Микропроцессоры спутниковых антенн

дипломная работа

4.1 Микропроцессор КМ1821ВМ85

Изобилие различных типов МП может создать для конструктора настоящую проблему. В этой главе сосредоточено внимание на широко известном МП КМ1821ВМ85 (Intel 8085), который является улучшенным вариантом известного процессора КР580ВМ80 (Intel 8080). Он имеет такую же систему команд, но имеет ряд аппаратурных усовершенствований, упрощающих его применение в конкретных устройствах. Например, для работы МП КР580ВМ80 требуется три напряжения питания и два поступающих извне тактовых сигнала с уровнем 12 В и точно выдержанной задержкой между ними. В результате этого появляются большие неудобства при использовании МП КР580ВМ80. Хотя более современные МП уже оставили позади МП КМ1821ВМ85, он пригоден для решения большинства задач и остается популярным из-за своей низкой стоимости и широко распространенного знакомства пользователей с системой команд оригинального МП КР580ВМ80.

На рисунке 9 показана структурная схема ЦП КМ1821ВМ85.

ЦП организован вокруг своей внутренней шины данных, с которой соединены накопитель, арифметико-логическое устройство, регистр кода операций и содержащий 8-битовые и 16-битовые регистры массив регистров.

Хотя ЦП КМ1821ВМ85 это 8-битовая ЭВМ, 16-битовые регистры нужны для адресации памяти (можно адресовать 65536 ячеек).Микропроцессор содержит устройство управления и синхронизации, которые дирижируют движением сигналов во внутренней шине данных и по внешним линиям управления в соответствии с выходными сигналами дешифратора кода операций. Для него требуется источник питания с напряжением 5 В.

Микропроцессор имеет двенадцать адресуемых 8-битных регистровых пар. Ещё шесть могут быть использованы как 8-битные регистры или как 16-битные регистровые пары. Регистры МП имеют следующее назначение:

Таблица 4.1 - Назначение регистров МП

Обозначение

Регистр

Содержимое

АCC или А

Аккумулятор

8 бит

РС

Счетчик команд

16-бит адрес

ВС, DЕ, HL

Регистры общего назначения; указатель данных (HL)

8-бит Ч 6

16-бит Ч 3

SP

Указатель стека

16-бит адрес

Flag или F

Регистр флагов

5 флагов

(8-бит пространство)

Рисунок 4.1 - Принципиальная схема

В МП использована мультиплекированная шина данных. Адрес передается по двум шинам: старший байт адреса - по шине адреса, а младший байт адреса - по шине данных. В начале каждого машинного цикла младший байт адреса поступает на ШД. Этот младший байт может быть зафиксирован в любом 8-разрядном фиксаторе посредством подачи сигнала отпирания фиксатора адреса (ALE). В остальное время машинного цикла шина данных используется для передачи данных между ЦП и памятью или устройствами ввода/вывода.

ЦП вырабатывает для шины управления сигналы , , S0, S1 и IO/М. Кроме того, он же выдает сигнал подтверждения прерываний INTA. Сигнал HOLD и все прерывания синхронизируются с помощью внутреннего генератора тактовых импульсов. Для обеспечения простого последовательного интерфейса в МП предусмотрены линия последовательного ввода данных (SOD). МП имеет всего 5 входов для подачи сигналов прерываний: INTR, RST5.5, RST6.5, RST7.5. и TRAP. Сигнал INTR имеет такое же назначение, как и сигнал INT в МП КР580ВМ80. Каждый из входов RST5.5, RST6.5, RST7.5. может программно маскироваться. Прерывания по входу TRAP не может быть маскировано. Если маска прерываний не установлена, то на указанные маскируемые прерывания МП будет реагировать, помещая при этом содержимое счетчика команд в стек и переходя к выполнению программы, адрес которой определяется вектором реестра.

Таблица 4.2. Характеристика ЦП

Название

Приоритет

Адрес памяти исполняемый при прерывании

TRAP

1

24H

RST 7.5

2

3CH

RST 6.5

3

34H

RST 5.5

4

2CH

INTR

5

*

* зависит от инструкции в процессоре при подтверждении прерывания

Так как прерывание TRAP не может быть маскировано, при появлении запроса прерывания на этом входе микропроцессор будет всегда переходить к выполнению программы, указанной вектором реестра.

Входы сигналов прерываний RST5.5, RST6.5 чувствительны к уровню сигнала, вход RST7.5 чувствителен к переднему фронту сигнала. Значит по входу RST7.5 достаточно подать импульс, чтобы генерировать запрос на прерывания. Каждому прерыванию записан некоторый постоянный приоритет: сигнал TRAP имеет наивысший приоритет, затем идут сигналы RST7.5, RST6.5, RST5.5, сигнал INTR имеет низший приоритет.

Прямой доступ к памяти в МП КМ1821ВМ85 обеспечивается следующим образом:

На вход HOLD нужно подать уровень логической «1».

Когда МП подтверждает получение сигнала HOLD, выходная линия HLDA МП переводится в состояние логической «1». Перевод этой линии в состояние логической «1» означает, что МП прекратил управление АШ, ШД и шиной управления.

Для реализации режима ожидания необходимо на вход READY МП КМ1821ВМ85 подать уровень логического «0». Это необходимо, когда время реакции памяти или устройства ввода/вывода больше, чем время цикла команды.Каждая команда МП состоит из одного, двух или трех байтов, причем первый байт это КОП команды. КОП определяет природу команды, по КОПу ЦП определяет, нужны ли дополнительные байты и если да, ЦП их получит в последующих циклах. Поскольку байт КОПа состоит из 8 бит, может существовать 256 разных КОПов, из числа которых МП КМ1821ВМ85 использует 244.

Основная последовательность действий при выполнении любой команды такова:

Микропроцессор выдает в память адрес, по которому хранится код операции команды.

Код операции читается из памяти и вводится в микропроцессор.

Команда дешифруется процессором.

Микропроцессор настраивается на выполнение одной из основных функций в соответствии с результатами дешифрации считанного кода операции.

Фундаментальной и отличительной особенностью использования МП при проектировании устройств заключается в следующем: синхронизация всех сигналов в системе осуществляется схемами, входящими в состав кристалла микропроцессора.

Скорость выполнения команд зависит от тактовой частоты. Максимальная тактовая частота равна 5 МГц. В этом случае длительность одного машинного такта приблизительно равна 200 нс, а требуемое время доступа к памяти - около 525 нс, что соответствует облегченному режиму для МОП памяти.

Делись добром ;)