Дж.Хиллбурн, П.Джулич Микро-ЭВМ и микропроцессоры (1979) (1092080), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Схемы интерфейса, используемые при работе в основном режиме, называют синхронизаторами. Существуют два типа синхронизаторов: для импульсных и потенциальных входных сигналов ~~3, 81. Обычный импульсный синхронизатор представляет собой схему, которая воспринимает несинхронизированный импульс и производит его задержку на период времени, необходимый для синхронизации этого импульса с тактовыми импульсами системы.
Простейший импульсный синхронизатор показан на рис. 8.18, а и состоит из двух двухступенчатых УК-триггеров и логической схемы И. Не- Интерфейс и периферийные устройства 203 Входные амлулымт модене ноульсы ,Тааыоды аноульсы 7оаотодые амлульсы ВхаЬые амлульсы Выхоьаые амоульсы Е атис. 6,18. Принципиальная схема (а) и временаая диаграмма (б) синхрониза- тора импульсов.
синхронизированный импульс, поступающий на вход «Предустановка» первого триггера устанавливает выход этого триггера (Х,) в состояние 1. Первым же поступившим после этого тактовым импульсом выход второго триггера (Ха) устанавливается в состояние 1. Второй тактовый импульс генерирует на выходе схемы И импульс, синхронизированный с тактовым импульсом. Поскольку входы ь' и К обоих триггеров соответствуют в этот момент состоянию 1, по завершении действия тактового импульса входные сигналы сбрасываются.
Временная диаграмма рассмотренной последовательности трех импульсов приведена на рис. 6.18, б. Из этого рисунка видно, что синхронизация обеспечивается только для импульсов, разделенных во времени по крайней мере двумя тактовыми периодами. Это иллюстрируется примером потери импульса 2 на временнбй диаграмме. Следует заметить, что до поступления очередного синхронизируемого импульса оба триггера должны быть очищены.
204 Глава б Вихейней са.нал сигнал Тантвдвге амлулвси Сь Тангтвбвге анлулвсвг дхедней сагнал двгхедней сигнал Рис. 6Л9. Принципиальная схема (а) и временнйя диаграмма (б) простейшего потенциального синхронизатора. бледней сагна нал Тан инлулвст Рис. 6.20, Потенциальный синхронизатор с двойным буферированием.
Потенциальные синхронизаторы используются при наличии не- синхронизированных потенциальных сигналов (например, для случая данных в регистрах периферийных устройств). Уровни данных, передаваемых, например, на шину данных процессора, не должны меняться до завершения обмена. Простейшая схема, реализующая данную функцию, показана на рис. 6.19, а. Схема состоит из единственного 1)-триггера. Временная диаграмма рис.
6.19, б демонстрирует типичную 'последовательность сигналов устройства. Синхронизация потенциальных сигналов обеспечивает- Интерфейс и периферийные устройства 2(6 ся лишь в случае, если их продолжительность не менее одного тактового периода. Это иллюстрируется на примере потери сигнала 2 на временнбй диаграмме. Сигнал, поступивший и завершившийся в промежутке между двумя последовательными тактовыми импульсами, будет утерян. Усовершенствованный вариант потенциального синхронизатора, который не допускает потери импульсов, показан на рис. 6.20. Данная схема является разновидностью потенциального синхронизатора с двойным буферированием. 6.5.
ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕРФЕЙСА НА ИС Для построения интерфейса можно воспользоваться широким набором выпускаемых на ИС элементов [9 — 12], включая мультиплексоры, линейные передатчики и приемники, преобразователи уровня и буферы, мультивибраторы и специальные схемы. В настоящем разделе мы рассмотрим некоторые типичные устройства, часто используемые при построении интерфейсов микро-ЭВМ, чтобы продемонстрировать разнообразие имеющихся в распоряжении разработчика компонентов.
МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ И ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРЫ Мультиплексор — это устройство, которое выбирает данные от одного из двух или более входных информационных каналов и подает их на свой выход. В механике эквивалентом мультиплексора на интегральных схемах является многоконтактный поворотный переключатель. Мультиплексоры широко используются в микро- ЭВМ для организации работы двух или более устройств с одной шиной данных. Простейшим примером мультиплексора является комбинация схем И/ИЛИ (рис. 4.37), при помощи которой на шину передаются данные либо из регистра А, либо из регистра В.
Это двухвходовый 4-разрядный мультиплексор. Мультиплексоры на ИС имеются во всех семействах логических элементов, предоставляя широкий выбор управляющих комбинаций, Типичными являются мультиплексоры 8232 (8-входовый, 1-разрядный), 8233 (2-входовый, 4-разрядный) и 8263 (3-входовый, 4-разрядный). Демультиплексор подает данные, поступающие на его вход, на один из двух или более выходных информационных каналов, т. е.
выполняет действия, обратные функции мультиплексора. Регистры С и 17 на рис. 4.37 представляют собой простейший демультиплексор. Демультиплексоры на ИС имеются в большинстве семейств логических элементов, предоставляя пользователю большой выбор управляющих комбинаций. Типичными являются демультиплексоры 74154 (1-к-16) и 74155 (1-к-4 или 1-к-8). 206 Глава 6 ЛИНЕЙНЫЕ ПЕРЕДАТЧИКИ И ПРИЕМНИКИ Линейные передатчики и приемники применяются в микро- ЭВМ для связи с периферийными устройствами. Системы передачи данных, построенные с использованием этих устройств, можно поделить на два типа: асимметричные и дифференциальные [91. Асимметричные системы состоят из передатчика с одним выходом, соединенным через линию с единственным входом приемника; при этом приемник и передатчик имеют общее заземление (рис.
6.21). Недостатком такой схемы является наличие замкнутой (через общую землю) электрической цепи для выходного сигнала передатчика. Это может привести к возникновению ошибок, вызванных появлением нежелательных сигналов, генерируемых в приемнике. Данная проблема решается путем построения системы с заземлением и низким полным сопротивлением либо использованием нескольких цепей заземления. При связи с устройствами, расположенными на небольшом расстоянии, для построения подобной системы обычно подходят стандартные логические схемы или логические схемы с высокой помехозащищенностью.
Дифференциальные системы используются в тех случаях, когда периферийные устройства находятся на значительном удалении от микро-ЭВМ либо имеют другую систему заземления: их также применяют при высоком уровне помех. Дифференциальные системы бывают сбалансированными и несбалансированными. Сбалансированная дифференциальная система состоит из передатчика с дополнительными выходами, работающего на сбалансированную двухпроводную линию передачи данных, на другом конце которой находится приемник с дифференциальными входами (рис. 6.22, а). Входы приемника обычно согласовывают с линией передачи данных при помощи внешних схем, так как для большинства приемников характерно наличие высокого полного входного сопротивления.
В сбалансированной системе в значительной степени нивелируются шум и колебания напряжения, общие для обоих линий (синфазный шум и синфазное напряжение) 1113). Недостатком такой системы является то, что она более сложная, чем асимметричная система. Несбалансированная дифференциальная система состоит из передатчика с одним выходом и приемника с дифференциальным Даввые ые Гтрее - аыву уеяеуа Строе - иетулее уле0а Рис.
6.2!. Тиничная асимметричная система. Интерфейс и периферийные устройства 207 Данно аниме Строб ампула Жалоба Строб- имлулье йода ,йал Стр нмоул бело Строб-амлулье улове б Рис. 6.22. Типичная дифференциальная система. ° — сбалансированная: б — ивсбалансированяая. входом, соединенными двухпроводной линией (рис. 6.22,б). Эта система обеспечивает защиту от шума, общего для линий сигнала и заземления, однако индуктивная связь между различными линиями сигнала возрастает за счет общего заземления. Этот недо.
статок следует учитывать при анализе экономического фактора для несбалансированной системы с общим заземлением (а также асимметричной системы) по сравнению с полностью сбалансированной системой. В различных семействах логических ИС имеются самые разно. образные типы линейных передатчиков и приемников. Некоторые из них широко применяются для передачи и приема информации в системах с шинной организацией. Так, разработчики часто используют шинный передатчик, построенный на основе ТТЬ-схем со свободным коллектором, поскольку это устройство представляет собой монтажную схему ИЛИ:1141.
В качестве примера такого устройства можно назвать счетверенный высоковольтный вентиль И-НЕ с двумя входами типа 7426 (разд. 2.6). Это устройство имеет высоковольтный выход свободного коллектора для связи со схемами с высоким уровнем сигнала (МОП-схемами, реле) или входами ТТЬ-схем. Простейшие ТТТ:приемники для асимметричных систем строятся на стандартных вентилях (например, типа 7400). В линейных передатчиках другого важного типа используются выходные схемы с тремя состояниями. Типичным устройством та- 203 Глаза б Двазые 1 О Высокий уровень Е Высокий уровень Е Рис. 6.28.
Логическая схема и таблица истинности передатчика 8ТОО. (С разре- шения 8!Кпенсв Согр.) оа оиы Вход Выход О 1 о„ Высокий уровень Е Рис. 6.24. Логическая схема и таблица истинности триггера 8Т!О. (С разрешения 8!кпе!!св Согр.) кого рода является счетверенный шинный передатчик ЗТ09, показанный на рис. 6.23. Каждый инвертор этого устройства может работать при токе 40 мА и нагрузке 300 пФ с задержкой распространения сигнала менее 22 нс. Для устройств с тремя состояниями не требуется согласующих резисторов, необходимых для приборов ' со свободным коллектором. Кроме того, в данном случае по сравнению с рассмотренным выше увеличивается быстродействие системы [)5].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
