11.4 Побудова мпс на 32-розрядних мікропроцесорах фірми Motorola
11.4.1 Підсистема центрального процесорного елемента
Вхідний контроль:
Яку розрядність мають ШД та ША МП МС68000?
Які системні сигнали BIC МП68000 Ви знаєте?
Чи є ці сигнали односпрямовані або двоспрямовані і чому?
За яким алгоритмом працює пріоритетний шифратор?
На якій частоті працює МП МС68000?
Який сигнал треба подати на вхід AVEC# BIC МП МС68000?
За основу МПС було взято контролер — модуль розвитку фірми Flight Electroniks — FLIGHT-68EC020 EVM.
У якості центрального процесора у МПС використовується МП МС68ЕС020, який має 32-розрядну шину даних та 24-розрядну шину адреси, що є достатнім для більшості застосувань МПС у складі пристроїв телекомунікацій. В іншому параметри МС68ЕС020 співпадають з параметрами МС68020, співпадають також програмні моделі супервізора і користувача. Однаковими, за рідким винятком, є і системи команд. Зовнішні виводи МП МС68ЕС020 показані на рис. 11.21.
На виводи МП А23...А0, D31...D0 поступають 24-розрядні адреси та 32-розрядні дані. Сигнали на виходах FC2...FC0 вказують тип виконуваного циклу відповідно до табл. 11.14.
При FC2 = FC1 = FC0 = 1 може працювати співпроцесор.
Особливістю 32-розрядних мікропроцесорів є динамічне визначення використовуваної розрядності шини даних, яка може буди 8-, 16-, 32-розрядною. Значення вихідних сигналів SIZ1,0 вказують на розрядність даних, які передаються у циклі (табл.11.15).
Рисунок 11.21 — Зовнішні виводи МП МС68ЕС020
Таблиця 11.14 — Типи виконуваних циклів
FC2 |
FC1 |
FC0 |
Тип виконуваного циклу |
0 |
0 |
0 |
резервовано |
0 |
0 |
1 |
вибирання даних користувача |
0 |
1 |
0 |
вибирання даних користувача |
0 |
1 |
1 |
резервовано |
1 |
0 |
0 |
резервовано |
1 |
0 |
1 |
вибирання даних супервізора |
1 |
1 |
0 |
вибирання команд супервізора |
1 |
1 |
1 |
цикл центрального процесора |
Таблиця 11.15 — Вихідні сигнали SIZ1,0, які визначають розрядність передаваного операнда
SIZ1 |
SIZ0 |
Розрядність операнда |
0 |
0 |
4 байти |
0 |
1 |
1 байт |
1 |
0 |
2 байти |
1 |
1 |
3 байти |
Передавання трьох байтів (SIZ1,0 = 11) здійснюється при виборі довгого слова за непарною адресою, яке здійснюється за два послідовних цикли при 32-разрядній шині даних.
Для керування обміном використовуються такі сигнали:
AS# — адресний стробімпульс, приймає активне значення при надходженні адреси на шину А23...А0 і зберігає це значення до закінчення циклу обміну;
R/ — сигнал, який визначає напрямок передавання даних по шині D31…D0, введення (читання) відбувається при високому рівні сигналу R/ =1, а виведення (запис) при R/ = 0;
DSACK1,0 — вхідні сигнали підтвердження готовності зовнішніх пристроїв до обміну, які вказують на розрядність шини даних, яка використовується, згідно табл. 11.16; вийти з циклу чекання можна при надходженні сигналу BERR# = 0 від зовнішньої схеми або при зміні сигналів DSACK1# = DSACK0 = 1 на інше сполучення. Сигнали DSACK1# та DSACK0# вказують на кількість байтів, які залишилось передати у даному циклі, наприклад при передаванні довгого слова через 8-розрядний пристрій виведення;
Таблиця 11.16 — Вхідні сигнали DSACK1,0, які вказують на розрядність
шини даних
DSACK1# |
DSACK0# |
Розрядність шини даних |
0 |
0 |
4 байти |
0 |
1 |
2 байти |
1 |
0 |
1 байт |
1 |
1 |
Цикл чекання |
DS# — стробімпульс даних, який у циклі читання дорівнює 0 одночасно з стробом адреси; у циклі запису приймає значення DS# = 0 через один такт після адресного стробімпульсу; він сигналізує, що МП видав дані на шину даних;
ECS# — вихідний сигнал початку циклу обміну, який приймає значення ECS ≠ 0 продовж першого такту кожного нового циклу;
OCS# — вихідний сигнал початку циклу обміну даними, який має значення OCS# = 0 продовж першого такту початкового циклу передавання даних;
RMC# — вихідний сигнал циклу “читання-модифікація-запис”, який реалізується при виконанні команди TAS, значення RMC# = 0 встановлюється на початку першого циклу цієї команди і зберігається під час її виконання.
Сигнали переривань IPL2, IPL1, IPL0, AVEC#, IPEND#, системні сигнали початкового встановлення RESET#, зупину HALT#, помилки звернення до шини BERR#, а також сигнали керування захопленням шини BR#, BG# виконують ті ж самі функції, що і у мікропроцесорі МС68000.
Сигнал заборони роботи кеш CDIS# 0 зазвичай використовуються у режимі налагодження МПС.
На вхід CLK подаються зовнішні синхросигнали з частотою 16 МГц. Напруга живлення процесора становить 5В, споживана потужність не перевищує 2 Вт.
МП МС68ЕС020 підтримує оброблення до семи запитів на переривання від пристроїв введення-виведення, які повинні подати відповідні сигнали IRQ7#...IRQ1# (INT7#...INT1#) на входи схеми пріоритетного шифратора PCD (рис. 11.22). Для кожного запиту встановлено пріоритет обслуговування: найвищий Lі = 7 для запиту на вході IRQ7, найнижчий Li = 1 для запиту на вході IRQ1. Запит переривання ініціюється при надходженні логічного нуля на відповідний вхід IRQі#; на виходах РCD формується трирозрядний код IPL2#, IPL1#, IPL0#, який відповідає номеру запиту, який має максимальний пріоритет. Вхід IRQ0 завжди підмикається до низького потенціалу і при відсутності запитів на входах BCD формує код IPL0, ІРL1#, IPL2# = 111, поданий у інверсній формі, який не викликає переривань.
Рисунок 11.22 — Схема формування кодів пріоритетів запитів переривань
Контрольні запитання:
З якою метою МП М68ЕС020 формує сигнали керування обміном ECS# та OCS# ?
Що визначають вихідні сигнали SIZ1 та SIZ0?
Що визначають вхідні сигнали DSACK1# та DSACK0#?
Чому не можна переривати цикл “читання-модифікація-запис”?
На який вхід пріоритетного шифратора PCD треба підключити пристрій введення-виведення, щоб надати йому 3-й пріоритет у інверсному коді?
Який код має виставити МП на виходах FC2, FC1, FC0 у режимі циклу центрального процесора?
З якою метою подається рівень логічного нуля на вхід
пріоритетного шифратора?