Шинная организация. Характеристики шин.
Базовые определения
Понятие о микропроцессорах и микроконтроллерах
Микропроцессор - это программно управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки, реализованное в виде одной БИС (большой интегральной схемы).
Для работы микропроцессора необходим базовый набор периферийных устройств:
- память для хранения программ (постоянное запоминающее устройство);
- память для хранения данных (оперативное запоминающее устройство);
- порты для организации обмена данными с внешними устройствами.
Микроконтроллер - это СБИС (сверхбольшая интегральная схема) в состав которой входят микропроцессор, память для хранения программ, память для хранения данных и порты для организации обмена данными с внешними устройствами.
Кроме того, в состав микроконтроллера могут входить внутрисхемные периферийные устройства.
Базовая структура микроконтроллера приведена на рис.1
|
Рис.1 Базовая структура микроконтроллера
Шина - набор проводников, предназначенных для передачи цифровой информации одного типа.
В цифровых системах различают:
- шины адреса;
- шины данных;
- шины управления.
К основным характеристикам шин относятся:
- уровни сигнала, соответствующие логическим состояниям 0 и 1;
- разрядность;
- направление передачи данных.
Для всех шин используется положительная логика (высокий уровень напряжения соответствует логической единице на соответствующей линии связи, низкий — логическому нулю). Напряжение логической 1 - от 2,4В до 5В (при номинальном напряжении питания микросхемы 5В) , логического нуля 0 - от 0В до 0,4В.
Шина адреса:
1. Разрядность - 16 бит, определяет объем адресного пространства в 65536 слов (или 64К).
2. Шина адреса однонаправленная, адрес передается от процессора к периферийным устройствам
Шина данных:
1. Разрядность - 8 бит, максимальный объем передаваемой за 1 цикл информации – 1 байт (FF в 16-ричной системе или 256 в 10-ной системе).
2. Шина данных двунаправленная, данные передаются от процессора к периферийным устройствам и от периферии к процессору. Наиболее часто встречающийся тип выходного каскада для линий этой шины — выход с тремя состояниями.
Шина управления:
1.Число разрядов – не стандартизировано, определяется структурой микроконтроллера.
2.Шина управления является вспомогательной шиной, управляющие сигналы на которой определяют тип текущего цикла и фиксируют моменты времени, соответствующие разным частям или стадиям цикла. Кроме того, управляющие сигналы обеспечивают согласование работы процессора (или другого хозяина магистрали) с работой памяти или устройства ввода/вывода. Управляющие сигналы также обслуживают прерывания, запрос и предоставление прямого доступа к памяти.
3. Линии шины управления могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными. Типы выходных каскадов могут быть самыми разными: с двумя состояниями (для однонаправленных линий), с тремя состояниями (для двунаправленных линий), с открытым коллектором (для двунаправленных и мультиплексированных линий).