Микроконтроллер MCS 296
Содержание
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 Intel
является
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.
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
|
FFFFFFH
Внешняя память
FFF800H
|
FFF7FFH
Внешнее ПЗУ
FF2080H (адрес начального
пуска)
|
FF207FH
Внешнее SPM
FF2000H
|
FF1FFFH
Внешняя память
FF0400H
|
FF03FFH
Резерв
|
6FFFFFH
АЦП
500000H
|
4FFFFFH
Клавиатура
400000H
|
3FFFFFH
ЖКИ
300000H
|
2FFFFFH
ОЗУ ПЯ
200000H
|
1FFFFFH
Резерв
010000H
|
00FFFFH
Внешнее ОЗУ
00F800H
|
00F7FFH
Внешняя память
|
00EFFFH
Внешняя память
002000H
|
001FFFH
SFR
001F00H
|
001EFFH
Резерв
001C00H
|
001BFFH
Внешняя память
000400H
|
0003FFH
Резерв
000200H
|
0001FFH
Регистровый файл
000000H
|
0
|
FFFFFFH
000000H
|
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.