Разработка устройства сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC (стр. 1 из 3)
Федеральное Агентство образования Российской Федерации
Пензенский государственный университет
Кафедра "Информационная безопасность систем и технологий"
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по теме
«Разработка устройства сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC»
ПГУ 3.090105.001 ПЗ
Реферат
УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ, СИСТЕМНАЯ ШИНА ISA, ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, СЕЛЕКТОР АДРЕСА, БЛОК ВЫРАБОТКИ ВНУТРЕННИХ СТРОБОВ
Цель работы - разработка устройства сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC по интерфейсу ISA. Устройство сопряжения предназначено для приёма информации от компьютера, обработки этой информации по заданному алгоритму, выдачи результата обработки информации в компьютер.
В ходе выполнения работы было спроектировано устройство сопряжения, подключаемое к системной шине ISA. Устройство сопряжения выполняет функцию измерения частоты следования импульсов. Моделирование данной функции было проведено в программе Electronics Workbench.
В результате работы были спроектированы функциональная схема, принципиальная схема, а так же операционная часть.
Содержание
Реферат
Введение
1. Описание алгоритма функционирования УС
2. Описание функциональной схемы УС
2.1 Описание работы функциональной схемы интерфейсной части УС
2.2 Описание работы функциональной схемы операционной части УС
3. Описание принципиальной схемы
4. Моделирование схемы ОЧ УС в EWB
5. Построение диаграммы работы устройства сопряжения
Заключение
Список использованных источников
Приложение А. Обязательное. Алгоритм функционирования УС
Приложение Б. Обязательное. ПГУ 3.090105.002 Э2 Устройство сопряжения. Схема функциональная интерфейсной части
Приложение В. Обязательное. ПГУ 3.090105.003 Э2 Устройство сопряжения. Схема функциональная операционной части
Приложение Г. Обязательное. ПГУ 3.090105.004 Э3 Устройство сопряжения. Схема электрическая принципиальная
Приложение Д. Обязательное. ПГУ 3.090105.004 ПЭ3 Устройство сопряжения. Перечень элементов
Введение
Устройства, которые позволяют компьютеру получать информацию от внешних источников, называются устройствами сопряжения. Для их подключения на материнской плате предусмотрены шины расширения. Применение компьютера для контроля состояния каких-либо внешних физических процессов очевидно – на долю аппаратуры возлагается задача адаптации сигнала от источника для обработки программой, а на долю компьютера приходится логическая обработка полученной информации.
В данном курсовом проекте необходимо спроектировать УС, позволяющее измерять частоту следования прямоугольных импульсов от внешнего источника.
К персональному компьютеру типа IBM PC устройства сопряжения могут быть подключены тремя путями, соответствующими трем типам стандартных внешних интерфейсов, средства которых входят в базовую конфигурацию компьютера:
- через системную магистраль или шину (это ISA (Industrial Standard Architecture), EISA (Extended ISA), PCI (Peripheral Component Interconnect), VLB (Video Local Bus) или VESA (Video Electronics Standards Association), PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association);
- через параллельный интерфейс Centronics;
- через последовательный интерфейс RS-232C.
Каждый из трех указанных методов подключения имеет свои преимущества и недостатки. Для данного проекта было выбрано подключение к системной магистрали ISA, как устройство ввода-выода [1]
1. Описание алгоритма функционирования УС
Устройство сопряжения (УС) выполняет прием от компьютера информации, обработку информации по заданному алгоритму и выдачу результата обработки информации в компьютер.
УС функционально состоит из двух частей: интерфейсной и операционной. В соответствии с вариантом задания в ходе проектирования УС использовался шестнадцатиразрядный обмен по шине ISA. Данная разрядность шины данных требует использование одного адреса, доступного по записи и чтению и одного адреса для флага готовности. В соответствии с данными требованиями был разработан следующий алгоритм функционирования УС:
1. Формирование кода адреса УС и сигнала –IOW на шине ISA.
2. Декодирование селектором адреса (СА) адреса устройства, к которому произошло обращение.
3. Формирование Блоком выработки внутренних стробов (БВВС) строба записи по выбранному адресу и запись младшей части числа M=214 в вычитающий счетчик. Сброс суммирующего счетчика.
4. Прием импульса измеряемой частоты.
5. Уменьшение значения вычитающих счетчиков. Увеличение значения суммирующего счетчиков.
6. Если значение вычитающих счетчиков не равно нулю, то происходит переход на пункт 4.
7. Выставление флага готовности.
8. Формирование кода адреса УС и сигнала –IOR на шину ISA.
9. Декодирование селектором адреса СА устройства, к которому произошло обращение.
10.Установка числа N на шину данных шины ISA.
11.Выставление старшего адреса УС и сигнала –IOR на шину ISA.
12. Декодирование селектором адреса СА адреса устройства, к которому произошло обращение.
13. Выставление старшей части числа N на шину данных шины ISA.
Функция вычисления измеряемой частоты реализуется программно. В ходе цикла счета программа производит опрос флага готовности и по факту его изменения запрашивает вывод результата. Вычисление частоты производится по формуле:
–N – число, полученное в результате измерения;
–F0 – частота тактового генератора;
–F –искомая частота;
–М – число, устанавливаемое на счётчике тактовых импульсов, т.е размер временного окна цикла измерения
2. Описание функциональной схемы
Функциональная схема интерфейсной части УС представлена в Приложении Б.
2.1 Описание работы функциональной схемы интерфейсной части УС
Функциональная схема интерфейсной части УС содержит следующие элементы:
1. входные и выходные буферы;
2. селектор адреса;
3. блок выработки внутренних стробов;
4. блок реализации асинхронного обмена;
Буферирование магистральных сигналов применяется для электрического согласования и выполняет две основные функции: электрическая развязка (для всех сигналов) и передача сигналов в нужном направлении (только для двунаправленных сигналов). Это первая и наиболее очевидная интерфейсная функция любого УС. Буферирование - это первая и наиболее очевидная интерфейсная функция любого УС. Иногда с помощью буферирования реализуется также мультиплексирование сигналов, что и необходимо по заданию. Наиболее часто используются микросхемы магистральных приемников, передатчиков, приемопередатчиков, нередко также называемые буферами.
Требования к приемопередатчикам включают в себя требования к приемникам и передатчикам, т. е. малый входной ток, большой выходной ток, высокое быстродействие и обязательное отключение выходов. При большом количестве разрядов надо использовать специальные микросхемы приемопередатчиков. Эти микросхемы бывают двух основных типов: с двумя двунаправленными шинами или с тремя шинами (одной двунаправленной, одной входной и одной выходной шиной). Для управления работой приемопередатчиков используются два управляющих сигнала. Отметим, что если приемопередатчики с открытым коллектором используются для буферирования шины данных, то на их выходах необходимо включать резисторы на шину +5В (если они не работают на линию, к которой эти резисторы уже подключены).
Второй основной интерфейсной функцией, выполняемой УС, работающими в режиме программного обмена, является дешифрация адреса. Эту функцию выполняет селектор адреса (СА), который должен выработать сигналы, соответствующие выставлению на шине адреса магистрали кода адреса, принадлежащего данному УС, или одного из зоны адресов данного УС. В данном курсов проекте СА строился на адресе 0x36С для чтения-записи и на адрес флага готовности 0х36D. В данной курсовой работе СА был реализован с использованием микросхем компараторов кодов (КК).
Блок выработки внутренних стробов производит формирование внутренних стробов для записи и чтения по заданным адресам синхронно с сигналами –IOW и -IOR, принимаемых с шины ISA.
Основной способ обмена по магистрали ISA – синхронный. При данном типе обмена не учитывается быстродействие исполнителя. При наличии низкого быстродействия исполнителя есть вероятность того, что передача данных будет некорректна. Для устранения возможности ошибочной передачи данных используется асинхронный обмен, посредством снятия сигнала –I/O CH RDY по сигналу, выдаваемому УС. Асинхронный обмен обеспечивает блок DK.
Работа интерфейсной части УС происходит следующим образом. С ISA во входные буферы поступают адрес 0х36C, сигнал –IOW, данные – число М=214. После прохождения буферной части, код адреса поступает на СА. После СА сигнал поступает на БВВС, синхронно с сигналом –IOW. Так же сигнал с СА поступает на шину ISA для выработки сигнала I/O CS 16, для определения того, что обращение к УС производится в шестнадцатиразрядном режиме. Далее БВВС вырабатывает строб, который идет на операционную часть, производя параллельную загрузку вычитающих счетчиков и сброс суммирующих, и на управляющий вход мультиплексора шины данных, обеспечивая передачу данных в нужном направлении. После цикла измерения происходит чтение флага готовности, при котором на шину ISA подается сигнал –I/O CH RDY в случае, если флаг готовности установлен. После этого производится цикл работы по чтению. Производится установка и дешифрация адреса, выработка строба чтения, установка мультиплексора шины данных на передачу в другом направлении, установка на шину данных кода числа N.
2.2 Описание работы функциональной схемы операционной части УС
Операционная часть УС содержит следующие элементы: