14

Министерство Путей Сообщения

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Воронежский Филиал

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО СХЕМОТЕХНИКЕ

на тему: “Разработка блока памяти микропроцессорной системы”

Выполнил: студент 3 курса Бобкин И. Г. уч. шифр: 96 - ВЭВМ – 810

Рецензент: к.т.н. доцент Ермаков А.Е.

ВОРОНЕЖ

1999

СОДЕРЖАНИЕ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА. 3

1. Задание на курсовое проектирование 3

2. Особенности построения блоков памяти 4

3. Описание принципов работы разрабатываемых блоков. 6

3.1. Разработка электрических схем блоков ПЗУ и ОЗУ. 6

3.2. Разработка селектора адреса. 8

3.3. Временная диаграмма работы БП. 9

4. Расчет электрических параметров блока памяти. 10

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 12

1. Функциональная схема блока памяти. 12

Литература 14

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.

1. Задание на курсовое проектирование

Разработать блок памяти микропроцессорной системы,

где: объём ПЗУ составляет 20К*8 и строится на микросхемах К556РТ20
объём ОЗУ составляет 10К*8 и строится на микросхемах К132РУ9А
серия микросхем используемых в качестве дешифраторов,
буферов шин и т.д. – 1554

Р ежимы работы блока памяти определяются внешними управляющими сигналами MEMWR, MEMRD.

2. Особенности построения блоков памяти

Компактная микроэлектронная “память” широко приме­няется в современной электронной аппаратуре самого различно­го назначения. В ЭВМ па­мять определяют как функциональную часть, предназна­ченную для записи, хранения и выдачи команд и обрабатывае­мых данных. Комплекс технических средств, реализующих функ­цию памяти, называют запоминающим устройством (ЗУ).

Для обеспечения работы процессора (микропроцессора) необ­ходимы программа, т. е. последовательность команд, и данные, над которыми процессор производит предписываемые командами операции. Команды и данные поступают в основную память ЭВМ через устройство ввода, на выходе которого они получают циф­ровую форму представления, т. е. форму кодовых комбинаций О и 1. Основная память, как правило, состоит из ЗУ двух видов — оперативного (ОЗУ) и постоянного (ПЗУ).

Оперативное ЗУ предназначено для хранения переменной информации, оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором вычислительных операций с дан­ными. Это значит, что процессор может выбрать (режим считы­вания) из ОЗУ код команды и данные и после обработки по­местить в ОЗУ (режим записи) полученный результат. Причем возможно размещение в ОЗУ новых данных на местах прежних, которые в этом случае перестают существовать. Таким образом, ОЗУ может работать в режимах записи, считывания и хранения информации.

Постоянное ЗУ содержит информацию, которая не должна изменяться в ходе выполнения процессором программы. Такую информацию составляют стандартные подпрограммы, табличные данные, коды физических констант и постоянных коэффициентов и т. п. Эта информация заносится в ПЗУ предварительно, и в ходе работы процессора может только считываться. Таким образом ПЗУ работает в режимах хранения и считывания.

Функциональные возможности ОЗУ шире, чем ПЗУ: ОЗУ может работать в качестве ПЗУ, т. е. в режиме многократного считывания однократно записанной информации, а ПЗУ в ка­честве ОЗУ использовано быть не может, так как не позволяет в процессе работы изменить, занесенную в него информацию. В свою очередь, ПЗУ обладает преимуществом перед ОЗУ в свойстве сохранять информацию при сбоях и отключении пита­ния. Это свойство получило название энергонезависимость. Опе­ративное ЗУ является энергозависимым, так как информация, записанная в ОЗУ, утрачивается при сбоях питания.

Для микросхем памяти, выпускаемых отечественной промыш­ленностью, характерны широкая номенклатура типов, значитель­ное , разнообразие вариантов конструктивно-технологического исполнения, большой диапазон функциональных характеристик и значений электрических параметров, существенные различия в режимах работы и в областях применения.

Микросхемы памяти изготавливают по полупроводниковой технологии на основе кремния с высокой степенью интеграции компонентов на кристалле, что определяет их принадлежность к большим интегральным схемам (БИС). Конструктивно БИС 'памяти представляет собой полупроводниковый кристалл с площадью в несколько десятков квадратных миллиметров, заклю­ченный в корпус.

Микросхемы памяти для построения блока памяти микропроцессорной системы выбирают, исходя из следую­щих данных: требуемая информационная емкость и организация памяти, быстродействие (время цикла обращения для записи или считывания), тип магистрали (интерфейса), характеристики ли­ний магистрали (нагрузочная способность по току и емкости, требования к устройствам ввода-вывода подключаемых узлов и др.), требования к энергопотреблению, необходимость обеспече­ния энергонезависимости, условия эксплуатации, конструктивные требования.

3. Описание принципов работы разрабатываемых блоков.

В разрабатываемом блоке память подключена к микропроцессору (МП) посредством трех шин: шины данных (ШД), шины адреса (ША) и шины управления. При обращении к памяти МП выставляет по ША адрес ячейки памяти (ЯП), а по ШУ - сигнал MEMRD в цикле чтения памяти или MEMWR в цикле записи (рис. 3.1). Причем эти сигналы управления активно низкие и одновременно никогда не могут быть активными. В цикле чтения информация передается по ШД из памяти в МП, а в цикле записи - из МП в память. Если же к памяти обращения нет, то ее выходы отключены от ШД. Описанный алгоритм работы памяти реализовывается схемой управления, которая входит в состав разрабатываемого блока.

Рис. 3.1 Временная диаграмма работы блока памяти

Память МПС включает в себя ПЗУ, предназначенное для хранения программ, различных констант, табличных данных и т.д., и ОЗУ, которое используется для хранения промежуточных данных и массивов данных, поступающих с внешних устройств, организации стековой памяти и т.д. Область адресов ЯП ПЗУ лежит начиная с нулевого до максимального, определяемого информационным объемом этого узла, следом за которыми располагаются адреса ЯП ОЗУ.

Таким образом в состав разрабатываемого блока памяти входит блок ПЗУ, блок ОЗУ и схема управления.

3.1. Разработка электрических схем блоков ПЗУ и ОЗУ.

Заданные микросхемы ПЗУ К556РТ20 и ОЗУ К132РУ9А имеют объём 1К*8 и 1К*4 соответственно.

Для увеличения “ширины” выборки необходимо объединить соответствующие адресные входы и входы управления микросхем памяти. Из сказанного следует, что для микросхем ПЗУ, увеличение “ширины” выборки не требуется, а для ОЗУ требуется объединить 2 микросхемы.

Для увеличения информационной ёмкости объединяем соответствующие входы и соответствующие выходы для ПЗУ – 20 микросхем, а для ОЗУ – 20 микросхемы. Получим информационную ёмкость соответственно 20К*8 и 10К*8.

Для уменьшения емкостной нагрузки системной шины внутренние шины адреса и данных блоков подключаем к ней через буферные формирователи построенные на микросхемах К1554АП6. Причем разобьём БП на две составные части: блок ПЗУ и блок ОЗУ. Входы и выходы этих блоков подключим к разным буферным формирователям.

Составим карту памяти заданного устройства:

А14	А13	А12	А11	А10	А9	А8	А7	А6	А5	А4	А3	А2	А1	А0	Узел
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	ПЗУ
Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	ПЗУ
1	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	ПЗУ
1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	ОЗУ
Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	ОЗУ
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	ОЗУ

Для адресации разрабатываемого БП можно использовать четыре дешифратора 1554ИД7 (имеющим организацию 3*8). Старшие разряды адресов используются для подачи сигналов на входы разрешения дешифраторов.

3.2. Разработка селектора адреса.

Так как выбор между блоками ПЗУ и ОЗУ осуществляется разрядами адреса (А₁₂А₁₄), будем использовать эти адреса для синтезирования схемы селектора адреса.

Синтезируем схему селектора адреса с помощью карт Карно.

А14 C	А13 B	А12 A	F
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	1

F =CA+CB=CA+CB=CA  CB

Для управления работой селектора адреса используем сигналы и , так как определенный блок выбирается низким уровнем сигнала.