Внешняя системная шина контроллер

Системная шина процессора предназначена для обмена информацией микропроцессора с любыми внутренними устройствами микропроцессорной системы (контроллера или компьютера). В качестве обязательных устройств, которые входят в состав любой микропроцессорной системы, можно назвать ОЗУ, ПЗУ, таймер и порты ввода-вывода. Структурная схема простейшего микропроцессорного устройства приведена на рисунке 1.

В состав системной шины в зависимости от типа процессора входит одна или несколько шин адреса, одна или несколько шин данных и шина управления. Несколько шин данных и адреса применяется для увеличения производительности процессора и используется только в сигнальных процессорах. В универсальных процессорах и контроллерах обычно применяется одна шина адреса и одна шина данных.

В понятие шины вкладывают разное значение при рассмотрении различных вопросов. В простейшем случае под понятием шина подразумевают параллельно проложенные провода, по которым передаётся двоичная информация. При этом по каждому проводу передаётся отдельный двоичный разряд. Информация может передаваться в одном направлении, как, например, для шины адреса или шины управления, или в различных направлениях (для шины данных). По шине данных информация передаётся либо к процессору, либо от процессора в зависимости от операции записи или чтения, которую в данный момент осуществляет процессор.

В любом случае все сигналы, необходимые для работы системной шины формируются микросхемой процессора как это рассматривалось при изучении операционного блока. Иногда для увеличения скорости обработки информации функции управления системной шины берёт на себя отдельная микросхема (например контроллер прямого доступа к памяти или сопроцессор). Арбитраж доступа к системной шине при этом осуществляет контроллер системной шины (в простейшем случае достаточно сигнала занятости шины).

В некоторых случаях в понятие шина дополнительно включают требования по уровням напряжения, которыми представляются нули и единицы, передаваемые по её проводам. В состав требований могут быть включены длительности фронтов передаваемых сигналов, типы используемых разъёмов и их распайка, последовательность передаваемых сигналов и скорость их передачи.

Рисунок 1. Структурная схема подключения микропроцессорных устройств к системной шине

При подключении различных устройств к системной шине возникает вопрос — как различать эти устройства между собой? Единственный способ сделать это использовать индивидуальный адрес для каждого устройства, подключенного к системной шине микропроцессора. Так как адресация производится к каждой ячейке устройства индивидуально, то возникает понятие адресного пространства, занимаемого каждым устройством и адресного пространства микропроцессорного устройства в целом.

Видео:Датчики ДАВЛЕНИЯ В ШИНАХ.Замена батарей.Отзыв через 2 года эксплуатации!!!Скачать

Адресное пространство микропроцессорного устройства.

Адресное пространство микропроцессорного устройства изображается графически прямоугольником, одна из сторон которого представляет разрядность адресуемой ячейки этого микропроцессора, а другая сторона — весь диапазон доступных адресов для этого же микропроцессора. Обычно в качестве минимально адресуемой ячейки памяти выбирается восьмиразрядная ячейка памяти (байт). Диапазон доступных адресов микропроцессора определяется разрядностью шины адреса системной шины. При этом минимальный номер ячейки памяти (адрес) будет равен 0, а максимальный определяется из формулы:

Для шестнадцатиразрядной шины это будет число 65535 (64K). Адресное пространство этой шины и распределение памяти микропроцессорной системы, изображённой на рисунке 1, приведено на рисунке 2, а распределение памяти микропроцессорной системы, изображённой на рисунке 1, приведено на рисунке 3.

Рисунок 2. Адресное пространство шестнадцатиразрядной шины адреса

Рисунок 3. Распределение памяти микропроцессора с шестнадцатиразрядной шиной адреса

Микропроцессоры после включения питания и выполнения процедуры сброса всегда начинают выполнение программы с определённого адреса, чаще всего нулевого. Однако есть и исключения. Например процессоры, на основе которых строятся универсальные компьютеры IBM PC или Macintosh стартуют не с нулевого адреса. Программа должна храниться в памяти, которая не стирается при выключении питания, то есть в ПЗУ.

Выберем для построения микропроцессорной системы микросхему ПЗУ объёмом 2 килобайта, как это показано на рисунке 1. При рассмотрении построения блока обработки сигналов мы договорились, что процессор после сброса начинает работу с нулевого адреса, поэтому разместим ПЗУ в адресном пространстве начиная с нулевого адреса. Для того, чтобы нулевая ячейка ПЗУ оказались расположенной по нулевому адресу адресного пространства микропроцессора, старшие разряды шины адреса должны быть равны 0.

При построении схемы необходимо декодировать старшие пять разрядов адреса (определить, чтобы они были равны 0). Это выполняется при помощи дешифратора адреса, который в данном случае вырождается в пятивходовую схему «ИЛИ» Это связано с тем, что внутри ПЗУ уже есть одиннадцативходовый дешифратор адреса. При использовании дешифратора адреса, обращение к ячейкам памяти выше двух килобайт не приведёт к чтению ячеек ПЗУ, так как на входе выбора кристалла CS уровень напряжения останется высоким.

Читайте также: Давление в шинах киа соул 2009

Теперь подключим микросхему ОЗУ. Для примера выберем микросхему объёмом 8 Кбайт. Для выбора любой из ячеек этой микросхемы достаточно тринадцатибитового адреса, поэтому необходимо дополнительно декодировать три оставшихся разряда адреса. Так как начальные ячейки памяти адресного пространства уже заняты ПЗУ, то использовать нельзя. Выберем следующую комбинацию цифр 001 и используем известные нам принципы построения схемы по произвольной таблице истинности. Дешифратор адреса выродится в данном случае в трёхвходовую схему «И-НЕ» с двумя инверторами на входе. Схема этого дешифратора приведена на рисунке 1. Приведённый дешифратор адреса обеспечивает нулевой уровень сигнала на входе CS только при комбинации старших бит 001. Обратите внимание, что так как объём ПЗУ меньше объёма ОЗУ, то между областью адресов ПЗУ и областью адресов ОЗУ образовалось пустое пространство неиспользуемых адресов памяти.

И, наконец, так как все микропроцессоры предназначены для обработки данных, поступающих извне, то в любой микропроцессорной системе должны присутствовать порты ввода-вывода. Порт ввода-вывода отображается в адресное пространство микропроцессорного устройства как одиночная ячейка памяти, поэтому порт ввода вывода можно разместить по любому свободному адресу. Проще всего построить дешифратор числа FFFFh. В этом случае дешифратор превращается в обычную 16-ти входовую схему «И-НЕ», поэтому и выберем эту ячейку памяти в адресном пространстве микропроцессора для размещения порта ввода-вывода.

Видео:Как привязать новый датчик контроля давления в шине TPMSСкачать

Способы расширения адресного пространства микропроцессора.

Известно, что размер адресного пространства определяется разрядностью счётчика команд микропроцессора. Достаточно часто при развитии микропроцессорной системы возможности адресного пространства исчерпываются. В таком случае приходится прибегать к методам расширения адресного пространства.

Для расширения адресного пространства можно воспользоваться параллельным портом. Внешние выводы параллельного порта при этом используются в качестве старших битов адресной шины. Такой метод расширения адресного пространства называется страничным методом адресации. Регистр данных параллельного порта при использовании его для расширения адресного пространства будет называться переключателем страниц. Схема использования параллельного порта в качестве переключателя страниц памяти приведена на рисунке 4.

Рисунок 4. Использование параллельного порта в качестве переключателя страниц памяти

В этой схеме параллельный порт используется в качестве простейшего контроллера памяти микропроцессорного устройства. При применении восьмиразрядного параллельного порта в микропроцессорной системе появились дополнительные восемь линий адреса. В результате адресное пространство микропроцессорной системы увеличилось до 16 Мегабайт. Структура нового адресного пространства приведена на рисунке 5, а принцип формирования нового адреса с использованием переключателя страниц приведён на рисунке 6.

Рисунок 5. Структура страничного адресного пространства

Рисунок 6. Формирование адреса с использованием переключателя страниц

Метод страничной адресации прост в реализации и при формировании адреса физической памяти не приводит к дополнительным временным задержкам, но при использовании многозадачного режима работы процессора для каждой активной задачи выделяется целая страница в системной памяти микропроцессора. При такой работе в системной памяти процессора остаётся много неиспользуемых областей. Решить возникшую проблему позволяет метод сегментной организации памяти.

При сегментном методе организации памяти для расширения адресного пространства используется базовый регистр, относительно которого производится адресация команд или данных в программе. Разрядность базового регистра обычно выбирают равной разрядности счётчика команд. В качестве базового регистра, как и при страничной организации памяти, можно использовать параллельный порт.

Для формирования физического адреса используется параллельный двоичный сумматор. На входы этого сумматора подаётся содержимое базового регистра и содержимое счётчика команд. Суммирование производится со смещением содержимого базового регистра влево на несколько бит относительно счётчика команд (рисунок 8). В результате максимальный размер сегмента определяется разрядностью программного счётчика, а максимальная неиспользуемая область памяти — смещением базового регистра относительно программного счётчика.

Адресное пространство при использовании сегментного метода адресации приведено на рисунке 7.

Рисунок 7. Пример адресного пространства с разделением на сегменты

Количество сегментов определяется количеством базовых регистров. Сегменты могут перекрываться в адресном пространстве, и тем самым может регулироваться размер памяти, который отводится под каждый конкретный сегмент памяти. В компьютерах семейства IBM PC имеются четыре базовых регистра, определяющих сегмент данных, сегмент программы, сегмент стека и дополнительный сегмент. Информацию в базовые регистры заносит операционная система при переключении задач.

Читайте также: Шина в корпусе 1х7

Рисунок 8. Формирование адреса при сегментной адресации

Ещё одним распространённым способом увеличения адресного пространства является применение окон. При использовании окон производится расширение не всего адресного пространства, а только его части. Внутри адресного пространства выделяется некоторая область, которая называется окном. В это окно может отображаться часть другого адресного пространства.

При использовании окон может быть использован как страничный метод отображения адресного пространства, так и сегментный метод отображения адресного пространства в окно.

При использовании страничного метода отображения, конкретная страница другого адресного пространства, которая в данный момент отображается в окно памяти, определяется переключателем страниц, построенному по такому же принципу как это было рассмотрено на рисунке 4.

При использовании сегментного метода отображения, конкретная область адресного пространства, которая будет отображаться в окно, определяется содержимым базового регистра. Если разрядность адреса вспомогательного адресного пространства, отображаемого в окно основной памяти, совпадает с разрядностью базового регистра, то любая область вспомогательной памяти может быть отображена в основную память с точностью до байта.

Принцип построения оконной адресации при отображении страниц показан на рисунке 9.

Рисунок 9. Применение окна для расширения адресного пространства

Оконная адресация часто используется при развитии микропроцессорных семейств, когда размера областей памяти, отведённых для конкретных задач в младших моделях семейства, не хватает для старших моделей семейства, а при этом нужно поддерживать аппаратную совместимость с младшими моделями семейства. В качестве примера можно привести микросхемы I81c96 фирмы INTEL или TMS320c5410 фирмы Texas Instrument, где для расширения области регистров специальных функций используется оконная адресация.

Понравился материал? Поделись с друзьями!

Вместе со статьей «Системная шина микропроцессора» читают:

Видео:Минусы датчиков давления TPMS после 2-х недель эксплуатацииСкачать

Режим StandAlone в МК 1986ВЕ1Т и 1986ВЕ3Т

В микроконтроллерах 1986ВЕ1Т и 1986ВЕ3Т реализован режим StandAlone, который предназначен для доступа к контроллерам интерфейса Ethernet и интерфейса по ГОСТ Р52070-2003 (МКИО) по внешний асинхронному интерфейсу системной шины. При этом ядро и все остальные блоки находятся в состоянии сброса за исключением генератора тактовой частоты, который обеспечивает тактирование контроллеров.

В режиме StandAlone микроконтроллер представляет собой интерфейсную микросхему, к которой через внешнюю системную шину можно обратиться к регистрам и памяти контроллеров Ethernet и МКИО. Если в обычном режиме микроконтроллер сам обращается к контроллерам и реализует тот или иной функционал, то в случае StandAlone вместо него это делает внешнее устройство — например, микроконтроллер, у которого таких контроллеров нет.

Работа c контроллерам производится аналогично тому, как это реализуется самим микроконтроллером в обычном режиме. Через регистры производится настройка, а по прерываниям, которые также выведены на внешние выводы, необходимо обрабатывать те или иные события.

Подробное описание выводов МК, задействованных в режиме StandAlone, приведено в спецификации, таблица – «Описание выводов микроконтроллера в режиме StandAlone».

В МК 1986ВЕ1Т при работе с выводами прерываний от контроллеров МКИО есть особенность: выводы прерываний INT1 и INT2 активны, только когда на одном из выводов nCEx установлено состояние низкого логического уровня. Таким образом при обращении к одному из контроллеров МКИО будут активны сразу два выводы прерываний INT1 и INT2. В МК 1986ВЕ3Т выводы прерываний INT1 и INT2 от контроллеров МКИО активны всегда в независимости от состояния сигналов nCEx. Длительность сигналов INT1 и INT2, в случае возникновения прерывания, составляет 2 такта процессора.

Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать

Внешний асинхронный интерфейс системной шины

В режиме StandAlone МК 1986ВЕ1Т и 1986ВЕ3Т имеют внешний асинхронный интерфейс системной шины с раздельными параллельными шинами адреса и данных, а также управляющие сигналы выбора контроллера, записи, чтения и выбора байт данных. Для внешнего управляющего устройства МК в режиме StandAlone является ведомым.

В режиме StandAlone используется 13-разрядная шина адреса и 16- или 19-разрядная шина данных, в зависимости от того, к какому контроллеру осуществляется доступ:

16-разрядная для Ethernet;
19-разрядная для МКИО.

В зависимости от обращения к контроллеру Ethernet или МКИО применяется различная адресация. При доступе к контроллеру МКИО адресация является словной, т.е. на 1 значение адреса приходится 32-разрядное слово. При доступе к контроллеру Ethernet адресация является байтовой, т.е. на 1 значение адреса приходится 1 байт. Поэтому, при обращении к контроллеру МКИО смещение, указанное в спецификации для требуемого регистра, необходимо сдвинуть на 2 разряда вправо перед передачей на шину адреса. Например, для обращения к регистру CONTROL контроллера МКИО, смещение которого составляет 0x1000, необходимо на шине адреса установить значение 0x400. При доступе к контроллеру Ethernet смещения регистров, указанные в спецификации, совпадают со значением адреса, которое необходимо задать на шине адреса.

Читайте также: Как продавать шины с ндс

Временные диаграммы цикла записи и чтения при тактовой частоте работы МК 50 МГц приведены в спецификации, раздел «Режим StandAlone». При этом необходимо учитывать, что сигналы A[12:0], D[18:0], BE[1:0], nCEx должны быть установлены внешним устройством до начала цикла обмена и не должны изменять своего состояния в течение всего цикла обмена. Допускается удерживать сигнал nCEx в состоянии логического нуля на протяжении нескольких последовательных циклов обмена.

При увеличении частоты работы МК пропускная способность внешней системной шины увеличивается. Однако необходимо учитывать, что частота работы внешней системной шины ограничена частотой 50 МГц для 1986ВЕ1Т и 40 МГц для 1986ВЕ3Т. Частота работы внешней шины определяется минимальной длительностью сигнала шины между переключениями, в цикле записи это сигнал nWR в активной фазе. Максимальная частота работы внешней шины 50 МГц для 1986ВЕ1Т и 40 МГц для 1986ВЕ3Т является теоретическим пределом, поэтому не рекомендуется работать с МК по внешней шине на максимальной частоте.

Выбор периферийного контроллера, к которому будет выполнено обращение, задается сигналом ITCMLAEN: при ITCMLAEN = 0 доступ осуществляется к контроллерам МКИО, при ITCMLAEN = 1 доступ осуществляется к контроллерам Ethernet. С помощью сигналов nCEx осуществляется выбор конкретного контроллера, как показано в таблице 1.

Таблица 1 — Выбор периферийного контроллера в зависимости от сигналов ITCMLAEN и nCEx

Примечание: сигналы nCE3 и nCE4 реализованы только в МК 1986ВЕ3Т для мультиплексирования контроллеров Ethernet1 и Ethernet2.

Видео:Система контроля давления в шинах TPMS с АлиэкспрессСкачать

Вход в режим StandAlone

Для входа в режим StandAlone предусмотрено два способа:

1. вход из загрузочной программы при задании соответствующих логических уровней на выводах MODE[2:0];
2. вход из пользовательской программы.

Аппаратный вход в StandAlone

Таблица 2 — Вход в режим StandAlone при старте МК

Код, который исполняется в начальном загрузчике при выборе одного из режимов MODE[2:0], приведён в спецификации, раздел «Режим StandAlone».

Подробное описание режимов загрузки МК 1986ВЕ1Т и 1986ВЕ3Т приведено в статье «Запуск МК 1986ВЕ1Т и 1986ВЕ3Т».

Пользовательский вход в StandAlone

Вход в режим StandAlone может быть выполнен также из пользовательской программы путём установки бита Stand_Alone в регистре BKP_REG_0E. Этот подход более гибкий и позволяет перед входом в режим StandAlone осуществить дополнительные настройки тактирования. Согласно спецификации, можно выполнить подходящую настройку осциллятора HSE для режима работы либо с внешним резонатором, либо с внешним генератором (режим BYPASS), а также установить требуемые настройки частоты в блоке PLL. После перехода в режим StandAlone ядро и все периферийные блоки, кроме контроллера тактовых частот, контроллеров Ethernet и контроллеров МКИО, переходят в состояние сброса. Для выбора активного контроллера (Ethernet или МКИО) управляющее устройство должно установить на выводе ITCMLAEN соответствующий логический уровень (таблица 1).

При работе в режиме StandAlone есть особенность: при входе в StandAlone в режиме отладки ядро не выключается и остается активным, так как наличие подключенного отладчика не дает ядру перейти в режим Sleep.

Видео:В чем отличие SLIMTEC TPMS X5 датчиков давления в шинах для установки снаружи колеса от NoName TPMSСкачать

Выход из режима StandAlone

Выход из режима StandAlone осуществляется только при сбросе по включению основного и батарейного питания.

Это связано с тем, что МК работает в режиме StandAlone при установленном бите Stand_Alone в регистре BKP_REG_0E батарейного домена. Чтобы выйти из режима StandAlone необходимо сбросить бит Stand_Alone. Так как в режиме StandAlone ядро находится в состоянии сброса, то сброс бита Stand_Alone может быть выполнен только аппаратно при сбросе по включению основного и батарейного питания. При сбросе по выводу Reset регистры батарейного домена не сбрасываются.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/vneshnyaya-sistemnaya-shina-kontroller

  🌟 Видео

  MCP2515, контроллер CAN шины с интерфейсом SPIСкачать

  

  TPMS с aliexpress или подробный обзор прибора для мониторинга давления в шинах автомобиля .Скачать

  

  Система контроля давления в шинах Мотоцикла, TPMS / датчики давления для Honda Africa Twin CRF 1000LСкачать

  

  Что стало с внешними датчиками давления в шинах Deelife MU9F после зимы?Скачать

  

  5 лучших систем контроля давления в шинах/best tire pressure monitoring systems с AliExpressСкачать

  

  Датчики давления колес. Версия 2.0Скачать

  

  ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ В ШИНАХ TPMS с АЛИЭКСПРЕСС - стоит ли покупать? ОБЗОР УСТАНОВКА РАСПАКОВКАСкачать

  

  Система мониторинга давления в шинах мотоцикла TPMSСкачать

  

  Грибок в руках у профи. Как правильно отремонтировать прокол протектора на легковой шине.Скачать

  

  Обзор системы контроля давления в шинах AVS07TPMS. 4 датчика TPMS, поддержка BluetoothСкачать

  

  Кан шина, что это? Поймет школьник! принцип работыСкачать

  

  Обзор ультрабюджетной TPMS (системы контроля давления в шинах) с Алиэкспресса. Стоит ли покупать?Скачать

  

  Сменил систему давления в шинах (TPMS). Почему???Скачать

  

  Датчики TPMS с Алиэкспресс - Система контроля давления и температуры в шинахСкачать