Лекция 3. Временные характеристики и временные диаграммы работы микропроцессоров

Лекция 3.
Временные характеристики и
временные диаграммы
работы микропроцессоров
Основные управляющие сигналы
Адресация – только часть процесса управления памятью и
внешними устройствами (ВУ). Кроме адресов требуются
стробы чтения и записи (RD и WR), задающие направление
обмена, сигналы разрешения работы CS.
В системном интерфейсе используется система из четырех
сигналов: сигнала чтения из памяти MEMR, записи в память
MEMW, чтения из ВУ I/OR и записи во ВУ I/OW. Все эти
сигналы имеют активный низкий уровень и представляют
собой отрицательный импульс:
U
Пассивный
Активный
t
Временные диаграммы управляющих сигналов МП
Поскольку каждая шина состоит из множества
проводников, то в тех случаях, когда конкретное состояние
каждого проводника не имеет значения, для всей шины рисуют
одну временную диаграмму. Две параллельные линии означают
при этом, что некоторые проводники передают сигнал высокого
уровня, а некоторые – низкого. Если состояние шины стабильно,
то линии идут параллельно друг другу. Изменение состояния
шины показывается скрещивающимися линиями
Чтение данных из памяти
Упрощенная схема
микропроцессором:
чтения
данных
AB
CPU
A
A
DB
DIO
DO
MEMR
RD
из
ROM
(RAM)
памяти
Чтение данных из памяти
Временные диаграммы
микропроцессором:
чтения
данных
из
памяти
1
AB
DB
MEMR
Событие 1 – микропроцессор выставляет на AB
адрес нужной ячейки.
Чтение данных из памяти
Временные диаграммы
микропроцессором:
чтения
данных
из
памяти
1
AB
DB
2
MEMR
Событие 2 – с некоторой задержкой вырабатывается
отрицательный импульс чтения из памяти.
Чтение данных из памяти
Временные
диаграммы
из памяти микропроцессором:
чтения
данных
1
AB
3
DB
2
MEMR
Событие 3 – память дешифрирует адрес ячейки
и выставляет ее содержимое на DB.
Чтение данных из памяти
Временные диаграммы
микропроцессором:
чтения
данных
из
памяти
1
AB
3
DB
2
4
MEMR
Событие 4 – импульс чтения возвращается
в пассивное состояние. Длительность импульса должна
быть достаточной, чтобы память успела выставить на
DB содержимое адресованной ячейки, а микропроцессор их считать.
Чтение данных из памяти
Временные диаграммы
микропроцессором:
чтения
данных
1
из
памяти
6
AB
3
5
DB
2
4
MEMR
События 5, 6 – состояние шин A и D может вновь
измениться.
Пояснения к временным диаграммам
1
Состояние шины стабильно
6
AB
3
5
DB
2
4
MEMR
Переход с низкого уровня
на высокий (с 0 на 1)
Переход с высокого уровня
на низкий (с 1 на 0)
Изменение состояния шины
Запись данных в память
Упрощенная
схема
микропроцессором:
записи
данных
AB
CPU
A
A
DB
DIO
DIO
MEMW
WR
в
RAM
память
Запись данных в память
Временные диаграммы
микропроцессором:
записи
данных
в
память
1
AB
2
DB
MEMW
События 1, 2 – микропроцессор выставляет на AB
адрес нужной ячейки, одновременно (или с некоторой
задержкой), микропроцессор выставляет на DB данные,
подлежащие записи.
Запись данных в память
Временные диаграммы
микропроцессором:
записи
данных
в
память
1
AB
2
DB
3
MEMW
Событие 3 – микропроцессор
отрицательный импульс записи.
вырабатывает
Запись данных в память
Временные диаграммы
микропроцессором:
записи
данных
в
память
1
AB
2
DB
3
4
MEMW
Событие 4 – после задержки, достаточной для
надёжной записи в память, импульс записи в память
прекращается.
Запись данных в память
Временные диаграммы
микропроцессором:
записи
данных
1
в
память
6
AB
2
5
DB
3
4
MEMW
События 5, 6 – состояние шин D и A может вновь
измениться.
Чтение данных из порта ввода
Упрощенная схема чтения данных микропроцессором из
внешнего устройства (ВУ) через порт:
AB
CPU
A
A
Port
DB
DIO
I/OR
DO
RD
DI
ВУ
Чтение данных из порта ввода
Временные диаграммы чтения данных из порта ввода:
1
6
AB
3
5
DB
2
4
I/OR
Временные диаграммы чтения данных из порта
ввода те же, что и для чтения данных из памяти, с той
лишь разницей, что управляющий сигнал чтения
из порта обозначается, как I/OR.
Запись данных в порт вывода
Упрощенная схема записи данных микропроцессором во
внешнее устройство через порт:
AB
CPU
A
A
Port
DB
DIO
I/OW
DI
WR
DO
ВУ
Запись данных в порт вывода
Временные диаграммы записи данных в порт вывода:
1
6
AB
2
5
DB
3
4
I/OW
Временные диаграммы записи данных в порт вывода
схожи с временными диаграммами записи данных
в
память.
Отличием
является
обозначение
управляющего сигнала записи в порт (I/OW).