October 20 2017 00:28:03
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
печатный монтаж
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ

В устройствах МПС применяют микросхемы различных типов, в том числе ТТЛ и КМОП. При разработке устройств установку и электрическое соединение ИМС и других изделий микроэлектроники осуществляют на платах, изготовленных с применением гальванических технологий и называемых печатными. Печатная плата представляет собой лист изолирующего материала с нанесенными на его поверхность металлизированными токопроводящими дорожками, образованными в результате гальванического процесса. Электронные изделия монтируются на плате пайкой выводов к дорожкам — данный метод установки и соединения этих изделий называют печатный монтаж. Систему из нескольких плат или устройств реализуют на основе электрической или оптико-электронной связи с применением как печатного монтажа, так и кабельных соединений. Линии связи, могут быть классифицированы в зависимости от общности их назначения в МПС: цепи электропитания приемопередающие информационные линии и т.д. Совокупность линий, относящихся к определенной классификации, называют каналом или шиной. Каждая шина может содержать один или несколько каналов.

img001

Рис. 1.1

По информационным линиям передают сигналы, каждый из которых может принимать значение «0», или «1». Такой сигнал является логическим и называется битом или разрядом двоичного кода. Код, содержащий 8 упорядоченных разрядов, называют байтом, а 16 — словом.

Значение логического сигнала определяют по величине напряжения, измеренного на отдельно взятой линии относительно заземления источника электропитания ИМС. Для ТТЛ-микросхем сигнал считают равным «1», если напряжение на их выводах более 2.4 В, если же менее 0.4...0.5 В — то «0». Величину напряжения, соответствующую значению логической «1», называют высоким уровнем (Н-уровнем) и обозначают U1, а значению «0» — низким уровнем (L-уровнем), обозначаемым U0. Напряжение на линии электропитания имеет Н-уровень, а на линии заземления — L-уровень.

Цифровые ИМС имеют входы и выходы, которые могут быть инверсными и неинверсными. Буквенно-цифровые обозначения инверсных входов содержат надчеркивание. Например, для ИМС RS-триггера, условное обозначение которой приведено на рис. 1.1, инверсными являются входы img002, img003 и выход img004, а вход C и выход Q — неинверсными. Активному (истинному) значению сигнала для инверсных входов и выходов соответствует напряжение L-уровня, а для неинверсных — Н-уровня. Активные входные сигналы ИМС должны влиять на состояния ее выходов. Например, действие на входы img005 или img006 напряжений L-уровня, а на вход С — Н-уровня, будет изменять логические значения выходов Q и img007 согласно переключательной таблице триггера. Если величина напряжения не является активной, то сигнал считают пассивным. Так для входов img008 и img009 пассивны сигналы Н-уровня, а для входа C — L-уровня.

  1. ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА


Представление цифровых данных, каждому биту которых выделена отдельная линия шины, называют параллельным кодом. Передача этого кода осуществляется одновременно по всем выделенным линиям.

Цифровой код, изображенный последовательным временным рядом логических уровней, соответствующих значениям разрядов, называют последовательным. Каждый бит этого кода передается по одной и той же линии.

Любое из устройств МПС можно рассматривать как источник, или приемник данных, представленных параллельным или последовательным кодом, обмен которыми осуществляется в определенных режимах под управлением специальных сигналов. Согласование во времени формирования этих сигналов с приемом или выдачей информации называют протоколом обмена.

Названный обмен означает прием (защелкивание) и выдачу данных в параллельном коде. Одним из широко применяемых устройств, реализующих данный тип обмена, является регистр, схема которого приведена на рис. 1.2. На схеме обозначено:

  1. DD1 — DD8 — D-триггеры;

  2. D0 — D7 — входная шина;

  3. Q0 —Q7 — выходная шина;

  4. Uc — напряжение импульсов синхронизации (вход, на который поступает импульс Uc обозначают STB);

  5. Ucc — напряжение электропитания;

  6. GND —заземление.

Заземление GND и напряжение электропитания Ucc в дальнейшем могут не обозначаться в схемах без необходимости.

Как образец рассмотрим запись в регистр 8-разрядного кода 00010101 (десятичное число 21). В соответствии с этим кодом на линиях D0 — D7 должны быть установлены следующие логические уровни:

  1. D0 — U1;

  2. D1 — U0;

  3. D2 — U1;


img010

Рис. 1.2

img011

Рис. 1.3


  1. D3 — U0;

  2. D4 — U1;

  3. D5 — U0;

  4. D6 — U0;

  5. D7 — U0.

Временная диаграмма процесса записи представлена на рис 1.3. Задний фронт импульса синхронизации (такта) Uc, поступающего на С-входы триггеров, осуществляет защелкивание входной информации. После этого на выходах Q0—Q7 установятся напряжения, уровни которых соответствуют принятому коду 00010101, а на линиях D0 — D7 может быть установлено другое число.

img012

Рис. 1.4

Условное графическое обозначение ИМС параллельного регистра приведено на рис. 1.4. На электрических схемах эта ИМС обозначается так, как показано на рис. 1.4 а), однако в ряде случаев для многоразрядных шин (D0 — D7 и Q0—Q7) возможно применить сокращенное обозначение (см. рис. 1.4 б)). Такое обозначение будет применяться в дальнейшем при рассмотрении других цифровых ИМС, имеющих параллельные шины.

  1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ОБМЕН


Этот тип обмена означает прием и выдачу данных, представленных последовательным кодом. Распространенным устройством, принимающим информацию в этом коде, является сдвиговый регистр, схема которого приведена на рис. 1.5. Это устройство может состоять из множества триггеров, однако данный случай ограничивается рассмотрением трех. Процесс приема регистром последовательного 3-разрядного кода показан на временной диаграмме (см. рис. 1.6), отображающей пример записи двоичного числа 011 (десятичное число 3).

Работа устройства основана на запаздывании в триггерах выходных сигналов относительно входных на линиях D и С. В этой связи на временной диаграмме выдача данных на линии Q0 — Q3 запаздывает на время относительно заднего фронта STB.

Первый такт STB переключит из «0» в «1» только выход Q2 триггера DD1, поскольку запаздывание при переключении обусловливает в момент времени t1 запись «0» в DD2, а, следовательно, и в остальные триггеры. Во втором такте (момент t2) в DD2 будет записана «1», поэтому Q1 переключится из «0» в «1». После записи  «0» в DD1 в третьем такте (момент t3) произойдет переключение Q2 обратно из «1» в «0». Выдача «0» на Q2 запаздывает, поэтому третий такт снова защелкнет «1» в триггере DD2, в связи с чем установленное ранее (в момент t2) состояние «1» на Q1 не изменится. Далее «1» на Q1 будет записана в триггер DD3, и на выходах регистра Q0 — Q3 установится параллельный код 011. Это позволяет рассматривать сдвиговый регистр как преобразователь последовательного кода в параллельный.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.02 секунд 2,256,489 уникальных посетителей