Гл5_07 (Раздаточный материал к курсовому проекту), страница 2

Шина Q-bus являлась единой системной шиной, только через нее производился обмен со всеми ресурсами, входящими в состав машины.Вы знаете, что в архитектурном построении компьютеров клона РС таких шин несколько. Начиналось развитие с единой системной шины ISA (Industrial Standard Architecture). Затем появилась локальная шина для обмена с памятью, параллельные шины для обмена с дисководами на гибких и жестких дисках (IDE и EIDE), шина для обмена с видеоадаптером VLB (Visual Local Bus), которая также в своем развитии прошла несколько этапов.

Системная шина ISA практически полностью была вытеснена 32-х разрядной шинойРябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru4PCI, затем ее 64-х разрядной модификацией PCI-X. В настоящее время идет активное продвижение PCI-Express (PCI-E). Помимо параллельных шин, для обмена не только с внешними, но и внутренними ресурсами, стала использоваться быстрая последовательная шинаUSB (Universal Serial Bus).

Стоит отметить, что шина PCI-E по своему агрегатированию является последовательно-параллельной, это параллельное соединение ряда последовательных шин, выполненных, как витые пары. Кроме того, это строго говоря, и не шина вовсе.Где то мне попадалась такая фраза о этой шине: точка – точка, а это вовсе не многоточка.PCI-Express – это соединение точка – точка наподобие канала RS-232. Разница лишь в скорости за счет симметрии линий и согласованной параллельной работе ряда таких каналов.Контроллер этой шины разбивает информацию на ряд потоков для передачи или собираетее после приема.

Для подключения каждого абонента нужна своя группа линий.В последовательной шине информация передается побитно по одной линии, в параллельной - одновременно по ряду линий. При этом возникает проблема синхронизации,следует добиться одновременной установки достоверной информации по всем линиям,что при высоких частотах передачи бывает напросто из-за разной длины проводников напечатной плате, разной их емкости и нагрузки на линиях и т.п.. Именно поэтому, когдабыл достигнут практический потолок частоты обмена по параллельной шине, и появиласьпоследовательно-параллельная шина PCI-Express.Напомню, что параллельная шина состоит из линий адресов, данных и управления.В программном цикле обмена на линии адресов сначала выставляется адрес абонента.Разрядность шины адресов определяет объем адресного пространства, в котором возможен непосредственный обмен.

Если их 16, как в Q-bus, значит, непосредственно можетадресоваться 216, т.е. 64К абонентов (ячеек памяти). Затем по линии данных микропроцессор должен выставить для записи или прочитать выставленные абонентом данные. Количество линий данных определяет разрядность параллельно передаваемого слова. Шина Qbus была 16-и разрядной, т.е. могла одновременно передать слово в два байта.Для сокращения числа линий шины, адреса и данные могут передаваться по одними тем же линиям.

В этом случае шину называют мультиплексируемой.Частота передачи может быть установлена жестко и каждый цикл обмена будет идти одинаковое время. При этом его придется выбрать таким, чтобы успевали проводитьобмен самые медленные абоненты. Такие шины называют синхронными.В асинхронных шинах скорость обмена устанавливается с учетом быстродействияабонентов, участвующих в обмене.

Шины бывают асинхронными по умолчанию и асинхронными по требованию. В шинах, асинхронных по умолчанию, адресуемый абонентдолжен в каждом цикле обмена сообщать о завершении операции или даже отдельных ееэтапов. В шине, асинхронной по требованию, абонент, если не успевает вести обмен состандартной скоростью, должен выставить сигнал, свидетельствующий о необходимостиудлинения цикла.Вернемся снова к шине Q-bus. Это 16-и разрядная шина с мультиплексируемымилиниями адресов и данных, единственным адресным пространством памяти и векторнойорганизацией прерываний.

Вспомните, что у микроконтроллеров семейства MCS-51 четыре адресных пространства и вида памяти, назовите их?Теперь мы можем со знанием дела приступить к изучению микроконтроллера УТК5, функциональная схема которого представлена на рис. 5.2. Конструктивно МК представлял из себя два модуля, которые монтировались в 19” стойку.В первом модуле размещалась микроЭВМ (вычислительное ядро контроллера), вовтором – элементы устройства связи с объектом.Шина Q-bus конструктивно занимала заднюю часть каркаса или крейта микроЭВМ.В него можно было горизонтально вставить 6 плат, причем, собственно одноплатная ЭВМможет занимать любое место. К шине подключены модули РПЗУ, которые также вставлялись в крейт.

Это репрограммируемое постоянное запоминающее устройство, в которомразмещались коды программы, управляющей работой технологической машины.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru5ЦПРПЗУ"Электроника 60М" или"Электроника МС 1201.02"ТаймерПЗУ 8КБОЗУ 56КБВЯQ-bus16ДУПУД-516ДУUref10.24ВУЗН-58АУ32АКили176776Ус-5-1D175776Ус-5ADУИКЛЦАПКС-5D32ДКРис. 5.2. Функциональная схема контроллера УТК-5.В состав микроЭВМ входило также две платы УС-5 и УС-5-1, через которые в модуле УСО была организована специальная внутренняя шина, по которой осуществлялсяобмен с объектом управления и элементами человеко-машинного интерфейса: устройством индикации УИ и шестнадцати клавишной клавиатурой КЛ. Устройство индикациипредставляло из себя символьный дисплей с диагональю около 12 см.

на 16 строк.Биты шестнадцатиразрядного регистра 175776, размещенного на плате УС-5-1, выполняли функции шины адресов, а регистра 176776 на плате УС-5 – шины данных.Регистр 175776 был доступен только для записи, каждый бит его через оптроннуюразвязку подключен к соответствующей линии ВУ (выбор устройства). Регистр 176776целиком доступен для записи и лишь старший бит для чтения. Биты этого регистра такжеимеют оптронную развязку с соответствующими линиями специальной шины данных,причем, для старшего бита эта развязка двухсторонняя, т.е.

состояние старшей линии могло быть прочитано в микроЭВМ.Для связи с элементами объекта управления служили три типа плат. Всего в крейтмодуля УСО могло быть вставлено 6 плат в произвольной комбинации в зависимости оттребований объекта управления.Плата управления дискретного ПУД-5 служит для выдачи 32-х сигналов дискретногоуправления ДУ и содержит 32 транзисторных ключа на 40 В, 100 мА, соединенных с битамидвух 16-и разрядных регистров (рис. 5.2). Запись требуемойПУД-516ДУОт шины информации в регистр можно осуществить, если выставитьданныхее предварительно на внутреннюю шину микроконтроллера, а затем активизировать регистр подачей и снятием ак16ДУОт шиныадресовтивного уровня на соответствующую линию ВУ.Для включения какого либо элемента объектаРис.

5.3управления, например, электромагнитного клапана, подключенного к пятому биту регистра РГ1, не изменяя состояния других объектов (других битов этого регистра), применяют прием маскирования.Его идея состоит в том, что при проведении операции ИЛИ (OR) исходного бита с битом,установленным в единицу, переводит его в состояние единицы, а ИЛИ с нулем не меняетсостояния исходного бита. Наоборот, И (AND) исходного бита с битом, установленным вРябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им.

Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru6ноль переводит его в состояние нуля, а И с единицей не меняет состояния исходного бита.Если создать маску с единицей в требуемом бите, можно будет устанавливать бит с этимномером в слове микроЭВМ независимо от других:слово 10110010ORмаска 00001000слово 10111010Маска с нулем в требуемом бите обнуляет (сбрасывает) бит с этим номером в словемикроЭВМ независимо от других:слово 10111010ANDмаска 11110111слово 10110010Для включения и выключения нашего клапана напишем две процедуры on_obj(varobject: type_channel) и off_obj(var object: type_channel).

В описательной части управляющей программы опишем 16 глобальных констант mask_on[0]… mask_on[15], у которых всебиты нулевые, кроме бита, соответствующего номеру константы и 16 константmask_off[0]… mask_off[15], являющихся побитной инверсией соответствующих масокmask_on[i]. Опишем также тип переменной type_channel с двумя полями register и bit типаword и переменные, соответствующие элементам объекта управления, среди которых будети клапан klapan: type_channel. Опишем также две аппаратные переменные типа слово: register_obj и bit_obj с адресами 175776 и 176776. Здесь приведена их восьмеричная адресация,точнее адрес, записанный в восьмеричной системе счисления.

Я использую ее в этом примере, как дань прошлому, при программировании рассматриваемых микроЭВМ была принята такая система счисления. Сейчас она вытеснена более удобной шестнадцатеричнойсистемой. Попробуйте перевести эти адреса в нее.В начале управляющей программы в секции инициализации полям каждого элемента присвоим значения, позволяющие управлять ими.