Федеральне Агентство освіти Російської Федерації
Пензенський державний університет
Кафедра "Інформаційна безпека систем і технологій"
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсової роботи по темі
«Розробка пристрою сполучення для персонального комп'ютера типу IBM PC»
ПГУ 3.090105.001 ПЗ
Пенза 2007
Реферат
Пристрій сполучення, СИСТЕМНА ШИНА ISA, ВИМІРЮВАЧ Частота проходження імпульсів, селектор АДРЕСИ, БЛОК ВИРОБІТКУ ВНУТРІШНІХ СТРОБ
Мета роботи - розробка пристрою сполучення для персонального комп'ютера типу IBM PC по інтерфейсу ISA. Пристрій сполучення призначене для приймання інформації від комп'ютера, обробки цієї інформації за заданим алгоритмом, видачі результату обробки інформації в комп'ютер.
У ході виконання роботи було спроектовано пристрій сполучення, що підключається до системної шини ISA. Пристрій сполучення виконує функцію вимірювання частоти проходження імпульсів. Моделювання даної функції було проведено у програмі Electronics Workbench.
У результаті роботи були спроектовані функціональна схема, принципова схема, а так само операційна частина.
Зміст
Реферат
Введення
1. Опис алгоритму функціонування УС
2. Опис функціональної схеми УС
2.1 Опис роботи функціональної схеми інтерфейсної частини УС
2.2 Опис роботи функціональної схеми операційної частини УС
3. Опис принципової схеми
4. Моделювання схеми ОЧ УС в EWB
5. Побудова діаграми роботи пристрою сполучення
Висновок
Список використаних джерел
Додаток А. Обов'язкове. Алгоритм функціонування УС
Додаток Б. Обов'язкове. ПГУ 3.090105.002 Е2 Пристрій сполучення. Схема функціональна інтерфейсної частини
Додаток В. Обов'язкове. ПГУ 3.090105.003 Е2 Пристрій сполучення. Схема функціональна операційної частини
Додаток Г. Обов'язкове. ПГУ 3.090105.004 Е3 Пристрій сполучення. Схема електрична принципова
Додаток Д. Обов'язкове. ПГУ 3.090105.004 ПЕ3 Пристрій сполучення. Перелік елементів
У даному курсовому проекті необхідно спроектувати УС, що дозволяє вимірювати частоту проходження прямокутних імпульсів від зовнішнього джерела.
До персонального комп'ютера типу IBM PC пристрою сполучення можуть бути підключені трьома шляхами, відповідними трьох типах стандартних зовнішніх інтерфейсів, кошти яких входять в базову конфігурацію комп'ютера:
- Через системну магістраль чи шину (це ISA (Industrial Standard Architecture), EISA (Extended ISA), PCI (Peripheral Component Interconnect), VLB (Video Local Bus) або VESA (Video Electronics Standards Association), PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association);
- Через паралельний інтерфейс Centronics;
- Через послідовний інтерфейс RS-232C.
Кожен з трьох зазначених методів підключення має свої переваги і недоліки. Для даного проекту було вибрано підключення до системної магістралі ISA, як пристрій вводу-виода [1]
УС функціонально складається з двох частин: інтерфейсної та операційної. У відповідності з варіантом завдання в ході проектування УС використовувався шестнадцатіразрядний обмін по шині ISA. Дана розрядність шини даних вимагає використання однієї адреси, доступного по запису і читання і однієї адреси для прапора готовності. Відповідно до даних вимог був розроблений наступний алгоритм функціонування УС:
1. Формування коду адреси УС і сигналу-IOW на шині ISA.
2. Декодування селектором адреси (СА) адреси пристрою, до якого відбулося звертання.
3. Формування Блоком вироблення внутрішніх стробов (БВВС) стробі записи по обраній адресі і запис молодшої частини числа M = 2 14 в віднімає лічильник. Скидання підсумовуючого лічильника.
4. Прийом імпульсу вимірюваної частоти.
5. Зменшення значення віднімає лічильників. Збільшення значення підсумовуючого лічильників.
6. Якщо значення віднімає лічильників не дорівнює нулю, то відбувається перехід до пункту 4.
7. Виставлення прапора готовності.
8. Формування коду адреси УС і сигналу-IOR на шину ISA.
9. Декодування селектором адреси СА пристрою, до якого відбулося звертання.
10.Установка числа N на шину даних шини ISA.
11.Виставленіе старшого адреси УС і сигналу-IOR на шину ISA.
12. Декодування селектором адреси СА адреси пристрою, до якого відбулося звертання.
13. Виставлення старшої частини числа N на шину даних шини ISA.
Функція обчислення вимірюваної частоти реалізується програмно. У ході циклу рахунку програма робить опитування прапора готовності і за фактом його зміни запитує висновок результату. Обчислення частоти здійснюється за формулою:
-N - число, отримане в результаті вимірювання;
-F 0 - частота тактового генератора;
-F-шукана частота;
-М - число, яке встановлюється на лічильнику тактових імпульсів, тобто розмір тимчасового вікна циклу вимірювання
1. вхідні і вихідні буфери;
2. селектор адреси;
3. блок вироблення внутрішніх стробов;
4. блок реалізації асинхронного обміну;
Буферірованіе магістральних сигналів застосовується для електричного узгодження і виконує дві основні функції: електрична розв'язка (для всіх сигналів) і передачі сигналів в потрібному напрямку (тільки для двонаправлених сигналів). Це перша і найбільш очевидна інтерфейсна функція будь-якого УС. Буферірованіе - це перша і найбільш очевидна інтерфейсна функція будь-якого УС. Іноді за допомогою буферірованія реалізується також мультиплексування сигналів, що і необхідно за завданням. Найбільш часто використовуються мікросхеми магістральних приймачів, передавачів, приймачів, нерідко також звані буферами.
Вимоги до приемопередатчику включають в себе вимоги до приймачів і передавачів, тобто малий вхідний струм, великий вихідний струм, висока швидкодія і обов'язкове відключення виходів. При великій кількості розрядів треба використовувати спеціальні мікросхеми приймачів. Ці мікросхеми бувають двох основних типів: з двома двонаправленими шинами або з трьома шинами (однієї двобічної, одними вхідними і однією вихідною шиною). Для управління роботою прийомопередавачів використовуються два керуючих сигналу. Відзначимо, що якщо прийомопередавачі з відкритим колектором використовуються для буферірованія шини даних, то на їх виходах необхідно включати резистори на шину +5 В (якщо вони не працюють на лінію, до якої ці резистори вже підключені).
Другий основний інтерфейсної функцією, виконуваної УС, що працюють в режимі програмного обміну, є дешифрация адреси. Цю функцію виконує селектор адреси (СА), який повинен виробити сигнали, відповідні виставлення на шині адреси магістралі коду адреси, що належить даному УС, або одного із зони адрес даного УС. У даному курсів проекті СА будувався на адресу 0x36С для читання-запису й на адресу прапора готовності 0х36D. У цій роботі СА був реалізований з використанням мікросхем компараторів кодів (КК).
Блок вироблення внутрішніх стробов виробляє формування внутрішніх стробов для запису і читання за заданими адресами синхронно з сигналами-IOW і-IOR, які вживаються з шини ISA.
Основний спосіб обміну по магістралі ISA - синхронний. При даному типі обміну не враховується швидкодія виконавця. При наявності низької швидкодії виконавця є ймовірність того, що передача даних буде некоректна. Для усунення можливості помилковою передачі даних використовується асинхронний обмін, за допомогою зняття сигналу-I / O CH RDY за сигналом, який видає УС. Асинхронний обмін забезпечує блок DK.
Робота інтерфейсної частини УС відбувається наступним чином. З ISA у вхідні буфери надходять адресу 0х36C, сигнал-IOW, дані - число М = 2 14. Після проходження буферної частини, код адреси надходить на СА. Після СА сигнал надходить на БВВС, синхронно з сигналом-IOW. Так само сигнал з СА надходить на шину ISA для вироблення сигналу I / O CS 16, для визначення того, що звернення до УС виробляється в шестнадцатіразрядном режимі. Далі БВВС виробляє строб, який йде на операційну частину, виробляючи паралельну завантаження віднімає лічильників і скидання підсумкових, і на керуючий вхід мультиплексора шини даних, забезпечуючи передачу даних у потрібному напрямку. Після циклу вимірювання відбувається читання прапора готовності, при якому на шину ISA подається сигнал-I / O CH RDY у разі, якщо прапор готовності встановлений. Після цього проводиться цикл роботи з читання. Проводиться установка і дешифрування адреси, вироблення стробі читання, установка мультиплексора шини даних на передачу в іншому напрямку, установка на шину даних коду числа N.
1. Опорний тактовий генератор
2. Віднімає лічильник
3. Лічильник, що підсумовує
4. Три D-тригера.
5. Логічні елементи
Тактовий генератор задає певну частоту, яка використовується для підрахунку підсумовуючим лічильником імпульсів. Шляхом подачі імпульсів вимірюваної напруги та імпульсів опорного генератора на елемент логічного множення і виведення виходу цього елемента на синхронний вхід підсумовуючого лічильника. Так, коли обидва імпульсу знаходяться в положенні високої напруги, на синхронному вході лічильника відбувається перепад і проводиться перемикання його стану. Даний генератор має фіксовану частоту, відмінну від вимірюваної частоти.
Віднімаючий лічильники визначають тривалість циклу вимірювання. У даний лічильник заводиться число М, що визначає розмір тимчасового вікна зчитування. Віднімає шестнадцатіразрядний лічильник представляє собою чотири паралельних чотирирозрядний лічильника, запис у яких виробляється за однією адресою 0х36C. Після того, як на лічильник приходить строб запису, він відкривається для паралельної завантаження, і в нього завантажується код з шини даних. Після приходу імпульсу вимірюваної частоти лічильник починає віднімання.
Лічильник, що після приходу стробі запису скидається в нульове значення. Рахунок на збільшення проводиться при наявності дозволяючого сигналу від схеми керування.
Тригери і логічні елементи утворюють схему управління рахунком. По приходу стробі запису на синхронизирующий вхід, тригер Т1 встановлюється в 1 і встановлює це значення на вході даних тригера Т2. Тригер Т2 встановлюється в 1 після приходу імпульсу на його дозволяє вхід. Поки тригер Т2 знаходиться в стані логічної одиниці, на підсумовуючі і відраховуються лічильники будуть проходити імпульси від тактового генератора і вимірюваною частоти відповідно. У момент, коли віднімає лічильник обнулиться сигнал переносу з віднімаючий лічильника надійде на вхід даних тригера Т3 і з нього на входи скидання тригерів Т2 і Т1. Після скидання тригерів в 0 здійснюється установка прапора готовності.
Робота принципової схеми починається з надходження даних в буферний блок УС. З адресних висновків А31-А16 шини ISA на входи елементів DD1 і DD2 надходить код адреси 0х36C, за яким здійснюється звернення до УС для запису. З виходу А13 на 4 висновок елемента DD3.1 надходить сигнал-IOW. З виходів А9-А2 і С11-С18 шини ISA на входи 3, 6, 10, 13 елементів DD8, DD11, DD13, DD17 надходить код даних.
Після проходження буферної частині пристрою сигнали адреси проходять на селектор адреси. Селектор адреси реалізований на мікросхемах К134СП1 - чотирирозрядний компараторах кодів серії ТТЛ. З виходів 18, 16, 14, 12 елемента DD1 сигнали надходять на входи елементів DD5, DD9. З виходів 9, 7, 5, 3 елементи DD1 сигнали надходять на входи елемента DD5. З виходів 18, 16, 14, 12 і 9, 7, 5, 3 елементи DD2 сигнали надходять на входи елементів DD6 і DD7 відповідно. З виходу 3 елементи DD4 сигнал надходить на вхід 15 елемента DD10. З виходу 3 елементи DD5 сигнал надходить на вхід 2 елементи DD10. З виходу 3 елементи DD6 сигнал надходить на вхід 7 елемента DD10. З виходу 3 елементи DD7 сигнал надходить на вхід 10 елемента DD10. Таким чином, проводиться декодування адреси 0х36C. На компараторах DD4-DD7 встановлений код адреси 0х36C, з яким порівнюється код, який прийшов з ISA на СА, після збігу всіх чотирирозрядний частин коду з виходів рівності кожного компаратора сигнал логічної одиниці надходять на компаратор DD10, на якому встановлено значення 1111 для порівняння, отже, сигнал рівності буде вироблений тільки в тому випадку, якщо весь код адреси співпаде з необхідним. Далі описується декодування адреси 0х36D для читання прапора готовності. З виходу 3 елементи DD9 сигнал надходить на вхід 15 елемента DD14. З виходу 3 елементи DD5 сигнал надходить на вхід 2 елементи DD12. З виходу 3 елементи DD6 сигнал надходить на вхід 7 елемента DD12. З виходу 3 елементи DD7 сигнал надходить на вхід 10 елемента DD12. Вироблення сигналу буде проводитися тільки в тому випадку якщо код адреси співпаде з кодом 0х36D, встановленим на компараторах.
Після проходження СА виробляється сигнал відповідний декодованому адресою. З виведення 3 елементи DD10 сигнал йде на висновок В1 (- I / O CS 16) шини ISA для установки режиму шестнадцатіразрядного обміну.
Після декодування адреси УС сигнал, відповідний певною адресою надходить на блок вироблення внутрішніх стробов.
З виходів 3 елементів DD10 і DD12 сигнал надходить на входи 1 і 2 елементи DD18.1 і на входи інверторів DD16.1 і DD16.2., Після чого інвертований сигнал надходить на входи елемента DD18.2. З виходів 3 та 4 елементів DD18.1 і DD18.2 сигнали надходять на входи інверторів DD19.1 і DD19.2 відповідно. З виходу 2 інвертора DD19.1 сигнал надходить на вхід 1 елемента DD21 і з виходу 4 елементи DD19.2 сигнал надходить на вхід 15 елемента DD21. На вивід 2 елементи DD21 надходить сигнал з виведення 17 елемента DD3 і на висновок 16 елемента DD21 надходить сигнал з виведення 18 елемента DD3. На виводи 3 і 13 подаються сигнали з висновків 1 і 2 елементи DD1.
Пензенський державний університет
Кафедра "Інформаційна безпека систем і технологій"
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсової роботи по темі
«Розробка пристрою сполучення для персонального комп'ютера типу IBM PC»
ПГУ 3.090105.001 ПЗ
Пенза 2007
Реферат
Пристрій сполучення, СИСТЕМНА ШИНА ISA, ВИМІРЮВАЧ Частота проходження імпульсів, селектор АДРЕСИ, БЛОК ВИРОБІТКУ ВНУТРІШНІХ СТРОБ
Мета роботи - розробка пристрою сполучення для персонального комп'ютера типу IBM PC по інтерфейсу ISA. Пристрій сполучення призначене для приймання інформації від комп'ютера, обробки цієї інформації за заданим алгоритмом, видачі результату обробки інформації в комп'ютер.
У ході виконання роботи було спроектовано пристрій сполучення, що підключається до системної шини ISA. Пристрій сполучення виконує функцію вимірювання частоти проходження імпульсів. Моделювання даної функції було проведено у програмі Electronics Workbench.
У результаті роботи були спроектовані функціональна схема, принципова схема, а так само операційна частина.
Зміст
Реферат
Введення
1. Опис алгоритму функціонування УС
2. Опис функціональної схеми УС
2.1 Опис роботи функціональної схеми інтерфейсної частини УС
2.2 Опис роботи функціональної схеми операційної частини УС
3. Опис принципової схеми
4. Моделювання схеми ОЧ УС в EWB
5. Побудова діаграми роботи пристрою сполучення
Висновок
Список використаних джерел
Додаток А. Обов'язкове. Алгоритм функціонування УС
Додаток Б. Обов'язкове. ПГУ 3.090105.002 Е2 Пристрій сполучення. Схема функціональна інтерфейсної частини
Додаток В. Обов'язкове. ПГУ 3.090105.003 Е2 Пристрій сполучення. Схема функціональна операційної частини
Додаток Г. Обов'язкове. ПГУ 3.090105.004 Е3 Пристрій сполучення. Схема електрична принципова
Додаток Д. Обов'язкове. ПГУ 3.090105.004 ПЕ3 Пристрій сполучення. Перелік елементів
Введення
Пристрої, які дозволяють комп'ютеру отримувати інформацію від зовнішніх джерел, називаються пристроями сполучення. Для їх підключення на материнській платі передбачені шини розширення. Застосування комп'ютера для контролю стану будь-яких зовнішніх фізичних процесів очевидно - на частку апаратури покладається завдання адаптації сигналу від джерела для обробки програмою, а на частку комп'ютера доводиться логічна обробка отриманої інформації.У даному курсовому проекті необхідно спроектувати УС, що дозволяє вимірювати частоту проходження прямокутних імпульсів від зовнішнього джерела.
До персонального комп'ютера типу IBM PC пристрою сполучення можуть бути підключені трьома шляхами, відповідними трьох типах стандартних зовнішніх інтерфейсів, кошти яких входять в базову конфігурацію комп'ютера:
- Через системну магістраль чи шину (це ISA (Industrial Standard Architecture), EISA (Extended ISA), PCI (Peripheral Component Interconnect), VLB (Video Local Bus) або VESA (Video Electronics Standards Association), PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association);
- Через паралельний інтерфейс Centronics;
- Через послідовний інтерфейс RS-232C.
Кожен з трьох зазначених методів підключення має свої переваги і недоліки. Для даного проекту було вибрано підключення до системної магістралі ISA, як пристрій вводу-виода [1]
1. Опис алгоритму функціонування УС
Пристрій сполучення (УС) виконує прийом від комп'ютера інформації, обробку інформації по заданому алгоритму і видачу результату обробки інформації в комп'ютер.УС функціонально складається з двох частин: інтерфейсної та операційної. У відповідності з варіантом завдання в ході проектування УС використовувався шестнадцатіразрядний обмін по шині ISA. Дана розрядність шини даних вимагає використання однієї адреси, доступного по запису і читання і однієї адреси для прапора готовності. Відповідно до даних вимог був розроблений наступний алгоритм функціонування УС:
1. Формування коду адреси УС і сигналу-IOW на шині ISA.
2. Декодування селектором адреси (СА) адреси пристрою, до якого відбулося звертання.
3. Формування Блоком вироблення внутрішніх стробов (БВВС) стробі записи по обраній адресі і запис молодшої частини числа M = 2 14 в віднімає лічильник. Скидання підсумовуючого лічильника.
4. Прийом імпульсу вимірюваної частоти.
5. Зменшення значення віднімає лічильників. Збільшення значення підсумовуючого лічильників.
6. Якщо значення віднімає лічильників не дорівнює нулю, то відбувається перехід до пункту 4.
7. Виставлення прапора готовності.
8. Формування коду адреси УС і сигналу-IOR на шину ISA.
9. Декодування селектором адреси СА пристрою, до якого відбулося звертання.
10.Установка числа N на шину даних шини ISA.
11.Виставленіе старшого адреси УС і сигналу-IOR на шину ISA.
12. Декодування селектором адреси СА адреси пристрою, до якого відбулося звертання.
13. Виставлення старшої частини числа N на шину даних шини ISA.
Функція обчислення вимірюваної частоти реалізується програмно. У ході циклу рахунку програма робить опитування прапора готовності і за фактом його зміни запитує висновок результату. Обчислення частоти здійснюється за формулою:
-N - число, отримане в результаті вимірювання;
-F 0 - частота тактового генератора;
-F-шукана частота;
-М - число, яке встановлюється на лічильнику тактових імпульсів, тобто розмір тимчасового вікна циклу вимірювання
2. Опис функціональної схеми
Функціональна схема інтерфейсної частини УС представлена в Додатку Б.2.1 Опис роботи функціональної схеми інтерфейсної частини УС
Функціональна схема інтерфейсної частини УС містить такі елементи:1. вхідні і вихідні буфери;
2. селектор адреси;
3. блок вироблення внутрішніх стробов;
4. блок реалізації асинхронного обміну;
Буферірованіе магістральних сигналів застосовується для електричного узгодження і виконує дві основні функції: електрична розв'язка (для всіх сигналів) і передачі сигналів в потрібному напрямку (тільки для двонаправлених сигналів). Це перша і найбільш очевидна інтерфейсна функція будь-якого УС. Буферірованіе - це перша і найбільш очевидна інтерфейсна функція будь-якого УС. Іноді за допомогою буферірованія реалізується також мультиплексування сигналів, що і необхідно за завданням. Найбільш часто використовуються мікросхеми магістральних приймачів, передавачів, приймачів, нерідко також звані буферами.
Вимоги до приемопередатчику включають в себе вимоги до приймачів і передавачів, тобто малий вхідний струм, великий вихідний струм, висока швидкодія і обов'язкове відключення виходів. При великій кількості розрядів треба використовувати спеціальні мікросхеми приймачів. Ці мікросхеми бувають двох основних типів: з двома двонаправленими шинами або з трьома шинами (однієї двобічної, одними вхідними і однією вихідною шиною). Для управління роботою прийомопередавачів використовуються два керуючих сигналу. Відзначимо, що якщо прийомопередавачі з відкритим колектором використовуються для буферірованія шини даних, то на їх виходах необхідно включати резистори на шину +5 В (якщо вони не працюють на лінію, до якої ці резистори вже підключені).
Другий основний інтерфейсної функцією, виконуваної УС, що працюють в режимі програмного обміну, є дешифрация адреси. Цю функцію виконує селектор адреси (СА), який повинен виробити сигнали, відповідні виставлення на шині адреси магістралі коду адреси, що належить даному УС, або одного із зони адрес даного УС. У даному курсів проекті СА будувався на адресу 0x36С для читання-запису й на адресу прапора готовності 0х36D. У цій роботі СА був реалізований з використанням мікросхем компараторів кодів (КК).
Блок вироблення внутрішніх стробов виробляє формування внутрішніх стробов для запису і читання за заданими адресами синхронно з сигналами-IOW і-IOR, які вживаються з шини ISA.
Основний спосіб обміну по магістралі ISA - синхронний. При даному типі обміну не враховується швидкодія виконавця. При наявності низької швидкодії виконавця є ймовірність того, що передача даних буде некоректна. Для усунення можливості помилковою передачі даних використовується асинхронний обмін, за допомогою зняття сигналу-I / O CH RDY за сигналом, який видає УС. Асинхронний обмін забезпечує блок DK.
Робота інтерфейсної частини УС відбувається наступним чином. З ISA у вхідні буфери надходять адресу 0х36C, сигнал-IOW, дані - число М = 2 14. Після проходження буферної частини, код адреси надходить на СА. Після СА сигнал надходить на БВВС, синхронно з сигналом-IOW. Так само сигнал з СА надходить на шину ISA для вироблення сигналу I / O CS 16, для визначення того, що звернення до УС виробляється в шестнадцатіразрядном режимі. Далі БВВС виробляє строб, який йде на операційну частину, виробляючи паралельну завантаження віднімає лічильників і скидання підсумкових, і на керуючий вхід мультиплексора шини даних, забезпечуючи передачу даних у потрібному напрямку. Після циклу вимірювання відбувається читання прапора готовності, при якому на шину ISA подається сигнал-I / O CH RDY у разі, якщо прапор готовності встановлений. Після цього проводиться цикл роботи з читання. Проводиться установка і дешифрування адреси, вироблення стробі читання, установка мультиплексора шини даних на передачу в іншому напрямку, установка на шину даних коду числа N.
2.2 Опис роботи функціональної схеми операційної частини УС
Операційна частина УС містить такі елементи:1. Опорний тактовий генератор
2. Віднімає лічильник
3. Лічильник, що підсумовує
4. Три D-тригера.
5. Логічні елементи
Тактовий генератор задає певну частоту, яка використовується для підрахунку підсумовуючим лічильником імпульсів. Шляхом подачі імпульсів вимірюваної напруги та імпульсів опорного генератора на елемент логічного множення і виведення виходу цього елемента на синхронний вхід підсумовуючого лічильника. Так, коли обидва імпульсу знаходяться в положенні високої напруги, на синхронному вході лічильника відбувається перепад і проводиться перемикання його стану. Даний генератор має фіксовану частоту, відмінну від вимірюваної частоти.
Віднімаючий лічильники визначають тривалість циклу вимірювання. У даний лічильник заводиться число М, що визначає розмір тимчасового вікна зчитування. Віднімає шестнадцатіразрядний лічильник представляє собою чотири паралельних чотирирозрядний лічильника, запис у яких виробляється за однією адресою 0х36C. Після того, як на лічильник приходить строб запису, він відкривається для паралельної завантаження, і в нього завантажується код з шини даних. Після приходу імпульсу вимірюваної частоти лічильник починає віднімання.
Лічильник, що після приходу стробі запису скидається в нульове значення. Рахунок на збільшення проводиться при наявності дозволяючого сигналу від схеми керування.
Тригери і логічні елементи утворюють схему управління рахунком. По приходу стробі запису на синхронизирующий вхід, тригер Т1 встановлюється в 1 і встановлює це значення на вході даних тригера Т2. Тригер Т2 встановлюється в 1 після приходу імпульсу на його дозволяє вхід. Поки тригер Т2 знаходиться в стані логічної одиниці, на підсумовуючі і відраховуються лічильники будуть проходити імпульси від тактового генератора і вимірюваною частоти відповідно. У момент, коли віднімає лічильник обнулиться сигнал переносу з віднімаючий лічильника надійде на вхід даних тригера Т3 і з нього на входи скидання тригерів Т2 і Т1. Після скидання тригерів в 0 здійснюється установка прапора готовності.
3. Опис принципової схеми
Схема електрична принципова УС наведена в додатку В.Робота принципової схеми починається з надходження даних в буферний блок УС. З адресних висновків А31-А16 шини ISA на входи елементів DD1 і DD2 надходить код адреси 0х36C, за яким здійснюється звернення до УС для запису. З виходу А13 на 4 висновок елемента DD3.1 надходить сигнал-IOW. З виходів А9-А2 і С11-С18 шини ISA на входи 3, 6, 10, 13 елементів DD8, DD11, DD13, DD17 надходить код даних.
Після проходження буферної частині пристрою сигнали адреси проходять на селектор адреси. Селектор адреси реалізований на мікросхемах К134СП1 - чотирирозрядний компараторах кодів серії ТТЛ. З виходів 18, 16, 14, 12 елемента DD1 сигнали надходять на входи елементів DD5, DD9. З виходів 9, 7, 5, 3 елементи DD1 сигнали надходять на входи елемента DD5. З виходів 18, 16, 14, 12 і 9, 7, 5, 3 елементи DD2 сигнали надходять на входи елементів DD6 і DD7 відповідно. З виходу 3 елементи DD4 сигнал надходить на вхід 15 елемента DD10. З виходу 3 елементи DD5 сигнал надходить на вхід 2 елементи DD10. З виходу 3 елементи DD6 сигнал надходить на вхід 7 елемента DD10. З виходу 3 елементи DD7 сигнал надходить на вхід 10 елемента DD10. Таким чином, проводиться декодування адреси 0х36C. На компараторах DD4-DD7 встановлений код адреси 0х36C, з яким порівнюється код, який прийшов з ISA на СА, після збігу всіх чотирирозрядний частин коду з виходів рівності кожного компаратора сигнал логічної одиниці надходять на компаратор DD10, на якому встановлено значення 1111 для порівняння, отже, сигнал рівності буде вироблений тільки в тому випадку, якщо весь код адреси співпаде з необхідним. Далі описується декодування адреси 0х36D для читання прапора готовності. З виходу 3 елементи DD9 сигнал надходить на вхід 15 елемента DD14. З виходу 3 елементи DD5 сигнал надходить на вхід 2 елементи DD12. З виходу 3 елементи DD6 сигнал надходить на вхід 7 елемента DD12. З виходу 3 елементи DD7 сигнал надходить на вхід 10 елемента DD12. Вироблення сигналу буде проводитися тільки в тому випадку якщо код адреси співпаде з кодом 0х36D, встановленим на компараторах.
Після проходження СА виробляється сигнал відповідний декодованому адресою. З виведення 3 елементи DD10 сигнал йде на висновок В1 (- I / O CS 16) шини ISA для установки режиму шестнадцатіразрядного обміну.
Після декодування адреси УС сигнал, відповідний певною адресою надходить на блок вироблення внутрішніх стробов.
З виходів 3 елементів DD10 і DD12 сигнал надходить на входи 1 і 2 елементи DD18.1 і на входи інверторів DD16.1 і DD16.2., Після чого інвертований сигнал надходить на входи елемента DD18.2. З виходів 3 та 4 елементів DD18.1 і DD18.2 сигнали надходять на входи інверторів DD19.1 і DD19.2 відповідно. З виходу 2 інвертора DD19.1 сигнал надходить на вхід 1 елемента DD21 і з виходу 4 елементи DD19.2 сигнал надходить на вхід 15 елемента DD21. На вивід 2 елементи DD21 надходить сигнал з виведення 17 елемента DD3 і на висновок 16 елемента DD21 надходить сигнал з виведення 18 елемента DD3. На виводи 3 і 13 подаються сигнали з висновків 1 і 2 елементи DD1.
Далі відбувається вироблення стробі запису (у циклі запису) або стробі читання (в циклі читання).
З виходу 6 дешифратора DD21 сигнал надходить на входи 15 елементів DD8, DD11, DD13, DD17 для управління напрямом передачі даних по шині ISA.
З виведення 10 дешифратора DD21 сигнал подається на входи 3 і 11 тригерів DD20.1 DD20.2, на вхід 2 елементи логічного АБО DD30.1, на входи 11 віднімає лічильників DD22, DD27, DD32, DD34 і на входи скидання 14 підсумкових лічильників DD23 , DD28, DD33, DD35.
Висновки 2 і 4 тригера DD20.1 і вивід 10 тригера DD20.2 заведені на логічну одиницю через резистор R1. Висновки 1 і 13 тригерів DD20.1 і DD20.2 з'єднані з висновком 5 тригера DD35.1 для реалізації скидання тригерів після закінчення циклу рахунку.
Висновок 5 тригера DD20.1 подається на висновок 12 тригера DD20.2. Вивід 9 тригера DD20.2 подається на вхід 5 логічного «І» DD25.1, на інший вхід якого подається вимірювана частота. Після проходження інвертора DD26.1 сигнал надходить на вхід 1 логічного «АБО» DD30.1. C виходу цього елемента сигнал надходить на вхід 4 лічильника DD22.
Лічильники DD22, DD27, DD32, DD4 представляють собою каскадувати чотирирозрядний лічильники, які здійснюють рахунок за модулем 16. Каскадування лічильників здійснюється наступним чином: виходи 13 попереднього лічильника з'єднуються з входом 4 такого лічильника. На входи 15, 1, 10, 9 подаються дані з шини даних. Входи 14 лічильників заводяться на землю, входи 5 заводяться на логічну одиницю. Вихід 13 старшого лічильника заведений на вхід 2 тригера DD36.1. Вихід 5 цього тригера заведений на входи скидання 1 і 13 тригерів DD20.1 і DD20.2.
При читанні прапора готовності строб читання з виведення 3 елементи DD21 буде надходити через інвертор DD13.1 на вхід 1 логічного «І» DD15.1, на інший вхід якого заведений через інвертор DD13.2 сигнал DK, що знімається з виведення 5 тригера DD20.1 . Таким чином, сигнал-I / O CH RDY буде формуватися тільки за наявності стробі читання за адресою прапора готовності і при нульовому стані прапора готовності.
У циклі читання сигнали будуть поступати аналогічно розглянутому вище алгоритму, замість-IOW буде формуватися-IOR.
При читанні даних одиничне стан сигналу, що знімається з виведення 6 елемента DD21, буде забезпечувати стан мультиплексора шини даних для передачі коду N на шину ISA.
Схема реалізована на лічильниках 74163, тригерах 7474. У схемі так само використовуються логічні елементи.
Робота вимірювача частоти починається з установки початкових значень. При включенні тумблера харчування на робочій панелі Electronics Workbench генератором слів виробляється сигнал, що імітує строб запису. Синхронно з цим сигналом проводиться запис числа М в віднімаючий лічильники і скидання у нульовий стан підсумкових лічильників.
Після того, як схема завершить свою роботу на виходах підсумкових лічильників встановлюється результат рахунку - число N і встановлюється прапор DK.
Схема операційної частини УС, розроблена в EWB наведена у Додатку В.
Далі слід команда запису. У циклі запису задатчик виставляє записувані дані і супроводжує їх стробом запису-IOW.
Після запису починається робота операційної частини УС.
При циклі читання задатчик виставляє сигнал-IOR, у відповідь на який виконавець (УС) повинен видати дані на шину даних. Ці дані повинні бути зняті виконавцем після закінчення сигналу-IOR.
Тимчасова діаграма одного циклу роботи УС наведена на Рис.1.
-Зовнішній інтерфейс - шина ISA;
-Формат даних - паралельний;
-Розрядність даних - 16 розрядів;
-Кількість пристроїв, введення-виведення - 1;
-Адреси пристрою вводу / виводу для інформації-0х36С;
-Адресу пристрою виведення з прапора готовності - 0х36D;
-Мультиплексор шини даних (МШД) на основі прийомопередатчика з трьома шинами;
-Селектор адреси (СА) на основі компараторів коду;
-Блок вироблення внутрішніх стробов (БВВС) на основі дешифратора;
-Обмін - асинхронний;
-Операційна частина (ОЧ) вимірювач частоти проходження імпульсів (ІЧСІ);
-Кількість періодів вхідного сигналу - 2 14.
Перевірка правильності роботи операційної частини пристрою сполучення була проведена шляхом її моделювання в програмі Еlectronics Workbench 5.12
Таким чином, завдання на курсову роботу було виконано в повному обсязі.
2 Сапаров В.Є., Максимов М. А. Системи стандартів в електрозв'язку та радіоелектроніки: Учеб. Посібник для вузів. - М.: Радіо і зв'язок, 1985. - 248 с., Іл.
3 Цифрові та аналогові інтегральні мікросхеми: Довідник / С.В. Якубовський, Л.І. Ніссельсон, В.І. Кулешова і ін; Під ред С.В. Якубовського. - М.: Радіо і зв'язок, 1990. - 496 с.: Іл.
ДОДАТОК A. Обов'язкове. ПГУ 2.075500.002 Е. Пристрій сполучення. Схема функціональна.
Пристрій сполучення
Алгоритм функціонування
ДОДАТОК А
(Обов'язковий)
SHAPE \ * MERGEFORMAT
ДОДАТОК A. Обов'язкове. ПГУ 2.075500.002 Е2. Пристрій сполучення. Схема функціональна.
ПГУ 3.090105.002 Е2
Пристрій сполучення
Схема функціональна інтерфейсної частини
ДОДАТОК Б
(Обов'язковий)
ДОДАТОК A. Обов'язкове. ПГУ 2.075500.002 Е2. Пристрій сполучення. Схема функціональна
ПГУ 3.090105.003 Е2
Пристрій сполучення
Схема функціональна операційної частини
ДОДАТОК В
(Обов'язковий)
З виходу 6 дешифратора DD21 сигнал надходить на входи 15 елементів DD8, DD11, DD13, DD17 для управління напрямом передачі даних по шині ISA.
З виведення 10 дешифратора DD21 сигнал подається на входи 3 і 11 тригерів DD20.1 DD20.2, на вхід 2 елементи логічного АБО DD30.1, на входи 11 віднімає лічильників DD22, DD27, DD32, DD34 і на входи скидання 14 підсумкових лічильників DD23 , DD28, DD33, DD35.
Висновки 2 і 4 тригера DD20.1 і вивід 10 тригера DD20.2 заведені на логічну одиницю через резистор R1. Висновки 1 і 13 тригерів DD20.1 і DD20.2 з'єднані з висновком 5 тригера DD35.1 для реалізації скидання тригерів після закінчення циклу рахунку.
Висновок 5 тригера DD20.1 подається на висновок 12 тригера DD20.2. Вивід 9 тригера DD20.2 подається на вхід 5 логічного «І» DD25.1, на інший вхід якого подається вимірювана частота. Після проходження інвертора DD26.1 сигнал надходить на вхід 1 логічного «АБО» DD30.1. C виходу цього елемента сигнал надходить на вхід 4 лічильника DD22.
Лічильники DD22, DD27, DD32, DD4 представляють собою каскадувати чотирирозрядний лічильники, які здійснюють рахунок за модулем 16. Каскадування лічильників здійснюється наступним чином: виходи 13 попереднього лічильника з'єднуються з входом 4 такого лічильника. На входи 15, 1, 10, 9 подаються дані з шини даних. Входи 14 лічильників заводяться на землю, входи 5 заводяться на логічну одиницю. Вихід 13 старшого лічильника заведений на вхід 2 тригера DD36.1. Вихід 5 цього тригера заведений на входи скидання 1 і 13 тригерів DD20.1 і DD20.2.
При читанні прапора готовності строб читання з виведення 3 елементи DD21 буде надходити через інвертор DD13.1 на вхід 1 логічного «І» DD15.1, на інший вхід якого заведений через інвертор DD13.2 сигнал DK, що знімається з виведення 5 тригера DD20.1 . Таким чином, сигнал-I / O CH RDY буде формуватися тільки за наявності стробі читання за адресою прапора готовності і при нульовому стані прапора готовності.
У циклі читання сигнали будуть поступати аналогічно розглянутому вище алгоритму, замість-IOW буде формуватися-IOR.
При читанні даних одиничне стан сигналу, що знімається з виведення 6 елемента DD21, буде забезпечувати стан мультиплексора шини даних для передачі коду N на шину ISA.
4. Моделювання схеми операційної частини пристрою сполучення в EWB
Останнім етапом курсової роботи була розробка схеми, що моделює процес функціонування операційної частини пристрою сполучення. Керуючі сигнали, які повинні надходити з інтерфейсної частини пристроїв сполучення формуються генератором двійкових слів.Схема реалізована на лічильниках 74163, тригерах 7474. У схемі так само використовуються логічні елементи.
Робота вимірювача частоти починається з установки початкових значень. При включенні тумблера харчування на робочій панелі Electronics Workbench генератором слів виробляється сигнал, що імітує строб запису. Синхронно з цим сигналом проводиться запис числа М в віднімаючий лічильники і скидання у нульовий стан підсумкових лічильників.
Після того, як схема завершить свою роботу на виходах підсумкових лічильників встановлюється результат рахунку - число N і встановлюється прапор DK.
Схема операційної частини УС, розроблена в EWB наведена у Додатку В.
5. Побудова діаграми роботи пристрою сполучення
Для побудови тимчасової діаграми роботи пристрою сполучення слід звернути увагу на алгоритм його роботи. З алгоритму видно черговість появи різних сигналів. Цикл роботи пристрою сполучення починається з обробки коду адреси пристрою, до якого здійснюється звернення, виставленого на шину адреси шини ISA.Далі слід команда запису. У циклі запису задатчик виставляє записувані дані і супроводжує їх стробом запису-IOW.
Після запису починається робота операційної частини УС.
При циклі читання задатчик виставляє сигнал-IOR, у відповідь на який виконавець (УС) повинен видати дані на шину даних. Ці дані повинні бути зняті виконавцем після закінчення сигналу-IOR.
Тимчасова діаграма одного циклу роботи УС наведена на Рис.1.
Висновок
У ході виконання проекту було розроблено пристрій сполучення, що відповідає таким вимогам:-Зовнішній інтерфейс - шина ISA;
-Формат даних - паралельний;
-Розрядність даних - 16 розрядів;
-Кількість пристроїв, введення-виведення - 1;
-Адреси пристрою вводу / виводу для інформації-0х36С;
-Адресу пристрою виведення з прапора готовності - 0х36D;
-Мультиплексор шини даних (МШД) на основі прийомопередатчика з трьома шинами;
-Селектор адреси (СА) на основі компараторів коду;
-Блок вироблення внутрішніх стробов (БВВС) на основі дешифратора;
-Обмін - асинхронний;
-Операційна частина (ОЧ) вимірювач частоти проходження імпульсів (ІЧСІ);
-Кількість періодів вхідного сигналу - 2 14.
Перевірка правильності роботи операційної частини пристрою сполучення була проведена шляхом її моделювання в програмі Еlectronics Workbench 5.12
Таким чином, завдання на курсову роботу було виконано в повному обсязі.
Список використаних джерел
SEQ l \ * MERGEFORMAT 1 Новиков Ю.В. Розробка пристрою сполучення для персонального комп'ютера типу IBM PC. - М: ЕО, 1998 - 224с.2 Сапаров В.Є., Максимов М. А. Системи стандартів в електрозв'язку та радіоелектроніки: Учеб. Посібник для вузів. - М.: Радіо і зв'язок, 1985. - 248 с., Іл.
3 Цифрові та аналогові інтегральні мікросхеми: Довідник / С.В. Якубовський, Л.І. Ніссельсон, В.І. Кулешова і ін; Під ред С.В. Якубовського. - М.: Радіо і зв'язок, 1990. - 496 с.: Іл.
ДОДАТОК A. Обов'язкове. ПГУ 2.075500.002 Е. Пристрій сполучення. Схема функціональна.
Пристрій сполучення
Алгоритм функціонування
ДОДАТОК А
(Обов'язковий)
SHAPE \ * MERGEFORMAT
початок |
Установка адреси пристрою |
Запис числа М в счетчік1 |
Скидання в 0 счетчіка2 |
Прийом імпульсу |
Счетчік1 - 1 |
Счетчік2 + 1 |
Прапор готовності = 1 |
Читання даних |
кінець |
Установка адреси Прапора готовності |
Установка адреси пристрою |
Счечтчік1 = 0 |
Установка прапора готовності |
ДОДАТОК A. Обов'язкове. ПГУ 2.075500.002 Е2. Пристрій сполучення. Схема функціональна.
ПГУ 3.090105.002 Е2
Пристрій сполучення
Схема функціональна інтерфейсної частини
ДОДАТОК Б
(Обов'язковий)
ДОДАТОК A. Обов'язкове. ПГУ 2.075500.002 Е2. Пристрій сполучення. Схема функціональна
ПГУ 3.090105.003 Е2
Пристрій сполучення
Схема функціональна операційної частини
ДОДАТОК В
(Обов'язковий)