03/24/95 03:49pm 580bi53.met
С.Т.Хвощ,Н.Н.Варлинский,Е.А.Попов "МИКРО-процессоры и МИКРО-эвм в системах автоматического управления Справочник" Л. "Машишостроение" 1987.

Изучение организации микросхемы интервального таймера КР580ВИ53.

Цель работы: Получение навыков настройки параметров генерируемого сигнала и возможного применения устройства.

ВВЕДЕНИЕ.

В современной ЭВМ таймер может выполнять достаточно разнообразные функчии:

1. Отсчитывать интервалы регенерации динамической памяти. В этом случае выбор оптимального периода позволяет повысить производительностьвычислительной системы за счет уменьшения простоев процессора при регенерации памяти.

2. В мультизадачных системах таймер позволяет отслеживать время выполнения той или иной задачи.

3. Возможно использование таймера в системах реального времени для задания времени выполнения технологических операций на производстве.

4. Счетчики таймера могут быть использованы для генерации псевдослучайных чисел.

5. Иногда таймеры применяются при создании систем с закрытыми алгоритмами обработки информации для защиты от раскрытия алгоритма трассировкой.

6. Таймер может быть использован в качестве сторожа при работе процессора в защищенном режиме для выхода из тупиковых ситуаций.

7. Достаточно часто таймер применяют при генерации различных звуковых эффектов в игровых системах.

8. При использовании таймера в качестве датчика реального времени его показания учитываются при ведении файловой системы.

9. Широкое применение таймер имеет как источник опорной частоты при работе других устройств компьютера.

АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММИРУЕМОГО ТАЙМЕРА КР580ВИ53

БИС программируемого таймера КР580ВИ53 предназначена для организации работы микропрцессорных систем в режиме реального времени и позволяет формировать сигналы с различными временными и частотными характеристиками.
Программируемый таймер (ПТ) имеет три независимых канала каждый из которых содержит 16-разрядный вычитающий счетчик. Счетчики могут работать в 2-м или двоично десятичном режиме с однобайтными или двубайтными числами. Скорость счета программно изменяется от 0 до 2 МГц.

Рис. 1а.

Упрощенная структурная схема ПТ приведена на рис. 1а. В состав БИС

входят:

• буфер данных (BD), предназначенный для обмена данными и управляющими словами м/д МП и ПТ;

• схема управления чтением-записью (RWCU), обеспечивающая выполнение операций ввода/вывода информации в ПТ;

• регистр управляющего слова (RGR), предназначенный для записи управляющих слов задающих режимы работы счетчиков;

• счетчик каналов (СТ0 - СТ2).

Назначение входных, выходных и управляющих сигналов ПТ указано при описании выводов микросхемы в табл.1.

Таблица 1. Описание выводов ПТ

Подключение ПТ к шинам микропроцессора показано на рис.1б.

Рис. 1б.

Операции обмена информацией м/д ПТ и МП задаваемые сигналами управления и адресными входами приведены в табл.2. Установка режима работы каждого канала ПТ производится программно путем записи управляющего слова и начального значения содержимого счетчика (N) с помощью команд вывода (OUT).
Формат управляющего слова и назначение отдельных разрядов представлены на рис.1в. Управляющее слово задает номер счетчика (разря ды D7,D6) последовательность записи и считывания содержимого счетчика (разряды D5,D4) режим работы (разряды D3-D1) и вид используемого кода (разряд D0).

Таблица 2. Операции обмена информацией м/д ПТ и микропроцессором

Примечание. X - безразличное состояние сигнала

Рис. 1в.

В процессе работы ПТ содержимое любого из счетчиков можно прочитать 2-мя способами :

1. приостановив работу счетчика подачей соответствующего сигнала GATE L-уровня или блокировкой тактовых импульсов; прочитав содержимое счетчика начиная с младшего байта с помощью 2-х команд ввода (IN), если запрограмировано чтение 2-х байтов;

2. записав в ПТ управляющее слово содержащее нули в разрядах D4,D5 (рис.4); нули в этих разрядах указывают на выполнение операции "защелкивания" счета в момент чтения; прочитав содержимое счетчика с помощью команд ввода.

Каждый из счетчиков ПТ может работать в одном из 6-ти режимов:

• в режиме 0-программируемая задержка;

• в режиме 1-программируемый ждущий мультивибратор;

• в режиме 2-программируемый генератор тактовых сигналов;

• в режиме 3-генератор прямоугольных сигналов;

• в режиме 4-программно управляемый строб;

• в режиме 5-аппаратно-управляемый строб.

Воздействие сигнала GATE на соответствующий счетчик зависит от режима работы. Функции выполняемые сигналом GATE для различных режимов приведены в табл.3.

Таблица 3. Функции сигнала GATE

В режиме 0 (рис.2а) после занесения управляющего символа на выходе OUT устана вливается L-уровень. Уменьшение содержимого счетчика начинается при Н-уровне сигнала GATE. После окончания счета на выходе OUT устанавливается напряжение Н-уровня.
Загрузка в счетчик нового значения млдшего байта в процессе счета останавливает счет а загрузка нового значения старшего байта начинает новый цикл счета.

В режиме 1 (рис.2б) при Н-уровне сигнала GATE на выходе OUT формируется отрицательный импульс длительностю N периодов тактовых импульсов CLK.
Загрузка в процессе счета нового значения N не изменяет текущего режима счета. Импульс новой длительности формируется при следующем нарастании фронта сигнала GATE.

В режиме 2 (рис.2в) ПТ генерирует переодический сигнал с частотой в N раз меньшей частоты тактовых импульсов CLK. Выходной сигнал L-уровня устанавливается на последнем такте периода. Загрузка счетчика новым значением N в процессе счета приводит к изменению величины следующего периода. Сигнал GATE можно использовать для внешней синхронизации ПТ так как L-уровень сигнала GATE запрещает счет устанавливая Н-уровень сигнала GATE начинает счет сначала.

Режим 3 (рис.2г) отличается от режима 2 тем что при четном значении N на выходе счетчика генерируется сигнал Н-уровня в течение первой половины периода и сигнал L-уровня в течение другой половины. При нечетном N длительность сигнала Н-у ровня на один такт больше чем для сигнала L-уровня. (В режиме 3 число N нельзя загружать в счетчик).

В режиме 4 (рис.2д) генерируется выходной сигнал Н-уровня длительностью N периодов тактового сигнала CLK. После завершения счета устанавливается выходной сигнал L-уровня на один период сигнала СLK. Перезагрузка младшего байта в процессе счета не влияет на текущий счет а загрузка старшего байта начинает первый цикл счета.

Режим 5 (рис.2е) аналогичен режиму 4. Запуск счетчика производится положительным фронтом сигнала GATE. Загрузка счетчика новым значением числа N в процессе счета не влияет на длительность текущего цикла но следующий цикл счета будет соответствовать новому значению N.

Рис. 2а.

Рис. 2б.

Рис. 2в.

Рис. 2г.

Рис. 2д.

Рис. 2е.

Управляющие слова могут быть записаны в ПТ в произвольном порядке. В любой последующий момент времени записываются начальные коды счетчиков в соответствии со значениями разрядов D5,D4 управляющих слов.

Основные электрические параметры микросхемы КР580ВИ53 при температуре окружающ ей среды (+25+/-10)°С приведены ниже:

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОТЛАДКЕ.

К сожалению проще всего проверить правильность настройки программируемого таймера при помощи осциллографа. Если он недоступен остается возможность в поцикловом режиме убедиться в правильности загрузки управляющих слов в отведенные для них порты. Возможна ориентировочная оценка результата инициализации, подключением к выходу таймера пьезоэлектрического излучателя (при использовании звуковых частот).

Stay-at-home