ГЕНЕРАТОРЫ ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ

И ИНТЕРФЕЙС ПАМЯТИ ДЛЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ

СИСТЕМ С 3 ШИНАМИ

Во второй главе была рассмотрена структура микропроцессорной системы, в состав которой входят следующие три шины: адресная шина, шина данных и шина управления. Для каждого микропроце.ссора обсуждались требования, предъявляемые к генератору тактовых импульсов. Указывалось, что он определяет синхронизацию микропроцессорной системы. В этой главе рассмотрим вопросы генерации последовательности тактовых импульсов, т. е. покажем, как обеспечить систему необходимым генератором тактовых импульсов.

Также обсудим вопросы интерфейса памяти в системах с 3 шинами, в частности для каждого типа микропроцессора согласование электрических характеристик при использовании различных ОЗУ и ПЗУ. Кроме того, рассмотрим методы организации интерфейса в микропроцессорных системах для ОЗУ с общим входом и выходом и для ОЗУ с раздельными входом и выходом.

3.1. Генератор тактовых импульсов

для микропроцессора 8080

Для микропроцессора 8080 требуются две высоковольтные (12 В) последовательности тактовых импульсов. Эти последовательности условно назовем: фаза 1 {р1) и фаза 2 {Ф2). Временные соотношения последовательностей тактовых импульсов показаны на временной диаграмме (рис. 3.1). Там же содержится перечень их временных характеристик, для которых в таблице приведены ограничения.

Временная диаграмма и ее характеристики показывают, что получение последовательностей тактовых импульсов, отвечающих заданным требованиям, представляет собой отдельную и нелегкую техническую задачу. К счастью, в рамках этой задачи для микропроцессора 8080 ыла разработана специальная интегральная схема. Это генера-й; тактовых импульсов с шифром 8224. Кроме выработки тактовой последовательности импульсов для 8080, устройство 8224 может выполнять и другие функции. Это делает его применение в микропроцессоре Intel 8080 более удобным. Дополнительные возможности генератору

1- . >1

Обозначение

tr, t,

t >l tDI

Параметр

Период следования импульсов

Время переднего и время заднего фронта

Ширина импульса Ф1

Щнрина импульса Ф2

Временной интервал .между задним фронтом импульса Ф1 и передним фронтом следующего импульса Ф2

Временной интервал между задним фронтом импульса ?>2 и передним фронтом следующего импульса ?>!

Задержка импульса Ф2 по отношению к импульсу Ф1

Примечание. Характеристики переменного тока: Тд=0 -70°С, Vdd=--I2 В±5%, Vqc -1-5 В±5%, Vbb=5 В±5%, Vss-=0 В, если не оговаривается особо.

Рис. 3.1. Временная диаграмма последовательностей 1, Ф2 тактовых, импульсов для микропроцессора 8080. Временные характеристики последовательностей тактовых импульсов даны в таблице. (С разрешения фирмы Intel.)

тактовых импульсов 8224 будут рассмотрены в следующих главах.

Для проектировщика, использующего систему 8080 в качестве базовой, разработка генератора тактовых импульсов не составит труда. Если в качестве системного контроллера используется микропроцессор 8080, то генератором тактовых импульсов в этом случае будет устройство 8224. Благодаря этому уменьшается объем оборудования и, конечно, увеличивается надежность системы.

Схема и спецификации генератора 8224 представлены на рис. 3.2а и 3.26. Для его работы необходимы лишь подача пи-

Конфигурация выводов 1Ш>ХтА11-Тъ;

ResETt

RDYIN READYC; SYNC /Й2(ТТ1)С

GND [Z

7~16

2 15

3 14

4 13 8224

5 12

6 11

7 10

=iVcc

Z1XTAL1

Z1XTAL2

□ TANK

□ OSC

□ 01

□ !<>2

1H>XTAL2- top 01>tank--

Генератор

тактовых

импульсов

-OSC 0I>

H> 4>

> lA

<P2D

[>sync -

gRESIN-N.

Вход> триггера 1

tl>,

Шмитта

royin

sTSTe[7>

-RESETO -READy[4>

Рис. 3.2а. Схема и назначение выводов генератора тактовых имлу.5ьссж 8224 при совместном использовании с 8080. (С разрешения фирмы Intd.)

тания от источника постоянного тока и подключение внешнего кварцевого резонатора. Требуемая частота колебаний кварцевого резонатора в 9 раз больше, чем частота импульсов, соответствующая периоду tcY в последовательностях импульсов, Ф1 я Ф2 для микропроцессора 8080. Допустим, например, что tcx. равен 1 мкс, что соответствует частоте в 1 МГц. Частота коле-баний резонатора должна быть равна 9 МГц, что соответствует периоду, равному девятой части tcy.

На рис. 3.3 показано, как генератор 8224 подключается ц. микропроцессору 8080. Выходной сигнал генератора 8224 на рисунке имеет обозначение STSTB. Этот сигнал упомщалря в гл. 2 как сигнал для стробирования слова состояния в фиксаторах состояний. Он подается, когда слово состояния поступает на шину данных. Если у вас нет полного представления о функциях этого стробирующего сигнала в системе, обратитесь К разд. 2.13, в котором рассматривается шина управления микро*

Характеристики генератора тактовых импульсов 8224

Примечание: I. Осторожно. Выходы устройства Ф1, ф2 не имеют защиты от короткого замыкания. 2. Характеристики постоянного тока: Т.=0 -70°С. V = -b5 0 В±5% Vdd-+12B±5%. сс . .

Рис. 3.26. Спецификации для генератора тактовых импульсов 8224. (С разрешения фирмы Intel.)

процессорной системы 8080. Мы видели, что при использовании генератора тактовых импульсов 8224 для микропроцессора 8080 нет сколько-нибудь значительных затруднений в получении кор-

ректных последовательностей тактовых импульсов 91 и 952. Настоятельно рекомендуем применять его для управления системой, разрабатываемой на базе микропроцессора 8080.

9,0 МГц 14 15

О ч-

н °

о. м о 9.

STSTB

8080

READY RESET SYNC

или фиксатору состояния

Рис. 3.3 Схема подключения генератора тактовых импульсов 8224 к микропроцессору 8080.

3.2. Генератор тактовых импульсов

для микропроцессора 8085

Схема генератора тактовых импульсов микропроцессора 8085 полностью содержится в самом микропроцессоре. Достаточно просто подключить кварцевый резонатор к выводам Xi (вы-

Рис. 3.4. Схема подключения кварцевого резонатора к микропроцессору 8085, предназначенного для стабилизации частоты следования тактовых импульсов. Тактовая частота микропроцессора 8085 в два раза меньше частоты колебаний кварцевого резонатора.

вод 1) И Хг (вывод 2) микропроцессора 8085. Кварцевый резонатор может иметь любую частоту колебаний в диапазоне от 1 до 6 МГц. Эта частота делится пополам и соответствующие импульсы с периодом tcv используются в микропроцессоре 8085. На рис. 3.4 показано, как путем подключения кварцевого резонатора обеспечивается синхронизация микропроцессора 8085.

3.3. Генератор тактовых импульсов

для микропроцессора Z80

Для работы микропроцессора Z80 требуется одна последовательность тактовых импульсов. Такая последовательность может быть образована различными способами. На рис. 3.5 показана схема генерации синхронизирующих импульсов для микропроцессора Z80. Частота колебаний, как видно, определяется кварцевым резонатором Хь Однако для того чтобы эта схема работала, произведение RiCi должно быть численно больше.

7404 0,01 МкФ 7404 7404

R2=R C,>3000 пФ или 0,003 мкФ

5100М

6 Вход синхроимпульсов мпк-ропроцессора z80

Рис. 3.5. Схема генератора тактовых импульсов для микропроцессора Z80. Выход этого генератора несовместим с ТТЛ-схемами. С помощью согласующего резистора на 510 Ом напряжение на выходе генератора тактовых импульсов увеличивается примерно до 5 В. Характеристики генератора тактовых импульсов представлены на рис. 3.6.

чем период колебаний. Допустим, требуемая частота равна 1 МГц. Ей соответствует период в Ы0~* с. Это означает, что величина произведения RiCi должна быть больше, чем ЫО . Величина сопротивления Ri должна оставаться постоянной и иметь значение приблизительно в 330 Ом. При этом значение Ci должно быть больше или равно Г-Ю-/ЗЗО Ф. Это же значение приблизительно равно 3000 пФ. Такая величина произведения RjCi обеспечивает необходимый фазовый сдвиг частоты колебаний. Спецификация характеристик генератора тактовых импульсов для микропроцессора Z80 дана на рис. 3.6.

3.4. Генератор тактовых импульсов

для микропроцессора 6800

Микропроцессор 6800 подобно микропроцессору 8080 требует для своей работы две последовательности тактовых импульсов, для образования которых должны использоваться схемы, отличные от ТТЛ-схем. Эти последовательности тактовых импуль-