Технические характеристики. МК сімейства НС16 використовуються в різноманітних системах керування автомобілями, телекомунікаційному устаткуванні (сотових телефонах

9.5.6. Сімейство 16-розрядних МК НС16

МК сімейства НС16 використовуються в різноманітних системах керування автомобілями, телекомунікаційному устаткуванні (сотових телефонах, телефонних комутаторах), побутовій електроніці (відеокамерах, телевізорах, цифрових аудіо-системах), офісній техніці (факсах, модемах, копіювальній техніці), медичному устаткуванні, робототехніці.

Ефективному використанню МК НС16 у цих прикладеннях сприяють підтримка функцій DSP, висока продуктивність 16-бітного CPU16 із частотою до 25 МГц і потужна периферія. Простота побудови системи на базі МК НС16 забезпечується модулем системної інтеграції, а також легкістю відлагодження програми завдяки вмонтованому налагоджувачу. В табл. 9.1 наведені короткі характеристики основних представників сімейства НС16.

9.5.7. Сімейство 32-розрядних МК М683хх

МК сімейства М683хх є, мабуть, найбільше відомими і поширеними з високопродуктивних МК фірми Motorola. Застосування цих МК у промисловості дуже широке, про що свідчить наведена нижче табл. 9.2 найбільш відомих прикладень, де з успіхом використовуються МК М683хх.

Таблиця 9.1

Короткі характеристики основних представників сімейства НС16

МК НС16	68НС916Х1	68НС916Y1	68НС16Z3	68НС16S2	8НС16V1
Масочне ПЗП			8К
ОЗП	2К	4K.	4K	2К
Flash ЕЕРRОМ	50К	48K
Таймер	3-4 IС, 4-5 ОС, 2 PWM, PIT, WDO;	16-канальн. TPU, 3-4 IС, 4-5 ОС, 2 PWM, PIT, WDOG	3-4 IС, 4-5 ОС, 2 PWM PIT, WDOG	РIТ, WDOG	3-4 IC, 4-5 ОС, 2 PWM PIT, WDOG
Послідовний порт	SPI, 2 SCI	SPI, 2 SCI	QSPI, SCI	Немає	OSPI, 2SCI
АЦП	8/10 біт	8/10 біт	8/10 біт	Немає	Немає
Лінії вв/вив.
fтакт, МГц	0 – 16.78	0 – 16,78	0 – 20..7	0 – 20. 97	0 – 20. 97
Teмпературн. діапазон	С. V. М.	C. V. M.	C. V. M.	C. V	C
Модулі	CPU16, SCIM, MCCI, GPT, ADC, SRAM, FLASH	CPU16, SCIM, MCCI, TPU, GPT, ADC, SRAM, TURAM	CPU16, SCIM, QSM, GPT, ADC, SRAM, MRM	–	–
Додаткові властивості	9 прог. CS/, синтезатор такт. частоти із ФАПЧ	9 прог. CS/, синтезатор такт. частоти із ФАПЧ	12 прог. CS/, синтезатор такт. частоти із ФАПЧ	12 прог. CS/, синтезатор такт. частоти із ФАПЧ	12 прог. CS/, синтезатор такт. частоти із ФАПЧ
Тип корпусу	120 FH	160 FT	132 FC	100 PU	100 PU

Таблиця 9.2

Області застосування деяких представників сімейства М683хх

Області застосування МК М683хх	68302 68EN302 68LC302 68PM302		68360 68EN360 68MH360		68332 68334	F333		68340 68341
Системи зв'язку
Модеми	●	●
Мости, маршрутизатори	●	●	●
Системи комутації	●	●	●
Лінійні контролери ІЧМ-трактів	●		●
Цифрові АТС	●	●	●
Сотові базові станції	●	●	●
Устаткування ISDN	●		●
Абон. цифрове устаткування	●	●
Промисловість
Промислові мережні контролери	●		●
Системи управління двигунами					●	●
Управління периферією	●	●	●		●	●
Роботи					●	●
Портативна техніка
Комп'ютери з рукописним вводом								●
Портативні комп'ютери								●
Портативні телефони					●			●
Персональні цифрові помічники (PDA, Personal Digital Assistant)
Комп'ютери з PCMCIA		●
Транспортні системи
Упр. автомобільним двигуном					●	●
Управління ходовою частиною					●	●
Навігаційні системи (GPS)				●				●
Офісна автоматика
Лазерні та струминні принтери								●
Копіювальні апарати					●			●
Факси, модеми	●	●			●
Комп'ютерна периферія	●	●	●	●	●	●	●	●
Мультимедіа							●
Побутова електроніка
Відео-ігри			●					●

Закінчення табл. 9.2

	68302 68EN302 68LC302 68PM302		68360 68EN360 68MH 360		68332 68334	68F333		68340 68341
TV-приставки (Set-top-box)							●	●
Аудіо-відео-техніка	●	●	●					●
Програвачі СD-1		●						●

Основними чинниками успіху явилися: високопродуктивне 32-розрядне процесорне ядро, засноване на промисловому стандарті 68300 (більше 5-ти мільйонів МК і МП М683хх відвантажується щомісяця); широка номенклатура периферійних модулів, у тому числі спеціалізованих для певних прикладень; виняткова гнучкість та простота побудови і налагодження системи; поширеність і доступність.

Для спрощення розгляду МК сімейства М683хх, у ньому можна виділити три основні групи, що принципово відрізняються за функціональним призначенням:

Комунікаційні МК. У цю групу можна віднести усі мікроконтролери, що містять комунікаційний сопроцесор;

МК для промислового управління. Мікроконтролери цієї групи містять таймерний співпроцесор і застосовуються в індустріальних системах управління, автомобільних контролерах та ін.

МК загального призначення. Ці мікроконтролери, які іноді називають інтегрованими процесорами (ІП), містять, крім центрального процесора, тільки найбільш поширену універсальну периферію: модуль системної інтеграції, контролер ПДП, послідовний інтерфейс, годинник реального часу та ін.

9.5.8. Сімейства 32-розрядних МК з RISC-архітектурою

Фірма Motorola випускає два сімейства МК, що мають процесорне ядро з RISC-архітектурою. Ці МК забезпечують найвищі показники продуктивності, і при цьому оптимізовані для вмонтованих прикладень з точки зору простоти побудови системи, споживання і ціни.

Сімейство 32-розрядних RISC-процесорів MCF5xxx (ColdFire), що мають змінну довжину команд і багато ознак сімейства М68xxx, покликане забезпечити новий рівень співвідношення продуктивність/ціна для масових ринків, зокрема, для всіляких персональних обчислювально-комунікаційних засобів.

Сімейства МК МРС500 і MPC800 засновані на 32-розрядному ядрі PowerPC із RISC-архітектурою. Це ядро знайшло широке застосування як у комп'ютерних, так і у вмонтованих системах. МК групи MPC500 орієнтовані на складні задачі керування і застосовуються в потужних промислових контролерах, а група MРC800 призначена для використання у високошвидкісному комунікаційному устаткуванні.

9.5.8.1. Сімейство RISC-мікроконтролерів MCF5xxх (ColdFire)

Заснований на концепції змінної довжини команд, процесор ColdFire сполучає архітектурну простоту стандартного 32-розрядного RISC-процесора з економією пам'яті. Використання архітектури з інструкціями змінної довжини дає значні переваги в порівнянні зі стандартною RISC-архітектурою з інструкціями фіксованої довжини. Ущільнений двійковий код процесора Cold Fire займає менші ємності пам'яті, ніж код RISC-процесора з інструкціями фіксованої довжини. Це дозволяє більш ефективно використовувати пам'ять системи для прикладної програми, а також вибирати більш повільну і менш дорогу пам'ять для досягнення заданого рівня продуктивності.

При цьому система команд і програмна модель дуже схожі на М68ххх, що дозволяє користувачам М68ххх легко здійснити перехід до підвищеної продуктивності RISC-сімейства.

Інтегровані периферійні функції забезпечують високу ефективність і гнучкість. Стандартна конфігурація припускає наявність послідовного інтерфейсу, двох багатофункціональних таймерів, сторожового таймера і модулей системної інтеграції, керування зовнішніми шинами і перериваннями, системного захисту, вмонтованого налагоджувача. В зв’язку з цим мікропроцесори сімейства MCF5xxx називають інтегрованими, аналогічно ряду моделей сімейства М683хх.

Прикладами МК сімейства ColdFire можуть служити MCF5204 і MCF5206, структура (рис. 9.3) і короткі характеристики яких наведені нижче.

Процесорне ядро MCF5204 має продуктивність 13,5 mips при тактовій частоті 33 МГц, засноване на програмній моделі й системі команд М68ххх, але при цьому більшість команд виконується за 1 цикл. Команди керування споживанням дозволяють знижувати інтегральний показник споживаної потужності. Системний інтерфейс забезпечує пряме підключення ОЗП, ПЗП і зовнішніх пристроїв із розрядністю 8 або 16, а також обробку переривань і системний захист (є 16-бітний сторожовий таймер із попереднім дільником, відстежуються подвійні помилки шини, перевищення часу відгуку пристрою на шині та ін.). MCF5204 містить вмонтований кеш команд ємністю 512 байт і швидкий статичний ОЗП такої ж ємності, що забезпечує 1-цикловий доступ до найбільше критичних команд і даних. Асинхронний послідовний інтерфейс забезпечує дуплексну роботу з підтримкою модемних сигналів керування (CTS, RTS). Двоканальний 16-бітний універсальний таймер із 8-бітним попереднім дільником має дозвіл 30 нс при тактовій частоті 33 МГц. MCF5204 живиться від 5В і випускається в 100-вивідному корпусі TQFP.

MCF5204
RISC-ядро ColdFireTM	0,5К кеш команд 0,5К ОЗУ
Послідовний інтерфейс	Системний контролер: – прогр. вибірки; – системний захист; – переривання; – JTAG
Таймер 1
Таймер 2	Фоновий налагоджувач

Рис. 9.3. Структура мікроконтролера MCF5204

MCF5206 має продуктивність 17 MIPS при частоті 33 МГц, містить вмонтований контролер DRAM, а також синхронний послідовний інтерфейс М-bus для підключення РКІ-дисплеїв, послідовного EEPROM та інших пристроїв із послідовним доступом.

Motorola активно розвиває сімейство ColdFire з метою досягнення продуктивності 300 MIPS.

9.5.8.2. Сімейства RISC-мікроконтролерів на базі Power PC

Архітектура мікропроцесора PowerPC грунтується на архітектурі POWER (Performance Optimization With Enhanced RISC – оптимізація продуктивності з розширеною RISC-архітектурою) спочатку запропонованою фірмою IBМ. Архітектура була перевизначена фірмою Motorola для того, щоб забезпечити більш ефективні однокристальні рішення. Процесори PowerPC дозволяють реалізувати на їхній основі різноманітні системи – від недорогих портативних пристроїв до мультипроцесорних суперкомп’ютерів. Вони стали основою RISC-ядра потужних високопродуктивних мікроконтролерів й інтегрованих процесорів сімейств MFC 500 і MFC 800.

Основними особливостями МК із ядрами PowerPC є:

Суперскалярна RISC-архітектура. Обробка декількох команд одночасно для забезпечення надвисокої продуктивності;

Широкий спектр застосувань: кишенькові, вмонтовані, портативні, серверні, мультипроцесорні системи;

Численні операційні системи: Desktop / Server; Windows NT, Sun Solaris, IBM AIX, Mac OS; Novell Netware;

Операційні системи реального часу для вмонтованих прикладень: VMEexec, VxWorks, Psos+. LynxOS, VRTX, OS9, OSE Delta (ENEA), CHORUS та інші.

Нижче в табл. 9.3 подані сімейства процесорів і мікроконтролерів Motorola, заснованих на RISC-архітектурі.

Таблиця 9.3

Сімейства мікропроцесорів і мікроконтролерів Motorola з RISC-архітектурою

Тип	Характеристика
МРС600 МРС700	Сімейство мікропроцесорів для портативних комп'ютерів, настільних систем і серверів. Найвища продуктивність, тактова частота до 350 МГц. Підтримка ведучих комп’ютерних ОС (UNIX, MacOS, WinNT).
МРС800	Сімейство комунікаційних мікроконтролерів. RISC-процесор + RISC-співпроцесор (комунікації). Широкі області застосування: від персональних засобів комунікації до комутаторів АТС.
МРС500	Сімейство комунікаційних мікроконтролерів для вмонтованого управління. Перша вмонтована реалізація Power PC™. Область застосування: високопродуктивні системи управління реального часу, автомобільні контролери, GPC.

Сімейство RISC-мікроконтролерів МРС50х

Першим мікроконтролером фірми Motorola, створеним на базі ядра PowerPC, є МРС505. Цей МК використовує 32-бітову частину архітектури PowerPC, що забезпечує 32-бітові ефективні адреси, 8-, 16-, 32-розрядні дані цілого типу, а також 32- і 64-розрядні дані з плаваючою точкою.

МРС505 включає 4 кбайти вмонтованої кеш-пам’яті, 4 кбайти статичного ОЗП, блок системної інтеграції (SIM) з програмованими вибірками, модуль комунікаційного процесора (СРМ), а також вмонтований налагоджувач. Модуль системної інтеграції містить, крім того, контролер PCMCIA (master), синтезатор тактової частоти, а також стандартні для SIM функції: системний захист, обслуговування переривань і годинник реального часу.

Центральний 32-розрядний RISC-процесор (RCPU) об'єднує в собі чотири операційні блоки: блок цілих чисел, блок завантаження/збереження (LSU), блок виконання переходів (BPU), блок плаваючої точки (FPU). RCPU спроможний виконувати за один такт одну послідовну команду (без переходів). До того ж, команди переходів можуть виконуватися в тому ж порядку, що дозволяє підвищити продуктивність.

Комунікаційний процесор має, додатково до функцій СРМ МС68360, можливість програмно обслуговувати модемні протоколи до V. 34 за допомогою вмонтованого блока MAC (Multiply and Accumulate, множення з накопиченням). Додано також інтерфейс 12С і два обслуговуючі його канали ПДП.

Сімейство комунікаційних RISC-мікроконтролерів МРС8хх

Сімейство комунікаційних RISC-мікроконтролерів включає МК МРС860, МРС821 та МРС823. Структурна схема мікроконтролера МРС860 наведена на рис. 9.4. Версії МРС860 включають MPC860EN, що підтримує до 4-х каналів Ethernet одночасно. МРС860DС із скороченою до двох кількістю SCC, MPC860DE із двома каналами Ethernet, а також МРС860МН, що забезпечує обробку 32-х каналів HDLC плюс Ethernet.

Комунікаційний контролер МРС821 має структуру, схожу з MPC860, і відрізняється наявністю контролера РКІ-дисплея з дозвілом VGA 640 х 480 і 16 кольорами (градаціями сірого), а також зменшеною до 2 кількістю каналів SCC.

МРС823 також містить контролер РКІ з підтримкою відеовиходу на ЕПТ, має один канал SCC і послідовний інтерфейс USB (Universal Serial Bus).

___________

Технические характеристики

Технология................................................................. п-МОП

Степень интеграции.................................................. 5600 транзисторов

Количество выводов микросхемы.....40

Тип корпуса............................................................. 2.123.40-2

Тактовая частота, МГц.............................................. <: 2

Длительность цикла внутренней синхронизации,

икс.............................................................................. 10

Время, мс:

сканирования клавиатуры................................. 5,12

задержки для устранения дребезга контак
тов клавиш......................................................... 10,24

сканирования индикации................................... 10,24

Ток потребления от источника питания, мА..120

Потребляемая мощность, мВт................................ 650 мВт

Напряжение, В:

источника питания........................................... 5rt5 %

входное высокого уровня...,...> 2,0
на входах R7—RO.......................................... > 2,2

входное низкого уровня.......•< 0,8

на входах R7—RO........................................... < 1.4

выходное высокого уровня (/_он = 0,15 мА) >> 2,4

» на выходе (IRQ)............................... > 3,5

выходное низкого уровня (/₀^= 1,9 мА). < 0,45 Нагрузочная способность.........1ТТЛ вход

Диапазон температур, °С........—10...+70

Масса, г...................................................................... < 5

На рис. 42, а представлено схематическое изображение корпуса микросхемы ВВ79, а на рис. 42, б — обозначение интерфейса на схеме электрической принципиальной. Функциональное назначение выводов приведено в табл. 16.

В программируемом интерфейсе клавиатуры и индикации можно выделить три основных блока (рис. 43): управления; интерфейсов индикации и клавиатуры.

Блок управления. В состав блока входят: буфер шины данных; схема управления вводом-выводом; схема управления и синхронизации; счетчик сканирования.

Буфер шины данных. Через буфер шины данных, выводы которого подключаются к.шине данных системы, происходит обмен информацией между микропроцессором и КР580ВВ79: запись управляющих слов и данных в программируемый интерфейс; чтение из

КР580ВВ79 слова состояния и содержимого ОЗУ индикации и многорежимного ОЗУ клавиатуры (датчиков).

Схема управления вводом – выводом. С помощью управляющих сигналов, подаваемых на входы CS, RD, WR, АО схемы управления вводом-выводом, микропроцессор управляет обменом с КР580ВВ79.

Схема управления и синхронизации. В регистры схемы управления и синхронизации микропроцессор загружает управляющие слова, затем происходит их дешифрация, в результате чего вырабатываются сигналы, которые управляют функционированием всех

узлов КР580ВВ79. Кроме того, с помощью 5-разрядного регистра коэффициента пересчета, вычитающего счетчика с предустановкой и 10-разрядного счетчика схема управления и синхронизации делит частоту синхросерии, поступающей на вход КР580ВВ79, на К (К — число, записанное в регистр коэффициента пересчета), так как внутренняя частота

синхронизации должна быть не более 100 кГц.

Схема управления и синхронизации вырабатывает также серию сигналов, подаваемую на выход BD, для гашения индикации во время смены символов на ней.

Рис. 42

Счетчик сканирования. На выходах счетчика сканирования формируются коды, используемые для опроса матрицы клавиатуры (датчиков) и индикации. При помощи управляющего слова «установка режимов работы интерфейсов клавиатуры и индикации» можно настраивать схемы выдачи состояния счетчика сканирования либо на непосредственную выдачу содержимого четырех младших разрядов счетчика, либо на выдачу содержимого двух младших разрядов счетчика через дешифратор с четырьмя выходами.

Блок интерфейса индикации. В состав блока входят: ОЗУ индикации; регистры адреса ОЗУ индикации; выходные регистры блока интерфейса индикации.

ОЗУ индикации. Запоминающее устройство с произвольным доступом блока интерфейса индикации емкостью 16 8-разрядных слов предназначено для хранения информации, которая может отображаться на 8- или 16-разрядную индикацию. ОЗУ индикации состоит из двух независимых частей пе 16 4-разрядных слов каждая, при-

Таблица IS

Номер вывода	Обозначение	Тип вывода	Функциональное назначение
	г	3
40	+5В	—	Питание
20	GND	—	Общий
19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12	D7— DO	Входы-выходы, с высокоимпедаис-ным состоянием	Шина данных. Выводы подключаются к шине данных микропроцессорной системы и служат для обмена управляющими словами и данными между микропроцессором и КР580ВВ79
22	CS	Вход	Выбор микросхемы. Сигнал низкого уровня на выводе 22 разрешает выполнение функций обмена
10	R~D	I	Чтение. По сигналу низкого уровня на входе 10 осуществляется чтение данных и слова состояния из КР580ВВ79
И	WR	I	Запись. По сигналу низкого уровня на входе // осуществляется запись управляющих слов и данных в КР580ВВ79
21	АО		Команда/данные. При записи управляющего слова или чтении.информации о состоянии из КР580ВВ79 необходимо на вход 21 подать напряжение высокого, а при записи и чтении данных-— низкого уровня
S	CLK	»	Синхросерия. На вход 3 подаются- синхросигналы, снимаемые- с выхода F2. (ТТЛ) генератора тактовых сигналов КР580ГФ24
9	RESET	»	Начальная установка (сброс)
35, 34 33, 32	S3— SO	Выходы	Сканирование. Сигналы; снимаемые с выводов S3 — SO, используются для сканирования матрицы клавиш (датчиков) и индикации

Продолжение табл. 16

1
23	BD	Выход	Гашение индикации. Сигналы низкого уровня на выходе 23 длительностью не менее 150 мкс появляются с периодом следования 540 мкс во время смены символов на индикации, а также при загрузке управляющего слова «Запрет записи в ОЗУ — гашение индикации»
24-31	OUTA3— OUTAO, оитвз— оитво	Выходы	Коды символов, снимаемые с выходов 24 — 31, поступают на индикацию
8, 7, 6, 5, 2, 1, 39, 38	R7— RO	Входы	Входы возврата. Служат для приема сигналов, поступающих с матриц клавиш или датчиков. В режимах последовательного опроса клавиатуры или датчиков входы имеют высокое внутреннее сопротивление, благодаря которому на них поддерживаются сигналы высокого уровня до тех пор, пока через замкнутые контакты не поступят сигналы низкого уровня с матрицы клавиш или датчиков. В режимах стробируемого ввода выводы 8, 7, 6, б, 2, 1, 39, 38 служат для приема 8:разряд-пого кода
36	SHIFT	Вход	Верхний/нижний регистр. В режимах последовательного опроса клавиатуры значение сигнала, поступающего на вход 36, вводится в разряд D6 байта, который запоминается в многорежимном ОЗУ клавиатуры датчиков
37	CNTL/STB	»	1. Признак кода КОИ7 (КОИ8). В режимах последовательного опроса клавиатуры значение сигнала, поступающего на вход 37, помещается в разряд D7 байта, который запоминается в многорежимном ОЗУ клавиатуры (датчиков) 2. Строб. В режимах стробируемого ввода на вход 37 подается импульс строба, по которому код, поступающий на входы R7 — RO, записывается в многорежимное ОЗУ клавиатуры (датчиков)

Продолжение табл. 16

4	IRQ	Выход	Запрос на прерывание. В режимах последовательного опроса клавиатуры на выводе 4 появляется сигнал высокого уровня, в случае если в многорежимном ОЗУ клавиатуры (датчиков) имеются коды, поступившие при сканировании клавиатуры. При каждом считывании информации из многорежимного ОЗУ сигнал на выходе 4 изменяет свое значение с высокого уровня на низкий, а затем, если ОЗУ не пусто, снова становится высоким. В режимах последовательного опроса датчиков сигнал на выходе 4 появляется в том случае, если изменяется состояние хотя бы одного датчика (из нулевого состояния в единичное)

Рис. 43

чем информация из каждой части может выдаваться на индикацию независимо. После загрузки в КР580ВВ79 управляющих слов чтения и записи содержимое ОЗУ индикации может быть прочитано и изменено микропроцессором с помощью команд •IN и OUT.

Регистр адреса ОЗУ индикации. Загрузка упомянутых управляющих слов в КР580ВВ79 может изменять также содержимое 4-разрядного регистра адреса ОЗУ индикации, который снабжен схемами авто-инкрементирования и сброса в «О».

Выходные регистры блока интерфейса индикации. Из ОЗУ индикации коды символов по-

ступают в два 4-разрядных регистра, выходы которых OUTA3— OUTAO (старшие разряды) и OUTB3—OUTBO (младшие разряды) подключают к индикации.

Блок интерфейса клавиатуры. В состав блока входят: буфер возврата; схема анализа и устранения влияния дребезга контактов клавиатуры; многорежимное ОЗУ клавиатуры (датчиков); схема анализа состояния клавиатуры (датчиков).

Буфер возврата. Код состояния счетчика сканирования подается на входные шины матрицы клавиш или датчиков, с выходных шин которой снимаются сигналы, принимаемые в буфер возврата. Каждый вход R7—RO буфера имеет высокое внутреннее сопротивление, обеспечивающее непосредственное подключение к нему выходной шины матрицы клавиатуры или датчиков. В режиме стробируемого ввода буфер возврата является регистром, снабженным схемами стробирования, причем сигнал строба должен подаваться на вход CNTL/STB.

Схема анализа и устранения влияния дребезга контактов клавиатуры. К выходам буфера возврата подключены входы схемы, которая выявляет запрещенные ситуации при нажатии клавиш и не допускает повторный ввод кода клавиш, который может произойти за счет дребезга контактов.

Многорежимное ОЗУ клавиатуры (датчиков). В режимах опроса клавиатуры доступ к многорежимному ОЗУ емкостью восемь 8-разрядных слов осуществляется по принципу очереди «первый зашел — первый вышел», таким образом, каждый вновь вводимый з ОЗУ код клавиши записывается в автоматически адресуемую ячейку и затем считывается в том порядке, в котором вводился. ОЗУ пред назначено для хранения кодов клавиш, поступающих через буфер возврата и схему анализа и устранения влияния дребезга контактов клавиш с выходных шин матрицы клавиш.

В режимах опроса датчиков и стробируемого ввода обращение к ОЗУ происходит обычным образом. В режимах опроса датчиков в ОЗУ хранятся состояния строк датчиков, а в режимах стробируемого ввода — записываемые коды. После загрузки в КР580ВВ79 соответствующего управляющего слова информация, хранимая в ОЗУ, может быть считана микропроцессором по команде IN.

Схема анализа состояния ОЗУ клавиатуры (датчиков). Разряды регистра состояния, который входит в состав рассматриваемой схемы, предназначены для отображения следующих характеристик ОЗУ и состояний микросхемы: количества символов в очереди (разряды D3—DO); обращения к заполненному ОЗУ (D4) и к пустому ОЗУ (D5); ошибки при нажатии двух клавиш в режиме, допускающем нажатие N клавиш (N < 8), или замыкание хотя бы одного контакта в режиме опроса датчиков (D6); запрета доступа к ОЗУ индикации при его очистке после загрузки управляющего слова «сброс» (D7). В функции схемы анализа состояния входит также формирование запроса на прерывание, который появляется на выходе IRQ.

Начальная установка и настройка КР580ВВ79. После включения питания перед программированием режима работы микросхемы КР580ВВ79 необходимо установить ее в исходное состояние. Для этого на ее вход RESET подается сигнал высокого уровня длительностью не менее бТськ, в результате чего обнуляются счетчик сканирования, регистр адреса ОЗУ индикации, регистр слова состояния многорежимного ОЗУ клавиатуры (датчиков), двоичный 10-разрядный счетчик, а в регистр коэффициента пересчета записывается число 31. Кроме того, в результате аппаратного сброса на выходах ШЦ>, OUTA3—OUTAO OUTB3—OUTBO и BD устанавливаются сигналы низкого уровня. Если аппаратный сброс выполняется после записи управляющего слова «установка режима работы интерфейса клавиатуры и индикации», то в общем случае необходимо заново программировать режим работы КР580ВВ79, так как по умолчанию программируемый интерфейс настраивается на режим последовательного опроса клавиатуры без дешифрования состояния счетчика сканирования с запретом ввода кодов двух или более однов^ но нажатых клавиш, а также на вывод информации на 16-разря ную индикацию с размещением символов слева направо Следует отметить, что при аппаратном сбросе содержимое ячеек ОЗУ. кации и многорежимного ОЗУ клавиатуры датчиков не обнуляется^. Настройка микросхемы КР580ВВ79 осуществляется загрузкой управляющего слова «установка режима работы интерфейса кла виатуры и индикации» в соответствующий регистр блока управле имя, причем на вход АО необходимо подавать сигнал высокого ура ня. Блоки интерфейса клавиатуры (датчиков) и интерфейса инд кации, хотя используют для опроса общий счетчик сканирования функционируют независимо. Каждый из них после загрузки управляющего слова может настраиваться на один из допустимых режимов (рис. 44)*.

Режимы работы блока интерфейса индикации:

1) вывод символов на 8-разрядную индикацию с размещен

^Х ^Гвыво^ймволов на 16-разрядную индикацию с размещением их слева направо;

3) вывод символов на 8-разрядную индикацию в один разряд со сдвигом ранее отображаемой информации вле

* Режимы, отмеченные на рисунке звездочкой, устанавливаются по умолчанию после сброса.

4) вывод символов на 16-разрядную индикацию в один и гот же разряд со сдвигом ранее отображаемой информации влево. Режимы работы блока интерфейса клавиатуры (датчиков):

1) последовательный опрос матрицы клавиш с дешифрированием состояния счетчика сканирования и запрещением ввода двух
и более одновременно нажатых клавиш;

2) последовательный опрос матрицы клавиш с дешифрированием состояния счетчика сканирования и разрешением ввода кодов
N нажатых клавиш;

3) последовательный опрос матрицы клавиш без дешифрирования состояния счетчика сканирования и с запрещением ввода кодов
двух и более одновременно нажатых клавиш;

4) последовательный опрос матрицы клавиш без дешифрирования состояния счетчика сканирования с разрешением ввода кодов
N нажатых клавиш;

5) последовательный опрос матрицы датчиков с дешифрированием состояния счетчика сканирования;

6) последовательный опрос матрицы датчиков без дешифрирования состояния счетчика сканирования;

7) стробируемый ввод с дешифрированием состояния счетчика сканирования, используемого для опроса;

8) стробируемый ввод без дешифрирования состояния счетчика
сканирования, используемого для опроса.

Настройка микросхемы КР580ВВ79. Обмен информацией между ней и микропроцессором осуществляются по шине данных. С помощью команды OUT микропроцессор заносит управляющие слова в регистры блока управления, после чего он может записывать командой OUT, читать командой IN информацию из ОЗУ индикации и читать командой IN содержимое ячеек многорежимного ОЗУ' клавиатуры (датчиков) или его слово состояния. В табл. 17 приведены значения управляющих сигналов на входах CS, WR, RD, АО, необходимые для осуществления режимов записи и чтения

Таблица 17

	Входные	сигналы
CS	WR	RD	АО	Направление передачи информации {состояние выводов D7 — DO)
				Шина данных -> КР 580ВВ79 (регистры управляющих слов)
				Шина данных -»- КР580ВВ79 (данные)
				Шина данных -*• КР580ВВ79 (регистр слова состояния)
				Шина данных ->• КР580ВВ79 (данные)
	X	X	X	Высокоимпедансное состояние

управляющих слов и данных, а на рис. 45 (а, б) — соответственно временные диаграммы этих сигналов при чтении и записи.

Допускается запись в КР580ВВ79 следующих управляющих слов: «сброс»; «установка режима работы интерфейса клавиатуры и индикации»; «программирование синхронизации»; «запись в ОЗУ индикации»; «чтение из ОЗУ индикации»; «запрет записи в ОЗУ индикации - гашение»; «снятие запроса на прерывание — подключение средств обнаружения ошибки»; «чтение многорежимного ОЗУ клавиатуры (датчиков)».

«Сброс». После загрузки управляющего слова «сброс» в КР580ВВ79 так же, как и при аппаратном сбросе, обнуляется

Рис. 45

счетчик сканирования и устанавливается в исходное состояние 10-разрядный двоичный счетчик в блоке управления, однако не изменяется содержимое регистра коэффициента пересчета. В отличие от аппаратного программный сброс позволяет производить начальную установку ОЗУ — запись в его ячейки нулей, единиц или 20Н.

Единица в разряде D4 управляющего слова «сброс» инициирует начальную установку ячеек ОЗУ индикации, которая происходит в течение одного цикла сканирования после загрузки управляющего слова. При этом содержимое разрядов D3 и D2 определяет, чго будет записываться в ячейки — нули, единицы или 20Н (рис. 46, а). В цикле начальной установки запрещается запись в ОЗУ индикации посредством поднятия флага запрета записи (разряд D7) в слове состояния многорежимного ОЗУ клавиатуры датчиков. Если в разряде D4 управляющего слова «сброс» будет записан нуль, после загрузки слова в КР580ВВ79 на выходах OUTA3—OUTAO, OUTB3—OUTBO в зависимости от содержимого разрядов D3 и D2 появятся нули, единицы или 20Н.

Единица в разряде DI слова «сброс» обнуляет регистр состояния многорежимного ОЗУ клавиатуры (датчиков) и на выходе IRQ устанавливается сигнал низкого уровня. Единица в разряде DO слова «сброс» оказывает такое же действие, как единицы в разря-

дах D4 и D1, причем код в разрядах D2 и D3 задает символ, который будет записан в ячейки ОЗУ индикации.

Рис. 46

«Установка режима работы интерфейса клавиатуры и индикации» (см. рис. 44). Загрузка данного управляющего слова в КР580ВВ79 определяет режимы работы блоков интерфейса индикации (разряды D3,

D4) и интерфейса клавиатуры (датчиков) (разряды D2—DO). При повторной загрузке этого слова не требуется предварительного аппаратного или программного сброса.

«Программирование синхронизации» (рис. 46, б). Загрузка данного управляющего слова выполняется каждый раз перед функционированием КР580ВВ79 для согласования внешней синхросерии F2 с внутренней частотой микросхемы КР580ВВ79, которая должна быть не более 100 кГц. Коэффициент деления частоты К, размещаемый в разрядах D4—DO слова «программирование синхронизации», должен обеспечить внутреннюю синхронизацию КР580ВВ79 с частотой fcLK/K <; 100 кГц.

При аппаратном сбросе в регистр коэффициента пересчета заносится число 31, а при программном сбросе оно может быть выбрано в диапазоне от 2 до 31. После загрузки слова «программирование синхронизации» происходит перенос К в вычитающий счетчик с предустановкой в течение от 0 до 64 tclk-

«Запись в ОЗУ индикации» (рис. 46, в). После загрузки управляющего слова «запись в ОЗУ индикации» микропроцессор с помощью команды OUT может записывать информацию в ОЗУ индикации по адресу, указанному в разрядах D3—DO этого слова. Если в разряде D4 слова будет записана единица, то адрес ячейки ОЗУ после каждой операции записи увеличивается на единицу, т. е. следующая запись производится в соседнюю ячейку. В ОЗУ индикации для указания ячейки при записи и чтении используется один регистр, поэтому если до загрузки управляющего слова «Запись в ОЗУ индикации» было записано в КР580ВВ79 слово «Чтение ОЗУ индикации», то каждая запись с помощью команды OUT при установленном флаге автоинкрементирования будет изменять адрес, по которому производится чтение.

«Чтение из ОЗУ индикации» (рис. 46, г). После загрузки управляющего слова «чтение ОЗУ индикации» микропроцессор при помощи команды IN может читать информацию из ОЗУ индикации КР580ВВ79 по адресу, указанному в разрядах D3—DO этого слова. Если в разряде D4 слова была записана единица, то адрес ячейки ОЗУ после каждого чтения увеличивается на единицу, т. е. следующее чтение будет производиться из соседней ячейки.

«Запрет записи в ОЗУ индикации - гашение» (рис. 46, д). При помощи данного управляющего слова можно запретить запись информации в ОЗУ индикации по входам D7—DO программируемого интерфейса клавиатуры (индикации) при наличии единиц в разрядах слова D3, D2 или запретить раздельно запись информации в каждую половину ОЗУ по входам D7—D4 КР580ВВ79 (D3-1) или по входам D3—DO (D2-1). Кроме того, единица в разряде D1 запрещает выдачу информации (гашение индикации) из выходного регистра канала A (OUTA3—OUTAO), а единица в разряде DO — выдачу информации из выходного регистра канала В. Следует отметить, что если выдача информации запрещается по каналам А и В одновременно, то на выходе BD появляется сигнал низкого уровня.

«Снятие запроса на прерывание — подключение средств обнаружения ошибки» (рис. 46, е). В зависимости от режима, на который настроена микросхема КР580ВВ79, загрузка управляющего слова «снятие сигнала прерывания - обнаружение ошибки» приводит к различным последствиям. В режимах последовательного опроса датчиков после загрузки слова на выходе IRQ появляется сигнал

низкого уровня и разрешается запись в многорежимное ОЗУ клавиатуры (датчиков).

В режиме последовательного опроса клавиатуры с разрешением замыкания не более N клавиш единица, записанная в разряд D4 слова, обеспечивает подключение специальных средств обнаружения ошибок, которые фиксируют несколько нажатых клавиш в одном цикле проверки на дребезг контактов и устанавливают в «1» флаг ошибки (разряд D7 слова состояния), запрещающий запись в многорежимное ОЗУ клавиатуры (датчиков) и устанавливающий на выходе IRQ сигнал высокого уровня.

«Чтение многорежимного ОЗУ клавиатуры (датчиков)» (рис. 46, ж). В зависимости от режима, на который настроена микросхема КР580ВВ79, чтение многорежимного ОЗУ клавиатуры (датчиков) производится различным образом. В режимах последовательного опроса клавиатуры и стробируемого ввода данные из ОЗУ клавиатуры датчиков читаются при загрузке самого управляющего слова, в разрядах D4—DO которого может быть записана произвольная информация. В режимах последовательного опроса датчиков после загрузки данного управляющего слова содержимое ячейки ОЗУ клавиатуры (датчиков) читается микропроцессором с помощью команды IN по адресу, указанному в разрядах D3—DO управляющего слова. Если разряд D4 управляющего слова установлен в «1», то после каждого чтения адрес увеличивается на единицу, т. е. выполняется автоинкрементирование.

Функционирование блока интерфейса индикации. Для обеспечения функционирования блока интерфейса индикации необходимо после начальной установки (поступления сигнала высокого уровня на вход RESET или программного сброса — загрузки управляющего слова «сброс») поместить при помощи команды OUT в КР580ВВ79 слово «установка режима работы интерфейса клавиатуры и индикации», которое обеспечивает настройку блока интерфейса на один из четырех режимов. В зависимости от содержимого разрядов D3, D4 управляющего слова после настройки блок управления микросхемы КР580ВВ79 сканирует 8-разрядную индикацию за 5,1 мс (D4 = 0, 03 = 0; D4=l; D3 = 0) или 16-разрядную за 10,24 мс (D4 = О, D3 = 1; D4 = 1, D3 = 1). При этом на индикацию выдается содержимое каждой ячейки памяти, которое заносится в выходной регистр на каждом шаге сканирования. Функционирование блока интерфейса индикации зависит в какой-то мере от настройки блока интерфейса клавиатуры (датчиков), которая задает способ выдачи кодов со счетчика сканирования (выходы S3—SO). В режимах с выдачей содержимого счетчика с дешифрованием информация появляется только в первых четырех разрядах индикатора. Синхронно изменению состояний счетчика сканирования и содержимого выходных регистров индикации на выходе BD появляется сигнал низкого уровня длительностью 150 мкс, который используется для гашения индикации при смене символов. Программным путем (загрузкой управляющего слова «запрет записи в ОЗУ индикации — гашение») можно запретить выдачу любой

одной или обеих тетрад содержимого выходных регистров индикации. При этом в случае запрета выдачи одной из тетрад длительность сигнала гашения остается не менее 150 икс, а в случае запрета выдачи обеих тетрад сигнал низкого уровня на выходе будет оставаться на время действия управляющего слова.

В режимах вывода информации на индикацию с размещением символов при записи в ОЗУ слева направо каждой ячейке ОЗУ соответствует разряд индикации: ячейке ОЗУ с нулевым адресом соответствует крайний левый разряд, а ячейке с адресом 7 (адресом 15) — крайний правый разряд в 8-разрядной (16-разрядной) индикации. В режимах вывода информации с размещением символов при записи в ОЗУ в одно и то же место со сдвигом ранее записанной информации влево нет прямого соответствия между адресом ячейки ОЗУ и разрядом индикации. Такой способ вывода принят в большинстве калькуляторов. Крайний слева символ при сдвиге теряется. В этих режимах после загрузки управляющего слова «запись в ОЗУ индикации» («чтение из ОЗУ индикации») можно с помощью команды OUT IN) записывать (читать) информацию в (из) ОЗУ. При этом необходимо помнить, что запись информации в ОЗУ по произвольному адресу и установка флага автоинкрементирования в режиме вывода информации с размещением символов в одно и то же место может привести к непредвиденному результату, поэтому в этом режиме рекомендуется записывать новую информацию последовательно в ячейки, начиная с нулевого адреса.

Функционирование блока интерфейса клавиатуры (датчиков). Все режимы блока интерфейса клавиатуры (датчиков) можно разбить на три группы: последовательный опрос матрицы клавиатуры (4); последовательный опрос матрицы датчиков (2); последовательный опрос со стробируемым вводом (2). В зависимости от настройки выходных схем счетчика сканирования каждая из групп подразделяется на две подгруппы: без дешифрирования состояния счетчика сканирования и с дешифрированием состояния счетчика сканирования.

Каждая из подгрупп режимов последовательного опроса матрицы клавиш состоит из двух режимов: с запрещением ввода кодов при нажатии двух или более клавиш; с разрешением ввода кодов при нажатии Af клавиш (Л/<8).

В режимах последовательного опроса матрицы клавиш обращение к многорежимному ОЗУ клавиатуры (датчиков) происходит по принципу очереди — код, записанный в ОЗУ первым, считывается из него тоже первым. В результате опроса матрицы клавиш кодами, снимаемыми со счетчика сканирования в блоке интерфейса клавиатуры (датчиков), формируется код клавиши, в разряд D7 которого может помещаться единица — признак кода КОИ7 (КОИ8), а единица в разряде D6 может выступать в роли признака верхнего (нижнего) регистра клавиатуры. В разряды D5—D3 помещается номер строки матрицы замкнутой клавиши — значение разрядов S2—SO счетчика сканирования; в разряды D2—DO— номер столбца мат-

рицы замкнутой клавиши. Следует отметить, что в общем случае разряды D7, D6 могут использоваться при вводе с расширенной клавиатуры, число клавиш которой может быть увеличено до 256. В режимах с запрещением ввода кодов при нажатии двух и более клавиш схема анализа и устранения влияния дребезга контактов выполняет следующие функции.

1. Определяет, является ли нажатие клавиши, код которой
сформирован в КР580ВВ79, одиночным. Для этого осуществляется
поиск других нажатых клавиш. Если их нет, то через 10,24 мс
схема проверяет, замкнута ли данная клавиша. Если она замкнута,
то ее код вводится в многорежимное ОЗУ клавиатуры (датчиков).

2. В случае, если обнаружены другие нажатые клавиши, проверяет, отжаты ли они раньше чем данная. При соблюдении этого условия нажатие считается одиночным, и ее код вводится в многорежимное ОЗУ. В противном случае, когда данная клавиша отжата раньше других, ее код игнорируется.

3. Если одновременно нажаты две или более клавиши, матрица сканируется до тех пор, пока не обнаружится ситуация, когда одна из клавиш останется прижатой, а остальные отжаты. Затем ее код вводится в многорежимное ОЗУ.

В режимах с запрещением ввода кодов двух и более нажатых клавиш код нажатой клавиши вводится в многорежимное ОЗУ один раз за одно нажатие независимо от того, сколько клавиш было прижато вместе с данной и в каком порядке они освобождались.

При записи кода клавиш в многорежимное ОЗУ, когда очередь загруженных кодов пуста, на выходе IRQ появляется сигнал высокого уровня — запрос на прерывание. При каждом считывании из многорежимного ОЗУ на выходе IRQ появляется сигнал низкого уровня, а затем, если очередь еще не пуста,— запрос на прерывание. В режимах с разрешением ввода кодов N нажатых клавиш (N < 8) коды клавиш вводятся в многорежимное ОЗУ в том порядке, в котором они обнаружены при последовательном опросе при условии, если через два цикла сканирования клавиши останутся прижатыми. Этот анализ выполняется под управлением схемы устранения влияния дребезга контактов. После загрузки управляющего слова «снятие запроса на прерывание-обнаружение ошибки» предусматривается возможность обнаружения ошибки при одновременном нажатии двух клавиш. Если схема анализа и устранения влияния дребезга контактов обнаружит в течение одного цикла опроса две одновременно нажатые клавиши, то в разряд D6 регистра состояния многорежимного ОЗУ клавиатуры (индикации) записывается единица, запрещается запись информации в многорежимное ОЗУ и на выходе IRQ появляется сигнал высокого уровня. Состояние флага ошибки (разряд D6) может быть прочитано микропроцессором с помощью команды IN. Флаг ошибки сбрасывается в «О» программным и аппаратным сбросом.

В режимах последовательного опроса датчиков сигналы, снимаемые с матрицы датчиков через входы R7— RO, минуя схему анализа и устранения влияния дребезга контактов, поступают

непосредственно в многорежимное ОЗУ, доступ к которому происходит обычным образом. Состояния ключей-датчиков (замкнут - не замкнут) записываются в многорежимное ОЗУ таким образом, что в каждую ячейку загружаются состояния соответствующей строки датчиков. Если обнаруживается изменение состояния ключей, то в конце цикла сканирования на выходе IRQ появляется сигнал высокого уровня, который может быть снят при чтении информации из ОЗУ или загрузке управляющего слова «снятие запроса на прерывание-обнаружение ошибки».

В режимах последовательного опроса матрицы датчиков схема анализа состояния многорежимного ОЗУ датчиков (клавиатуры) следит только за количеством символов в ОЗУ, число которых не

Рис. 47

должно превышать 7. Следует помнить, что иногда на выходе IRQ устанавливается сигнал высокого уровня при первом сканировании первой строки матрицы датчиков сразу после подачи напряжения питания.

Режим стробируемого ввода предназначен для работы с матрицами клавиатуры или датчиков, использующими эффект Холла или явления ферромагнетизма, для снятия информации с которых требуются стробирующие импульсы. КР580ВВ79 может настраиваться на стробируемый ввод без дешифрации состояния счетчика сканирования; стробируемый ввод с дешифрацией счетчика сканирования.

По переднему ниспадающему фронту импульса строба, длительность которого должна быть не меньше периода синхроимпульсов, происходит запись информации, поступающей на входы R.7—RO, в буфер возврата, а по заднему фронту импульса строба вводимый код переписывается в многорежимное ОЗУ, минуя схему анализа и устранения дребезга контактов. В этом режиме обращение к многорежимному ОЗУ происходит также по принципу очереди. Импульс строба должен подаваться на вход CNTR/STB, а вход SHIFT не используется. Программирование микросхемы ВВ79 проиллюстрируем на следующем примере (рис. 47).

Через интерфейс клавиатуры и индикации будет производиться обмен с клавиатурой 8 х 8 и 8-разрядной алфавитно-цифровой индикацией, таким образом, необходимо настроить блоки интерфейсов: клавиатуры — на режим последовательного опроса клавиатуры без дешифрирования счетчика сканирования с запрещением ввода кодов двух или более одновременно нажатых клавиш и индикации —на режим вывода символов на 8-разрядную индикацию с размещением их слева направо.

Частота синхроимпульсов в микропроцессорной системе / = 2 МГц, а 60Н и 61Н — адреса микросхемы КР580ВВ79. Разряд адресной шины АО, подключен к выводу АО микросхемы КР580ВВ79. В ЗУ индикации загрузить в восьмую ячейку код латинской буквы А (КОИ7), а в остальные —20Н.

; загрузка управляющего слова «сброс» MVI А, 11011001 В; во все ячейки записываются коды 20Н OUT 61H

; загрузка слова «программирование синхронизации» MVI А, 00110100В; коэффициент пересчета К = 20 OUT 61H

; загрузка слова «установка режима работы интерфейса клавиатуры и индикации» MVI А, 00000000В OUT 61H

; загрузка ОЗУ индикации с помощью управляющего слова «запись в ОЗУ индикации» MVI A, 10000111B OUT 61Н

MVI A, 01000001B OUT 60Н