Густав Олссон, Джангуидо Пиани - Цифровые системы автоматизации и управления (1087169), страница 72
Текст из файла (страница 72)
й рн высоких частотах, на которых работают шины, каждый проводник ведет зйи кзк линия с распределенным импедансом. Как указывалось в описании иьйств электрических проводников в разделе 4.5.2, характеристические импеькн всех присоединенных устройств и обоих концов каждой линии должны ать согласованы, иначе будет происходить отражение сигналов. Если уровень трзхенных си сигналов достаточно высок, они могут создать помехи нормальной зенте но избежание от ие отражения сигналов на обоих концах шины устанавлива!отея спе' 'ьиые оконечные цепи (гегт!птн!аг! пегн1огк) с нмпедансом равным волновому ь'едзнсу лицин ( и (рис.
8.12). Оконечные цепи демпфируют паразитные колебания, винные быст ыми и р и переходными процессами в линии. Эти цепи либо монтируютнтз чьиасредственна на о на объединительной панели шины, либо устанавливаются на ~зи кото ые в Р вставляются в разъемы на концах шины (рис 8 6) 324 8.2.4. Электрический интерфейс шины Глава 8. Сиотемны «т««« Проводники шины можно разделить на следующие группы; — линии адреса (адресная шина); — линии данных (шина данных); — линии управления — квитирование, прерывания, синхронизация; — линии питания; резервные линии. По адресным линиям (ааЫгехх 11яех) передастся адрес на шине источника нл ЛВ аа.
лучателя данных. Стандартная разрядность адреса возросла с 16-20 бит В пер«В рвона- чальных разработках до 32-64 бит в современных системах. Каждая присоедатате«„. плата оперирует в прелелах опрелеленного адресного диапазона — полмножест„ полного адресного пространства шины — н должна самостоятельно определять, кгь да адрес на шине принадлежит ее диапазону.
По линиям данных (т)ага Ьиех) передается информация между адресуемы«а объектами. Аналогично адресной шине, разрядность шины данных возрослаот8аа 32 или 64 бит. Линии управления (сопгго1 1гаех) используются для передачи служебных сит«а. лов, например типа операции (чтенисттзапись), индикации готовттости посылать ила принимать данные или запроса прерывания для специальной обработки одним иа процессоров.
Обычно одна из линий передает тактовые импульсы определеннойчас- тоты, используемые в качестве общего сигнала синхронизации, Большинство плат не имеют автономных источников питания и получают его ат шины. Линии питания (рошег 1тиез), как правило, находятся под напряжением т б 3 к з12 В. Полюс источника питания и "земля" обычно присоединяются к несколь«ам контактам для того, чтобы равномерно распределить ток нагрузки установленки' плат между несколькими проводниками. Резервньае линии (краге 1гаех) ни к чему не присоединяются; они преднааначаа~ для дополнительных функций в случае пересмотра стштдарта шины Кроме того . ого,онк могут быть специально оставлены свободными для нужд пользователя. и РазРЯаНе все типы линий обязательно присутствуют во всех стандартах шип. Ра Р я завясят ность адреса и данных может изменяты я, количество линий квитирования за В«арто от протокола, а способы поддержки прерываний отличаются для разных станте р я — ВГВСОКОЯ шин, Некоторые линии шины работают при высоком уровне напряжения — В' иэном ЛОПГ логическом уровне (асггее 61я6), а некоторые при потенциале "земли" — низко либо ак'"' ческом уровне (ас21ое 1ож).
Чтобы избежать путаницы, говорят, что линия ли' к вирована (ахтегге21), либо сброшена (пейагеаг), независимо от того, относите ° 11ттзктз вированное состояние к высокому или низкому логическому уровню. 3 ОЧКОИт, логический уровень линии указывается в справочной документации звезд следующей за названием литттии, или надчеркивапием названия, напри« .Р 1чА , часто Ве' или ХАСК. Активные линии, работающие ца низком логическом уровне, ча роены на схеме "распределенного ИЛИ", которая применяется, когда все плат«а ли Вяа повременно должны быты отовы к выполнению какой-либо операции, — ес талан не готова к Работе, она просто задает обшей линии низкий потенциал, и ост платы могу~ Распознать эту ситуацию.
структура и принципы работы шин а,х т 325 8,2. Принципы работы шин )1ротокол (ргогосо1) — это набор правил для координации обмена данными и вы„ясняя дру'их Операций ца шине. Эти правила так же важны, как и назначение Вота КРОВ ников, поскольку ооеспечивают совместимость и возможность обмена информаа ией между соединенными платами.
Любые операции шины должны быть точно лены в части используемых линий и требуемой синхронизации. Для обеспечеместимости с шиной и, соответственно, с другими присоединенными к шине онствами плата должна подчиняться протоколу анины. Блата, которая в данный момент вРемени задает адрес на шине и операцию, ая будет вьшолпяться, называется ведущим устройством (Ьих тахгег). Ведомое Ройство (Ьих х(аее) — зто устройство, к которому обращается ведущее и которое , лино реагировать на его команды. Например, в операции передачи данных „е,клу процессором и памятью процессор является ведущим, т. е.
устанавливает атреса н указывает Операцию — чтение или запись. Плата ОЗУ, являющаяся ведомо«3 опознает адреса и отвечает, считывая данные с шины или передавая их на нану, В некоторых системах ведущим может быть только одно устройство, в друГкх — права ведуацего устройства могут передаваться от одной платы к другой.
агля ведущее устройство не выбрано однозначно, несколько плат могут пытаться адновременно получить доступ к шине, и тогда сочетание конфликтующих запросов моне~ "запереть" шину — конкуренция за управление шиной (Ьих соигепгтоп). Зля решения этой проблемы применяются специальные арбитражные цепи. Шины м ны могут быть синхронными и асинхронными. Синхронные шины 1 у оих Бит) работают в соответствии со специальным сигналом сицхрониза1ту«ГЬгоноих «В — последовательность прямоугольных импульсов с частотой 10 — 20 МГГГ, кот«рая гене и Р рируется одной из плат. Период задатощего сигнала называется тактом "Вны (Ьих с с(е) ( ус е).
В шинах синхронного типа все операции должны выполняться 'Гоотвстетвни С ' ии с точным количеством тактов, Протокол асинхронной шины 1«ГУВГЬГОпоих 6из п 6из) предполагает, что очередная операция может начаться только татаа, КОГда Заве д завершена предыдущая. В шинах асинхронного типа отсутствует зааацшнй гене ато и ратор и для служебных протокольных сигналов и индикации готов~стах ттспОЛьЗЧЕтСя м уется механизм квитирования (Ьапт)ТЬаИтлд), для которого выделяап е специальные ли т ные линии шины.
В шинах синхронного типа готовность ,"1 делается тактовыми с товыми сигналами — на определенном такте все платы должны Ка Ь ГОТОВЫ К ОПЕРаЦитт аждьтй из ассмот Р отренных типов шин имеет свои преимущества и недостатки. акре е ""Ронные шины п оп Роше, но выполнены на базе технологии, характерной для деленного времени, и Р и, и имеют сравнительно неболыцие возможности для усоезствования. Асин нхропный режим обладает большей гибкостью благодаря что платы, абота ч, р ющие с разнои скоростью, могут быть установлены на и ту аке цапну и чсттт тпно работать выт,'сте. Платы, Выпттлненные по ВОВей щей отогиииобла аю „„о. Огни и обладающие высоким быстр"денгтв"еь' легко интегрируютс нтег ируются с щи«синхронного тина предыдущего поколен"я.
Более сложная, . е озимая жцая электроника, нео мая для асинхронных шин, обычно не Явлаетса пре , «меттсн репятствисм, поскольку пение интегральных схем определяет достаточно н "снь изкие цены на иптерые устройства. 327 „ура и принципы работы шин ~вхт 326 Глава В. Сиота„ емны, инт (данные приняты, дре б д птапелен) едрен (нгт ведущего) адрес (от ведущего) згврос м ншвние данных нт ва)1ацего) (данные прицепы) подтверждение адреса (от ведущего) двйстпвительны) дтниыг йв ведомого) запрос на чтение данных ('отп ведущего) мдтверждение донных (аи ведомого) (данные больше не действительны) данные (от ведомого) синхронизация ('от ведущего) 8.2.6.
Синхронная передача данных Наиболее частая операция шины — обмен данными между двумя уст Эта операция наглядно демонстрирует разницу между синхронной и з „„наин передачей. При обмене данными ведущая плата устанавливает адрес и ""ирвин, одну или более управлявших линий для того, чтобы подтвердить правнль„ ахтт, „ ль иост,, реса и указать тип операции — чтение или запись. При синхронном выполнении операции чтения адресуемое (ведомое) Устройтт должно передать данные на шину за определенное число тактов (рис. 8 13) В пРин денном примере все присоединенные платы "знают", что адрес действителен леи нтен ние пяти тактов после начала операции, а данные — только в течение тактов 8 7„ Операция синхронной записи аналогична, с той лишь разницей, что ведущее у, е устрн.
ство "ответственно" за поступление данных на шину. Ведомое устройство лола, считать данные с шины в течение нескольких тактов. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 !1 12 ряс. 8.1тх Синхронное чтение данных. Пря каждом импульсе синхронизации нв пв шине должен быть выставлен определенный сигнал. В данном примере адрес долже у , жеп УлгР са ни жнвзться на шине в промежутке между импульсами 2 н 7; подтверждение влре ваться вг полняется отдельным сигналом. Запрос на чтение данных должен удержива ошсввыг шине между импульсами 4 н 7. Ведомое устройство отвечает передачей эапро твов ать вн данных между 6 н В импульсами. Сигналы адреса и данных должны прнсутст линии уже в начале импульса синхронизации Моментом синхронизации всегда считается изменение полярности та .