Разработка микропроцессорной системы на базе микропроцессора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступление

В данный момент цифровая техника развивается большими темпами, на производство поставлено большое количество разнообразных микросхем, чипов, микропроцессоров и микроконтроллеров. Все они нашли применение на практике в различных системах. Практически все современные системы в разнообразных областях применения используют цифровое управление, в основе которого лежит микропроцессорная система.

Целью данной курсовой работы является разработка микропроцессорной системы на базе микропроцессора фирмы Motorola - MC68000 также с использование других необходимых микросхем.

В качестве среды разработки микропроцессорной системы был выбран пакет разработки микросхем - ORCAD Family Release 9.2 и набор микросхем входящие в его стандартную поставку.

1. Объяснительная записка

Целью данной курсовой работы являлась разработка микропроцессорной системы на базе процессора Motorola MC68000.

При завершении работы мы получили принципиальную схему микропроцессорной системы, основанной на реальных микросхемах. Данная микропроцессорная система реализует все основные функции, включая обмен с внешними устройствами через параллельные и последовательные каналы ввода/вывода. Также по условию задачи была обеспечена буферизация шины данных и адреса, в соответствии с разрядностью каждой, то есть 24 разряда на шину адреса и 16 разрядов на шину данных. В качестве управляющих и выбирающих схем выступают схемы различной логики и дополнительные микросхемы, управляющие разбросом прерываний и т.д. В некоторых случаях реализована защита шины каскадом сопротивлений. Обеспечено включение оперативного и постоянного запоминающего устройства и схем для управления им. В качестве схем памяти также использованы реальные микросхемы, позволяющие реализовать выбор старшего и младшего банка данных запоминающего устройства. Также предусмотрено наличие встроенного тактового генератора на 32 Мегагерца.

Более подробно о каждом блоке микропроцессорной системы и принципе функционирования в целом рассмотрено далее в работе.

2. Процессоры фирмы Motorola

Фирма Motorola имеет широкий диапазон выпускаемого оборудования, начиная с микропроцессоров, и микропроцессорных систем, заканчивая микроконтроллерами разных назначений. Рассмотрим семейство процессоров фирмы Motorola MC68xxx.

Микропроцессор MC68000 является родоначальником целого семейства, которое развивается и в настоящее время. За эти годы процессоры семейства М68К (М68000) получили широкое распространение во всех сферах, где используются микропроцессорные системы: персональных компьютерах, рабочих станциях, встроенных системах. В мире произведено 50 млн. микропроцессоров семейства М68000, и их число постоянно возрастает.

Значительные достижения в области интегральных схем на пороге 70-х годов создали необходимые условия для создания БИС и микропроцессоров. Именно в этот период бурно развивающееся производство калькуляторов требовало большой номенклатуры специализированных БИС. Стремление разработчиков электронных схем сократить число типов БИС и удешевить системы на их основе и привело к появлению универсального комплекта схем, основу которого составлял универсальный небольшой процессор - микропроцессор. История развития микропроцессорных средств фирмы Motorola начинает свой отсчет с 1974 года, когда был спроектирован микропроцессор 6800. Для этого процессора фирма впервые разработала комплект периферийных схем, что существенно облегчало проектирование систем на его основе. В 1977 году в компании Motorola родился проект процессора MC68000, который в дальнейшем стал основой семейства.

Данный процессор обладал ортогональной архитектурой, т.е. специализированные команды были исключены, а все операции выполнялись на всех регистрах, над всеми типами данных и со всеми способами адресации. Программистов такой подход вполне устраивал, т.к. не требовалось учитывать различные исключения в наборе команд. Процессор «внутри» был 32-разрядным и имел 24-разрядную шину, что выгодно его отличало от 16-разрядных по внешнему интерфейсу процессоров других фирм. Программная модель и различные решения, воплощенные в данном процессоре, оказались настолько удачными, что без существенных изменений использовались в последующих разработках, составивших семейство 68К. Примечательно также, что микроконтроллеры и интегрированные процессоры порождались из соответствующих процессоров, сохраняя программную модель и систему команд. Конечно, такое решение более чем устраивало пользователей и обеспечило, в конечном счете, успех изделиям этой фирмы на рынке. В 1979 году еще не существовали заполонившие позже весь мир IBM PC, а были компьютеры на основе 8-разрядных процессоров типа i8080, Z80, 6502, МС6800 с 16-разрядной шиной адреса. К сожалению, процессоры с 16-разрядной шиной адреса обеспечивают прямой доступ к адресному пространству всего в 64 Кбайт. Даже в конце 70-х годов такое ограничение во многих случаях мешало более широкому применению микропроцессоров. Явно обозначилось противоречие между необходимостью иметь адресное пространство более 64 Кбайт и возможностями технологии реализовать 32-разрядную архитектуру. Б

ыло найдено два пути разрешения этого противоречия. Фирма Intel нашла выход из сложившейся ситуации в применении специального сегментного механизма формирования адреса, который позволял, используя в основном 16-разрядные регистры, получать 20-разрядные адреса, обеспечивая доступ к адресному пространству в 1 Мбайт. Такой способ формирования адреса имел, как положительные, так и отрицательные последствия. Положительные общеизвестны - на базе процессоров i8086 и i8088 были созданы первые персональные компьютеры фирмы IBM, получившие самое массовое распространение и фактически открывшие эру персональных компьютеров. Отрицательные последствия связаны с тем, что для обеспечения программной совместимости с процессорами семейства i80X86 потребовалось сохранить сегментную организацию памяти во всех последующих процессорах: i80186, i80286, i80386, i80486, Pentium, что существенно усложнило их архитектуру.

Фирма Motorola построила свой новый процессор - MC68000 иначе. Этот процессор имел шестнадцать 32-разрядных регистров общего назначения и 32-разрядный программный счетчик, в котором использовались только 24 младших разряда, прямо адресующие 16 Мбайт памяти. Такое решение существенно облегчило эволюционное развитие семейства и реализацию программной совместимости. Именно на базе MC68000 С.Джобс и С.Возняк создали новую линию персональных компьютеров (сначала компьютер «Lisa», превосходящий по своим характеристикам почти одновременно появившийся IBM PC, а затем и знаменитое семейство компьютеров «Macintosh»). К сожалению, в нашей стране как сами микропроцессоры, так и компьютеры на их основе, не получили в свое время должного распространения. На основе MC68000 Motorola создала семейство мощных однокристальных процессоров М68К. За MC68000 последовали МС68008, МС68010, MC68020, MC68030, MC68040, МС68060.

Каждая следующая модель имеет более высокую производительность по сравнению с предшественником (исключение - МС68008, являющийся упрощенной версией MC68000 с 8-разрядной внешней шиной данных); все процессоры совместимы по объектным кодам «снизу-вверх» и в своей основе используют программную модель и систему команд MC68000. Отдельной ветвью семейства М68К являются созданные на основе процессоров семейства М68000 встраиваемые контроллеры (Embedded Controller), являющиеся более дешевой версией соответствующего базового процессора. Еще одна ветвь семейства М68К - интегрированные процессоры (Integrated Processors) семейства М68300. Это высокопроизводительные микроконтроллеры, управляемые процессорным ядром на основе процессоров семейства М68000. В качестве процессорного ядра процессоров М68300 используются MC68000, МС68ЕС000, а также специально разработанное ядро CPU32, поддерживающее все функции МС68010 и большинство функций MC68020. В дальнейшем в качестве ядра интегрированных процессоров предполагается использовать МС68ЕС060.

Одной из важных особенностей процессоров рассматриваемого семейства, имевшейся уже в MC68000, является защищенность обрабатываемой ими информации за счет возможного функционирования процессора в одном из двух режимов: пользователя или супервизора. В режиме пользователя программе доступны регистры программной модели пользователя (регистры общего назначения, программный счетчик и т.д.) и большая часть инструкций.

В режиме супервизора в дополнение к регистрам программной модели пользователя становятся доступными и регистры управления, составляющие дополнение программной модели супервизора к программной модели пользователя, а также некоторые дополнительные инструкции, влияющие на безопасность системы. В последующих процессорах семейства М68000 программная модель супервизора расширяется новыми регистрами, обеспечивающими поддержку новых устройств, вводимых в состав процессора: внутренних кэшей, устройства управления памятью, устройства операций с плавающей точкой, и т.д.

Программная модель пользователя осталась практически неизменной (и это на протяжении более чем десяти лет). Только в MC68040 программная модель пользователя была расширена введением регистров с плавающей точкой (целочисленная же часть его программной модели пользователя идентична MC68000). В обычном состоянии процессор работает в режиме пользователя. Переход из этого режима в режим супервизора возможен только при возникновении особых ситуаций, называемых исключениями, а сама процедура перехода - обработкой исключения. Такие ситуации вызываются либо специальной инструкцией, либо внешним событием. Процессоры семейства М68000 (в том числе и MC68000) широко используются в современных системах, удовлетворяя их многочисленным требованиям.

3. Исходные данные и задание

В данной курсовой работе необходимо:

1. Разработать микропроцессорную систему на базе процессора MC68000.

2. В процессе выполнения курсовой работы необходимо разработать структурную схему МПС и схему электрическую, принципиальную. В состав МПС должны входить: ЦП, ОЗУ, ПЗУ параллельные и последовательные каналы ввода/вывода, таймеры. Параметры ОЗУ, ПЗУ и число портов и таймеров выбираются согласно варианту. Адреса портов и другие параметры выбираются самостоятельно. ОЗУ должно обеспечивать выбор байта, слова, двойного слова.

Содержание КР:

· Структурная схема

· Принципиальная схема

· Пояснительная записка с кратким содержанием принципа работы МПС

· Индивидуальное задание «Организация циклических и разветвляющихся программ»

4. Разработка структурной схемы микропроцессорной системы

Необходимо разработать структурную схему микропроцессорной системы. Структурная схема микропроцессорной системы представляет собой функционально законченные узлы - прямоугольники и соединения, для отображения только основных сигналов.

Микропроцессорная система - это программируемый вычислитель, в котором в качестве центрального процессора используется микропроцессор. В нашем случае это микропроцессор фирмы Motorola - MC68000. В данном случае микропроцессор используется как устройство управления, он осуществляет обработку данных и управляет работой всей микропроцессорной системы. При построении микропроцессорной системы используются принципы программного управления.

Структурная схема приведена на рисунке 1

Рисунок 1. Структурная схема микропроцессорной системы

процессор память интерфейс приемопередатчик

Описание структурной схемы:

· ЦП - микропроцессор фирмы Motorola MC68000

· ГТИ - генератор тактовых импульсов

· RAM - (ОЗУ) - оперативное запоминающее устройство

· ROM - (ПЗУ) - постоянное запоминающее устройство

· БА - буфер шины адреса

· БД - буфер шины данных

· УУ - устройство управления

· Serial Port - (DUART) - двойной асинхронный приемо-передатчик

· Paral. Port - (PI/T) - программируемый параллельный интерфейс-таймер

Представленная структурная схема микропроцессорной системы является наиболее упрощенной в предоставленном варианте. То есть представлены только основные функциональные узлы.

Принцип работы мы рассмотрим при составлении принципиальной, электрической схемы.

5. Центральный процессор

Как уже говорилось, в качестве центрального процессора будем использовать процессор фирмы Motorola MC68000. Он имеет 16-ти разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса. Также следует учесть, что магистраль процессоров семейства М68000 включает в себя шину адреса, шину данных, шину управления. Шина адреса во всех циклах магистрали, за исключением циклов в пространстве CPU, несет адрес периферии, участвующей в операции. В циклах в пространстве CPU шина адреса содержит информацию, специфичную для типа цикла. Процессоры первого поколения семейства М68000 имели единственный тип цикла в пространстве CPU - цикл подтверждения прерывания. У процессоров MC68000, МС68010 на внешнюю шину адреса не выведен разряд А0. Адресация байта внутри слова осуществляется посредством сигналов стробирования старшего и младшего байта. У всех процессоров семейства, за исключением MC68040 и МС68060, шина адреса - однонаправленная. Двунаправленная шина адреса MC68040 и МС68060 позволяет осуществлять доступ к внутренним кэшам инструкций и данных другим владельцам магистрали в режиме снупинга. Схема процессора приведена на рисунке 2.

Для обеспечения работоспособности к процессору подключается генератор тактовых импульсов, он формирует импульсы с частотой 32 МГц, т.к. тактовая частота вывода синхронизации процессора равна 16 МГц, а частота в двойном асинхронном приемо-передатчике равна 8 МГц.

Важнейшей особенностью программной модели процессоров семейства М68000 является введение уровней привилегии пользователя и супервизора. Соответственно различают программную модель пользователя и программную модель супервизора.

Рисунок 2. Схема процессора МС68000

Приведем таблицу назначений основных выводов микропроцессора:

Таблица 1

Как уже отмечалось ранее, программная модель пользователя является единой для всех процессоров семейства М68К (MC68040 и МС68060 расширяют ее введением регистров устройства обработки с плавающей точкой). В нее входят регистры, доступные в режиме пользователя:

· восемь регистров данных D0-D7, предназначенных для хранения операндов размером байт, слово и длинное слово;

· семь адресных регистров А0-А6, предназначенных для хранения адресов, а также используемые в качестве регистров общего назначения для хранения операндов размером слово и длинное слово;

· указатель стека пользователя А7;

· программный счетчик PC;

· регистр кода условия (регистр флагов) CCR.

Программная модель супервизора включает в себя все регистры программной модели пользователя и дополнительно регистры, доступные только в режиме супервизора. В процессорах первого поколения семейства (MC68000, МС68008) дополнение к программной модели супервизора включало в себя указатель стека супервизора А7 и регистр состояния SR. МС68010 расширяет программную модель супервизора введением регистра векторной базы VBR (Vector Base Register), который позволил располагать таблицу векторов исключений в различных областях памяти, а не с фиксированного адреса, как это было в предыдущих моделях, и кроме этого, двумя регистрами альтернативных функциональных кодов, облегчающих работу с различными областями памяти. В дальнейшем программная модель супервизора расширялась регистрами поддержки устройств, вводимых в состав процессора (кэша, устройства управления памятью, устройства обработки с плавающей точкой).

6. Буферизации шины данных и шины адреса

Так как выводы шины адреса и шины данных процессора обладают низкой нагрузочной способностью, и при большом количестве устройств возможны сбои в работе процессора, вероятный перегрев периферии и т.д. с последующим выходом из строя всей микропроцессорной системы. Для того чтобы избежать этой ситуации необходимо обеспечить буфер шины данных и шины адреса. В качестве микросхем для обеспечения буфера можно использовать микросхемы: IBM PC - 8286 (русский аналог - КР580ВА86) - для обеспечения буферизации шины данных и 8282 (русский аналог - КР580ИР82) - для буферизации шины адреса.

Описание микросхемы КР580ИР82: восьмиразрядный адресный D-регистр «защелка» без инверсии и тремя состояниями на выходе, предназначенный для связи микропроцессора с системной шиной и обладает повышенной нагрузочной способностью. Условное графическое обозначение приведено на рисунке 3. Каждая микросхема состоит из восьми функционально одинаковых блоков и схемы управления. Блок содержит D-триггер «защелку» и мощный выходной вентиль без инверсии. При помощи схемы управления производится стробирование записываемой информации управление третьим состоянием мощных выходных вентилей.

Рисунок 3. Микросхема КР580ИР82 - буфер ША

В зависимости от состояний стробирующего сигнала STB микросхемы могут работать в режиме шинного формирования и хранения. Приведем таблицу назначения выводов микросхемы:

Таблица 2

При высоком уровне сигнала STB и низком уровне сигнала OE микросхема работает в режиме шинного формирователя: информации на выходах Q повторяется по отношению ко входной информации D. При переходе сигнала STB из состояния низкого уровня в состояние высокого уровня происходит «защелкивание» передаваемой информации во внутреннем триггере и информация сохраняется до тех пор, пока на входе STB присутствует напряжение низкого уровня. В течении этого времени изменение информации на входах D не влияет на состояние выходов Q. При переходе сигнала STB вновь в состояние высокого уровня состояние выходов приводится в соответствие с информационными входами D. При переходе сигнала OE в состояние высокого уровня все выходы Q переходят в 3-е состояние независимо от входных сигналов STB и D.

Так как одна микросхема КР580ИР82 может обеспечить буферизацию только 8 разрядов, а шина адреса у нас 24-хразрядная, то нам понадобится включить в свою микропроцессорную систему 3-и таких схемы.

Описание микросхемы КР580ИР86: двунаправленный 8-ми разрядный шинный формирователь без инверсии и с тремя состояниями на выходе, предназначенный для обмена данными между микропроцессором и системной шиной и обладающий повышенной нагрузочной способностью. Графическое обозначение микросхемы приведено на рисунке 5.3.

Рисунок 4. Микросхема КР580ИР86 - буфер ШД

Каждая микросхема состоит из восьми функционально одинаковых блоков и схемы управления. Блок содержит два разнонаправленных усилителя-формирователя. При помощи схемы управления производится разрешение передачи (управление 3-им состоянием выходов) и выбор направления передачи информации.

Так как шина данных у нас 16-ти разрядная, а микросхема КР580ИР86 может обеспечить буферизацию только 8-ми разрядов, то нам понадобится взять две таких микросхемы.

В зависимости от состояний управляющих сигналов OE и Т микросхема может работать в режиме передачи А-В, В-А или в режиме «отключено». Приведем таблицу назначения выводов микросхемы:

Таблица 3

7. Блок памяти микропроцессорной системы

В качестве микросхемы памяти в нашей микропроцессорной системе используется микросхема статического оперативного запоминающего устройства 60С512 - это микросхема представляет собой маломощное запоминающее устройство емкостью 64К*8 бит выполненное по CMOS технологии и полностью совместима с уровнями транзисторно-транзисторной логики. Ее условное обозначение приведено на рисунке 5.

Рисунок 5. Микросхема 60С512 - ОЗУ

Таблица работы микросхемы оперативного запоминающего устройства 60С512.

Таблица 4

В качестве микросхемы ПЗУ в микропроцессорной системе используется микросхема 27С512 - это микросхема с возможностью стирания при помощи ультрафиолетовых лучей. Она также как и микросхема ОЗУ представляет собой маломощное запоминающее устройство емкостью 64К*8 бит и полностью совместима с уровнями ТТЛ. Ее условное обозначение приведено на рисунке 6.

Рисунок 6. Микросхема 27С512 - ПЗУ

Таблица работы микросхемы постоянного запоминающего устройства 27С512.

Таблица 5

Поскольку шина данных микропроцессора 16-ти разрядная, а обе микросхемы имеют по 8-мь выходов, то для операции над 16-ти разрядными данными необходимо использовать по 2-е микросхемы в каждом сегменте памяти.

Рисунок 7. Функционально-принципиальная схема использования блоков памяти

В конкретной микропроцессорной системе адресуемая память делится на два сегмента оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и одного сегмента постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), так как по условию конкретного варианта необходимо обеспечить объем ПЗУ - 123 Кбайт, а ОЗУ - 231 Кбайт. Следует учесть, что каждый сегмент реализован в двух микросхемах памяти емкостью 64К*8 бит каждая. Выбор нужного числа разрядов для адресации операнда соответствующей длинны осуществляется обработкой сигналов UDS# и LDS#. Схема управления данным процессом реализована в виде программируемой логической матрицы DD13 - микросхемы 16L08, она обрабатывает сигнал шины адреса А11-А19 и формирует сигналы выбора необходимого типа устройства (ОЗУ, ПЗУ или периферии). При помощи сигналов шины адреса А17 и А18 происходит выбор нужного сегмента памяти. Выбор ячейки памяти в сегменте осуществляется разрядами А1-А16. Выбор сегмента из оперативного запоминающего устройства осуществляется дешифратором DD14.3 (микросхема 74155), а постоянного запоминающего устройства дешифратором DD14.1. Таким образом, биты А17-А18 адресуют сегмент памяти емкостью 64 Кбайта, а биты А1-А16 адресуют ячейку памяти, а управляющие сигналы UDS# и LDS# определяют адресацию нужного количества байт. Разряды адреса неподключенных разделов памяти А20-А23 поступают на вход схемы формирования ошибки обращения к шине адреса для формирования соответствующего прерывания. Для произведения записи и чтения управляющий сигнал R/W подается в блок оперативного запоминающего устройства, что и определяет дальнейшее действие - чтение или запись.

8. Блок параллельного интерфейса (таймера)

К данной разработанной микропроцессорной системе необходимо подключить периферийные устройства - это последовательные порты ввода-вывода (DUART) и параллельные порты ввода-вывода (PI). Также в состав микропроцессорной системы входят таймеры. Для подключения портов и таймеров используются в микропроцессорном комплекте микросхемы сдвоенного последовательного универсального асинхронного приемопередатчика МС68681 и параллельный интерфейс/таймер МС68230. Условное обозначение микросхемы МС68230 приведено на рисунке 8.

Эта микросхема включает в себя: 3 многофункциональных восьмиразрядных порта, многофункциональный 24-х разрядный таймер с возможностью использования 5-разрядного предделителя, устройство управлением режимами работы, логику прямого доступа к памяти, логику управления прерываниями. Эта микросхема имеет следующие характеристики: напряжение питания 5 вольт, тактовая частота микросхемы - от 2 до 12 МГц, максимальная тактовая частота таймера 6 МГц (при тактовой частоте 12 МГц), максимальная потребляемая мощность 750 мВ.

Для обеспечения заданного исходными данными 4-х параллельных портов ввода и 4-х параллельных портов вывода необходимо 4 микросхемы, следует учесть, что для передачи/приема используются порты А и В, а порт С используется для управления таймером и прерываниями.

Рисунок 8. Микросхема МС68230 - PI/T

Приведем таблицу назначения выводов микросхемы МС68230:

Таблица 6

Структура микросхемы MC68230 включает блоки, обеспечивающие связь с микропроцессором и блоки обслуживающие внешние устройства. Выводы РС2-РС7 порта С могут программироваться для передачи сигналов таймера, прерывания запросы прямого доступа. Связь PI/T с микропроцессором МС6800 реализуется путем обмена данными по линиям D0-D7 в цикле чтения и записи. При этом от микропроцессора поступает соответствующий сигнал R/W#, а PI/T выдает сигнал подтверждения готовности DTACK#. Данные считываются или записываются в один из регистров таймера, порта А, В, С или блока управления обменом. Выбор регистра определяется адресным кодом, поступающим на входы RS1-RS5. все регистры, кроме CNT, CPT, имеют 8 разрядов, поэтому адресуются как байт. Регистры таймера CNT, CPT, имеющие 24 разряда, адресуются как три отдельных восьмиразрядные регистры.

В адресном пространстве PI/T занимает 32 байтовых ячейки, из которых 23 ячейки заняты регистрами, остальные остаются неиспользуемыми. При обращении к PI/T на входы RS1-RS5 поступают соответствующие разряды формируемого микропроцессором МС6800 адреса, а на вход выборки подается сигнал CS# от адресного дешифратора, определяющего адресуемое периферийное устройство. На вход CLK поступают тактовые импульсы от адресного дешифратора, определяющего адресуемое периферийное устройство. На вход ступают тактовые сигналы от генератора тактовых импульсов. На вход RESET# подается общий для всей системы сигнал сброса. Программирование портов А, В, С и таймера на выполнение различных режимов работы и обслуживания внешних устройств производится путем записи соответствующих кодов (кодов управляющих операций) в регистры управления в регистры соответствующих блоков PI/T. Порты А и В обеспечивают параллельный обмен данными между микропроцессором и внешними устройствами.

Таймер реализован на базе 24-х разрядного вычитающего счетчика (CNT), начальное состояние которого устанавливается при инициализации, путем записи содержимого в регистр предварительной установки CPR. Запуск таймера происходит при записи в регистр управления TCR соответствующего управляющего кода, который определяет также режим его функционирования. При этом уменьшение содержимого CNT может производиться при поступлении тактовых импульсов CLK или внешних сигналов на вход TIN#. В режиме генерации (счет импульсов CLK) таймер, через интервалы времени, определяемые содержимым CPR, указывает число поступивших сигналов. Можно запрограммировать деление частоты считаемых импульсов на 32. При работе таймера на выходе TOUT# формируется прямоугольные импульсы, которые могут служить для управления внешними устройствами (периодическое включение-выключение, синхронизации и т.п.). Сигнал TOUT# может подаваться также на вход приоритетного шифратора в качестве запроса прерывания для микропроцессора. При этом сигнал подтверждения прерывания должен поступать на вход TIACK#. Для считывания вектора прерывания микропроцессор должен обратится к регистру TIVR, в который значение этого вектора вводится в процессе инициализации таймера. Таким образом, использование таймера позволяет запускать требуемую программу в заданные моменты времени.

9. Блок последовательного приемопередатчика (DAURT)

DUART - асинхронный приемопередатчик, который позволяет взаимодействовать (обмениваться данными) с внешними устройствами в последовательном формате, т.е. за один такт передавать один бит и так последовательно далее. Доступ к DUART осуществляется при помощи адреса и соответствующих сигналов от микропроцессора. DUART реализован на микросхеме МС68681 (Dual Universal Asynchronous Receiver/Transmitter - DUART). Условное обозначение микросхемы МС68230 приведено на рисунке 9.

Рисунок 9. Микросхема МС68681 - DUART

Эта микросхема включает в себя: сдвоенный последовательный асинхронный приемопередатчик, многофункциональный 6-ти разрядный входной порт, многофункциональный 8-ми разрядный выходной порт, многофункциональный 16-ти разрядный программируемый таймер/счетчик, устройство управления режимами работы схемы, логику управления прерываниями. Основными электрическими характеристиками микросхемы МС68681 являются: напряжение питания 5 вольт, тактовая частота от 2 до 4 МГц (максимальная тактовая частота приемопередатчика - в режиме 16х - 2 МГц, в режиме 1х - 1 МГц), максимальная тактовая частота таймера/счетчика - 4 МГц.

Приведем таблицу назначения выводов микросхемы МС68681:

Таблица 7

Для обеспечения заданного исходными данными количества 5-ти последовательных портов передачи и 5-ти портов приема необходимо использовать всего 3-и микросхемы МС68681, так каждая содержит по два канала приема и передачи.

Выводы

Из перечисленных выше устройств и компонентов была разработана и составлена принципиальная схема микропроцессорной системы. В качестве дополнения к курсовой работе добавлено задание разработки программы на основе архитектуры для данного процессора, в соответствии с вариантом номера студенческого билета.

Список используемой литературы

1. Основной материал был взят с сайта и его форума - «Объединенного Технико-Консультативного Центра по Микроэлектронике»

2. «Микропроцессорная техника», Макаренко А.Д, 1999 год, Петербург.

3. Конспект лекций по ОТиМП.

4. Методические пособия для лабораторных работ по курсу «Процессор Motorola»

Размещено на Allbest.ru