Микроконтроллер MCS 296

Содержание

1. Описание микроконтроллера MCS‑296. 2

2. Подключение ЖК-индикатора. 2

3. Подключение динамического ОЗУ.. 3

4. Подключение АЦП.. 4

5. Подключение клавиатуры.. 4

6. Карта адресного пространства. 5

7. Межмашинный обмен через «Почтовый ящик». 6

Заключение. 8

Список использованных источников. 9

1. Описание микроконтроллера MCS‑296

MCS‑296 фирмы Intel является 16 – битным микроконтроллером с конвейерной архитектурой и встроенными возможностями цифровой обработки сигналов – DSP‑сопроцессор.

2. Подключение ЖК-индикатора

В данном проекте в качестве индикатора на жидких кристаллах используется модуль ITM‑2002K2SR. Этот модуль состоит из БИС контроллера управления и ЖК-панели. Контроллер управления KS0066 фирмы SAMSUNG.

Модуль позволяет отображать 20 символов в одной строке при матрице символа 6х10 и курсор. Между символами имеются интервалы шириной в одну отображаемую точку. Каждому отображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля.

Для соединения ЖКИ-модуля с управляющей системой используются порты ввода / вывода микроконтроллера, на которых формируется 8‑разрядная (PD0‑PD7) шина «команды / данные». Управляющие сигналы P_RS (выбор регистра команды / данные), P_R/W (направление передачи данных: P_R/W =0 – запись в память индикатора, P_R/W =1 – считывание из памяти индикатора) и P_E (строб, сопровождающий сигналы на шине «команды / данные») формируются программно на обычных линиях ввода / вывода микроконтроллера. Запись информации в ЖКИ-модуль происходит по спаду сигнала P_E. Три вывода 14‑контактного разъема (VSS, VDD, V0) предназначены для подачи питающего напряжения и напряжения смещения, которое управляет контрастностью дисплея.

Контроллер ЖК-модуля после приема байта команды или байта данных требует некоторого времени для обработки полученной информации, в течение которого не может проводить передачу.

3. Подключение динамического ОЗУ

Для подключения динамической памяти объемом 16 Мбайт к микроконтроллеру используется контроллер динамической памяти KP8441–40 фирмы National Semiconductor. KP8441–40 позволяет подключать до 16 Мбайт ДОЗУ. Контроллер синхронизирован с MCS‑296 на тактовой частоте 40 МГц. В качестве ДОЗУ была найдена микросхема HYB 3165160AT(L) – 40/-50/-60 с организацией 4М х 16 фирмы SIEMENS.

Для начала работы с ДОЗУ необходимо сбросить контроллер KP8441–40. Для сброса сигнал RST должен быть активен не менее 16-ти положительных фронтов тактовой частоты (временная диаграмма, рисунок 1).

После включения ЭМ1 сигнал RST удерживается в состоянии 0 для сброса КДОЗУ. Программирование осуществляется при помощи сигналов ML, R0–12, C0–12, ECAS и RFIP (временная диаграмма, рисунок 2). По окончании программирования контроллер переходит в 40-миллисекундный период инициализации, после чего он будет доступен для работы.

Чтение/запись динамической памяти может проводиться в синхронном и асинхронном режимах. В данной работе будет использоваться асинхронный режим. Сигнал готовности – DTCK.

Карта адресного пространства микроконтроллера составляет 16 МБ и ДОЗУ 16МБ, поэтому её не хватит для других внешних устройств. Для решения этой проблемы запрограммируем сигнал CS0 который будет выбирать банк памяти, если он равен 0 – это означает, что идёт обращение к ДОЗУ, если 1 – к другим внешним устройствам.

Микроконтроллер устанавливает сигнал RD=0, говоря о том, что происходит цикл чтения, CS0 установкой в 0, КДОЗУ отвечает установкой RAS в 0 по первому же положительному фронту, на R0–12 – устанавливается адрес строки динамической памяти, в следующем такте устанавливается CAS =0, а на С0–12 – адрес столбца и устанавливается DTACK = 0.

Цикл записи (временная диаграмма, рисунок 4) аналогичен чтению, за исключением установки WR=0.

Регенерация динамической памяти производится автоматически самим контроллером. Каждый раз, когда требуется регенерация, контроллер ожидает завершения цикла обмена данными. По окончании цикла чтения / записи, контроллер формирует сигнал запроса регенерации RFRQ=0. В следующем такте выставляется сигнал RFIP=0 (идёт регенерация). В третьем такте устанавливается RAS=0. Через два такта сбрасывается запрос на регенерацию RFRQ=1, и потом сбрасываются RFIP и RAS (установкой в 1). Таким образом, цикл регенерации занимает 6 тактов (временная диаграмма, рис. 3). Может возникнуть такая ситуация, что контроллер начнёт регенерацию, а мы – цикл чтения / записи. Для исключения такой ситуации RFRQ заводится на вход EXTINT0 микроконтроллера. Таким образом, при появлении RFRQ=0 процессор прерывает выполнение программы чтения / записи и ожидает окончания регенерации. Признаком окончания цикла регенерации служит RFIP=1.

4. Подключение АЦП

С помощью сигналов A, B, C, D (поступающих на входы мультиплексора) микроконтроллер канал, далее информация из выбранного канала поступает на вход одноканального и 16 разрядного АЦП (для его запуска устанавливается сигнал convst = 0), когда данные готовы АЦП устанавливает сигнал NMI =0, что вызывает прерывание микроконтроллера и считывания их.

5. Подключение клавиатуры

Клавиатура построена для организации опроса значения клавиш методом сканирования. Клавиатура доступна при установке сигнала CSKEY=0. При CSRW=0 доступна старшая половина бит регистра клавиатуры на запись, при CSRD=0 доступен весь регистр клавиатуры на чтение.

6. Карта адресного пространства

Микроконтроллер MCS‑296

1	FFFFFFH Внешняя память FFF800H
	FFF7FFH Внешнее ПЗУ FF2080H (адрес начального пуска)
	FF207FH Внешнее SPM FF2000H
	FF1FFFH Внешняя память FF0400H
	FF03FFH Резерв 700000H
	6FFFFFH АЦП 500000H
	4FFFFFH Клавиатура 400000H
	3FFFFFH ЖКИ 300000H
	2FFFFFH ОЗУ ПЯ 200000H
	1FFFFFH Резерв 010000H
	00FFFFH Внешнее ОЗУ 00F800H
	00F7FFH Внешняя память 00F000H
	00EFFFH Внешняя память 002000H
	001FFFH SFR 001F00H
	001EFFH Резерв 001C00H
	001BFFH Внешняя память 000400H
	0003FFH Резерв 000200H
	0001FFH Регистровый файл 000000H
0	FFFFFFH ДОЗУ 000000H

7. Межмашинный обмен через «Почтовый ящик»

Суть метода: есть арбитр, который контролирует доступ к ОЗУ и открывает шины данных, адреса и управления. Машина, которая хочет обменяться информацией, выставляет запрос на захват ОЗУ REQ=0. Если ресурс свободен, арбитр подтверждает запрос и открывает шины для обмена информацией. Если ресурс занят, машина будет ждать, пока не освободится.

Арбитр представляет из себя кольцевой счётчик. Т.е. выход с генератора тактовой частоты поступает через элемент «или» на вход счётчика. Выход данных счётчика поступает на дешифратор. Каждому выходу дешифратора соответствует своя машина. В результате получается, что «нолик бегает по кругу». При поступлении запроса от соответствующей машины, генератор импульсов останавливается и производится обмен. По окончании обмена остановка снимается. Если приходят два или более запросов одновременно, то право на захват ресурса получит та машина, номер которой в данный момент поступает на вход дешифратора.

Заключение

В данной работе была разработана схема межмашинного обмена через ОЗУ «Почтовый ящик» ёмкостью 4 Кб 8‑х элементарных машин. В качестве элементарных машин использовались однокристальные ЭВМ MCS‑296, к каждой из которых было подключено динамическое ОЗУ ёмкостью 16 Мбайт, ЖКИ, АЦП и клавиатура.

Список использованных источников

1.         Кудрявцев А.В. Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине «Микропроцессорные системы». – Уфа: УГАТУ, 1996 – 74 с.

2.       Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. и др. Справочник «Техническое обеспечение цифровой обработки сигналов» – Санкт-Петербург: «Наука и техника», 2000. – 752 с.

3.       Шило Справочник по интегральным микросхемам. Справочник. – М.: «Радио и связь», 1986 – 343 с.

4.       Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Справочник «Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах» – М,: «Радио и Связь», 1990 – 304 с.

5.       Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. «Цифровые устройства» – М,: «Политехника», 1996 – 878 с.

6.       Конденсаторы: Справочник/И.И. Четвертков. ‑ М.: Радио и связь 1993. – 392 с.

7.       ГОСТ 2.707 – 81. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники. – М.: Изд – во стандартов, 1981. – 16 с.

8.       ГОСТ 2.743 – 91. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники. – М.: Изд-во стандартов, 1992. – 58 с.