацию RFRQ=1, и потом сбрасываются RFIP и RAS (установкой в 1). Таким образом, цикл регенерации занимает 6 тактов (временная диаграмма, рис. 3). Может возникнуть такая ситуация, что контроллер начнёт регенерацию, а мы – цикл чтения / записи. Для исключения такой ситуации RFRQ заводится на вход EXTINT0 микроконтроллера. Таким образом, при появлении RFRQ=0 процессор прерывает выполнение программы чтения / записи и ожидает окончания регенерации. Признаком окончания цикла регенерации служит RFIP=1.
С помощью сигналов A, B, C, D (поступающих на входы мультиплексора) микроконтроллер канал, далее информация из выбранного канала поступает на вход одноканального и 16 разрядного АЦП (для его запуска устанавливается сигнал convst = 0), когда данные готовы АЦП устанавливает сигнал NMI =0, что вызывает прерывание микроконтроллера и считывания их.
Клавиатура построена для организации опроса значения клавиш методом сканирования. Клавиатура доступна при установке сигнала CSKEY=0. При CSRW=0 доступна старшая половина бит регистра клавиатуры на запись, при CSRD=0 доступен весь регистр клавиатуры на чтение.
Микроконтроллер MCS‑296
| 1 | FFFFFFHВнешняя памятьFFF800H |
| FFF7FFHВнешнее ПЗУFF2080H (адрес начального пуска) | |
| FF207FHВнешнее SPMFF2000H | |
| FF1FFFHВнешняя памятьFF0400H | |
| FF03FFHРезерв700000H | |
| 6FFFFFHАЦП500000H | |
| 4FFFFFHКлавиатура400000H | |
| 3FFFFFHЖКИ300000H | |
| 2FFFFFHОЗУ ПЯ200000H | |
| 1FFFFFHРезерв010000H | |
| 00FFFFHВнешнее ОЗУ00F800H | |
| 00F7FFHВнешняя память00F000H | |
| 00EFFFHВнешняя память002000H | |
| 001FFFHSFR001F00H | |
| 001EFFHРезерв001C00H | |
| 001BFFHВнешняя память000400H | |
| 0003FFHРезерв000200H | |
| 0001FFHРегистровый файл000000H | |
| 0 | FFFFFFHДОЗУ000000H |
Суть метода: есть арбитр, который контролирует доступ к ОЗУ и открывает шины данных, адреса и управления. Машина, которая хочет обменяться информацией, выставляет запрос на захват ОЗУ REQ=0. Если ресурс свободен, арбитр подтверждает запрос и открывает шины для обмена информацией. Если ресурс занят, машина будет ждать, пока не освободится.
Арбитр представляет из себя кольцевой счётчик. Т.е. выход с генератора тактовой частоты поступает через элемент «или» на вход счётчика. Выход данных счётчика поступает на дешифратор. Каждому выходу дешифратора соответствует своя машина. В результате получается, что «нолик бегает по кругу». При поступлении запроса от соответствующей машины, генератор импульсов останавливается и производится обмен. По окончании обмена остановка снимается. Если приходят два или более запросов одновременно, то право на захват ресурса получит та машина, номер которой в данный момент поступает на вход дешифратора.
В данной работе была разработана схема межмашинного обмена через ОЗУ «Почтовый ящик» ёмкостью 4 Кб 8‑х элементарных машин. В качестве элементарных машин использовались однокристальные ЭВМ MCS‑296, к каждой из которых было подключено динамическое ОЗУ ёмкостью 16 Мбайт, ЖКИ, АЦП и клавиатура.
1. Кудрявцев А.В. Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине «Микропроцессорные системы». – Уфа: УГАТУ, 1996 – 74 с.
2. Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. и др. Справочник «Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов» – Санкт-Петербург: «Наука и техника», 2000. – 752 с.
3. Шило Справочник по интегральным микросхемам. Справочник. – М.: «Радио и связь», 1986 – 343 с.
4. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Справочник «Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах» – М,: «Радио и Связь», 1990 – 304 с.
5. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. «Цифровые устройства» – М,: «Политехника», 1996 – 878 с.
6. Конденсаторы: Справочник/И.И. Четвертков. ‑ М.: Радио и связь 1993. – 392 с.
7. ГОСТ 2.707 – 81. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники. – М.: Изд – во стандартов, 1981. – 16 с.
8. ГОСТ 2.743 – 91. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники. – М.: Изд-во стандартов, 1992. – 58 с.