Курсовая работа: Шина расширения ISA
Необходимое программное обеспечение должно быть написано в рамках данного проекта для управления устройством.
Согласно заданию, необходимо предусмотреть:
наличие буфера данных, который будет обеспечивать постоянное хранение данных в устройстве управления;
схема синхронизации по условию задачи отсутствует, схема не имеет команд обратной связи и подтверждения доставки;
новое устройство должно согласоваться с компьютером посредством интерфейса сопряжения ISA;
Также в схеме предусмотрено наличие селектора адреса на дешифраторах, что позволяет устройству “понять”, что запрашиваемый адрес устройства по шине адреса - это базовый адрес данного устройства, и начать работу.
Следует заметить, что согласовать схему Безюлева с шиной ISA без изменений в схеме автора, просто невозможно, т.к. устройство питается от сети 220В, причем питание нестабильно и не имеет общей точки. Подключив его к ISA получим результат воздействия межфазовых токов - сгоревшую материнскую плату. Рассмотрев алгоритм работы схемы, видно, что основная “изюминка" схемы - высокочастотный трансформатор, который включен в плечо ключа на транзисторе. Данная развязка и есть суть изолированного датчика. Поэтому, на этапе проектирования было принято решение сохранить данную особенность схемы, но питание схемы взять от шины, а управлять семистором через развязку на оптроне.
3. Выбор и обоснование структурной схемы устройства
Структурная схема устройства приведена в приложении А. Структурная схема состоит из следующих блоков:
Шина ISA - непосредственно шина ISA;
Буфер шины данных - блок шинных формирователей, позволяющих переключать направление обмена данными, а также переводить выхода в высокоимпедансное состояние (Z-состояние).
Анализ управления - блок анализа состояний чтения-записи, а так же управления состояниями регистра и шины.
Буфер шины адреса - то же что и Буфер шины данных .
Изолированный датчик - схема датчика с трансформаторной развязкой, взята из схемы автора статьи.
Регистр данных (буфер) - промежуточное постоянное хранение данных управления и состояния.
Селектор адреса - блок дешифраторов, оценивающий адрес на шине, если адрес является базовым, на выходе формируется уровень лог.1.
Блок управления нагрузкой - ключ на тиристоре, с оптронной развязкой.
4. Разработка интерфейсной части схемы ПУ
4.1 Интерфейс шины ISA
Общие сведения.
Шина ISA (Industrial Standart Arhitecture) была разработана для применения в качестве системной магистрали ЭВМ на платформе Intel-80286 и является фактически стандартной шиной для персональных компьютеров типа IBM PC/AT и совместимых с ними.
При описании шины целесообразно представить компьютер как состоящий из материнской платы (motherboard) и внешних плат, которые взаимодействуют между собой и ресурсами материнской платы через шину. Все пассивные устройства (не могущие стать задачиками) на шине можно разделить на две группы - память и устройства ввода/вывода (порты). Циклы доступа для каждой из групп отличаются друг от друга как по временным характеристикам, так и по вырабатываемым на шине сигналам.
Чисто условно, для удобства понимания функционирования шины ISA, будем считать, что на материнской плате компьютера существуют следующие устройства, способные быть владельцами (задатчиками) шины: центральный процессор (ЦП), контроллер прямого доступа в память (ПДП), контроллер регенерации памяти (КРП). Кроме этого, задатчиком на шине может быть и внешняя плата. При выполнении цикла доступа на шине задатчиком может быть только одно из устройств. Рассмотрим подробнее функции этих устройств на шине ISA.
Внешние платы могут функционировать в 5 различных режимах: задатчика шины, памяти и устройств ввода/вывода прямого доступа, памяти и устройств ввода/вывода, регенерации памяти или сброса. Платы могут поддерживать любую комбинацию из первых четырех режимов; сигналу сброса должны подчиниться все платы одновременно.
Адресное пространство при обращении к памяти.
Максимальное адресное пространство при обращении к памяти, поддерживаемое шиной ISA, 16 Мб (24 линии адреса), но не все слоты поддерживают полностью это адресное пространство. Когда задатчик на шине осуществляет доступ к памяти на материнской плате или к памяти, установленной в слот, он должен разрешать сигналы - MEMR или - MEMW; аппаратно на материнской плате дополнительно разрешаются сигналы - SMEMR и - SMEMW, если требуемый адрес находится в пределах первого мегабайта адресного пространства. К 8-разрядным слотам подведены только линии - SMEMR и - SMEMR, SD<7...0> и SA<19...0>; поэтому внешние платы, установленные в 8-разрядные слоты, могут быть либо только 8-разрядными устройствами ввода/вывода, либо 8-ми разрядной памятью в первом мегабайте адресного пространства. Внешние платы, устанавливаемые в 8/16-разрядные слоты, принимают все командные сигналы, адреса и данные; они могут быть как 8-, так и 16-разрядными и адресное пространство памяти на них может быть любым в пределах 16 Мб. Цикл доступа к таким внешним платам завершается как 16-разрядный, если плата разрешает сигнал - I/O CS16 или - MEM CS16.
Адресное пространство для устройств ввода/вывода.
Максимальное адресное пространство для устройств ввода/вывода, поддерживаемое шиной ISA составляет 64 Кб (16 адресных линий). Все слоты поддерживают 16 адресных линий. Первые 256 адресов зарезервированы для устройств, расположенных, как правило, на материнской плате - регистры контроллера ПДП, контроллера прерываний, часов реального времени, таймера-счетчика и других устройств, требующихся для AT совместимости различных компьютеров.
Описание некоторых сигналов.
SA<19...0> [8] [8/16] Адресные сигналы этого типа поступают на шину с регистров адреса, в которых адрес "защелкивается". Сигналы SA<19...0> позволяют осуществлять доступ к памяти только в младшем мегабайте адресного пространства. При доступе к устройству ввода/вывода только сигналы SA<15...0> имеют действительное значение, а состояние сигналов SA<19...16> не определено. Во время выполнения циклов регенерации адреса только сигналы SA<7...0> имеют действительное значение, а состояние сигналов SA<19...8> не определено и эти выводы должны быть в третьем состоянии для всех устройств на шине.
BALE [8] [8/16] Сигнал BALE (Bus Address Latch Enable - Разрешение на "защелкивание" адреса на шине) является стробом для записи адреса по линиям LA<23...17> и сообщает ресурсам на шине, что адрес является истинным и его можно "защелкнуть" в регистре. Этот сигнал также информирует ресурсы на шине о том, что сигналы SA<19...0> и - SBHE истинны. При захвате шины контроллером ПДП сигнал BALE всегда равен логической "1" (вырабатывается на материнской плате), так как сигналы LA<23...17> и SA<19...0> истинны до выработки командных сигналов. Если контроллер регенерации становится задатчиком на шине, то на линии BALE также поддерживается уровень логической единицы, поскольку сигналы адреса SA<19...0> истинны до начала командных сигналов.
SD<7...0> и SD<15...8> Линии SD<7...0> и SD<15...8>, как правило, еще называют шиной данных, причем по линии SD15 передается старший значащий бит, а по линии SD0 - младший значащий бит. Линии SD<7...0> - младшая половина шины данных, SD<15...0> - старшая половина шины данных. Все 8-ми разрядные ресурсы могут обмениваться данными только по младшей половине шины данных. Поддержка обмена данными между 16-ти разрядным задатчиком на шине и 8-ми разрядным ресурсом осуществляется перестановщиком байтов на материнской плате (табл.3.1 и рис.3.1 иллюстрирует его работу).