Συστήματα Μικροϋπολογιστών...ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ...
Transcript of Συστήματα Μικροϋπολογιστών...ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ...
-
Συστήματα Μικροϋπολογιστών
Μονάδες Ε/Ε και μνήμες Μικροεπεξεργαστών
Υπεύθυνος Μαθήματος:K. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Άδεια Χρήσης
Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons.Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Σύστημα Βασισμένο σε Μικροεπεξεργαστή
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Βασικά Κυκλώματα μΕ
Εφαρμογή Κύκλωμα Παραδείγματα
Θύρες Εξόδου ∆εδομένων
ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ (8-bit)
74LS37374LS374
Θύρες Εισόδου ∆εδομένων
ΑΠΟΜΟΝΩΤΕΣ (buffers – 8-bit)
Επιλογή Συσκευών ΑΠΟΚΩ∆ΙΚΟΠΟΙΗΤΕΣ 74LS138 (3-σε-8)
Μονής Κατεύθυνσης
74LS54074LS541
∆ιπλής Κατεύθυνσης 74LS645
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Καταχωρητές & ΜανδαλωτέςΧρησιμεύουν σε:
Συγκράτηση δεδομένωνΥλοποίηση θυρών εξόδου στα μΥ-Σ
Παραδείγματα συσκευών (TTL):74LS373 (level-triggered)74LS374 (edge-triggered)
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
74LS373 - Μανδαλωτής«Κλειδώνει» χωρίς ρολόι, με το επίπεδο τάσης της εισόδου
LE (Latch Enable)
D
QG
D0
11
1
D
QG
18
D
QG
O1
D
QG
D
QG
D
QG
D
QG
D
QG
O0 O2 O3 O4 O5 O6 O7 5 6 2 9 12 15 16 19
4 7 8 13 14 17 3
OE
LE
LatchEnable
SN54LS/74LS373
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7Dn LE OE OnH H H
H
LL H L Lx x Z*
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
74LS374 - ΚαταχωρητήςΚαταχωρείται νέα τιμή μόνο στο θετικό μέτωπο της εισόδου
CP
11
1
CP DQQ
CP DQQ
CP DQQ
CP DQQ
CP DQQ
CP DQQ
CP DQQ
CP DQQ
OE
CP
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
18 4 7 8 13 14 17 3
5 6 2 9 12 15 16 19
O1O0 O2 O3 O4 O5 O6 O7
SN54LS/74LS374
Dn OE OnH H
H
LL L Lx x Z*
CP
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Απομονωτές (buffers)Χρησιμεύουν σε:
Ενίσχυση και απομόνωση γραμμών δεδομένωνΥλοποίηση θυρών εισόδου στα μΥ-Σ
Παραδείγματα συσκευών:Βuffers (8-bit):
74LS54074LS541
8-bit Transceiver (Transmitter – Receiver)74LS645
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
8-bit Buffers (74LS540-1)74LS540: Αναστρέφει74LS541: ∆εν αναστρέφει
.
.
.
Y1
Y2
Y8
A1
A2
A8
E1 E2ΕΙΣΟ∆ΟΙ ΕΞΟ∆ΟΙ
Ε1 Ε2 Α 540 5411 X 1 0 1X 1 0 1 00 0 X Z Z0 0 X Z Z
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
8-bit Transceiver (74LS645)H είσοδος DIR επιλέγει την κατεύθυνση
G DIR Λειτουργία
L L Β Α
L H Α Β
H X Απομόνωση
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
ΑποκωδικοποιητέςΧρησιμεύουν σε:
Αποκωδικοποίηση διεύθυνσης για επιλογή συσκευώνΠαράδειγμα:
74LS138
O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 O0
15 14 13 12 11 10 9 7
A0 A1 A2
1 2 34 5 6
E
1E1 E2 E3
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
74LS138Αποκωδικοποιητής 3-σε-8
HxxLLLLLLLL
xHxLLLLLLLL
xxLHHHHHHHH
xxxLHLHLHLH
xxxLLHHLLHH
xxxLLLLHHHH
HHHLHHHHHHH
HHHHLHHHHHH
HHHHHLHHHHH
HHHHHHLHHHH
HHHHHHHLHHH
HHHHHHHHLHH
HHHHHHHHHLH
E1 E2 E3 A0 A1 A2 O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7HHHHHHHHHHL
INPUTS OUTPUTSTRUTH TABLE
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρήση αποκωδικοποιητών (1)
Συμβατική αποκωδικοποίηση διεύθυνσης συσκευής (με χρήση λογικών πυλών):
Κάθε διεύθυνση χρειάζεται τη δική της λογική συνάρτηση
Προκύπτει πολύπλοκο κύκλωμα για πολλές συσκευές
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρήση αποκωδικοποιητών (2)Cascading αποκωδικοποιητών:
74LS138
E1,2
E3
ABC
74LS138F3
DEF
Y0
Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
000000000001000010000011000100000101000110000111
111000111001111010111011111100111101111110111111
74LS138DEF
.
.
.
6 γραμμές διευθύνσεων:
26 = 64
[64 / 8] +1= 9 αποκωδικοποιητές
Το κύκλωμα απλοποιείται για μεγάλο αριθμό διευθύνσεων
Κάθε αποκωδικοποιητής πολλαπλασιάζει τον αριθμό των διευθύνσεων που μπορούν να αποκωδικοποιηθούν
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Ενεργοποίηση ΣυσκευήςΕνεργοποίηση με βάση τη διεύθυνση
μΥ
A0A1A2A3A4A5A6A7
G
Address Bus (A7 - A0)
Data Bus (D7 - D0)
RD WR
∆ιεύθυνση Συσκευής78 Hex = 01111000
Συσκευή
0 1 1 1 1 0 0 0
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παράδειγμα: Ενεργοποίηση θύρας εξόδου
μPs
Address Bus
Data Bus
DECODER
ENABLE 0
DIR
Data Bus
Transceiver (Driver)
D
CLK
Q
Q'
ENABLE 7
clock
Output port
ENABLE 6
Input port
Data Bus
Data Bus
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Σύνθετη θύρα Εισόδου/Εξόδου
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Συστήματα Μνημών
A0 - A10
A0 - A10
A11
ROM1
ROM2
CE CE
D0 - D7
0 – 2047: ROM 1
2048 – 4095: ROM 2
Χωρητικότητα:
212 x 8 = 4 Kbytes.
A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
ROM 1
ROM 2
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παράδειγμα 1∆ίνεται μια μνήμη 4 Kbytes τύπου ROM. Να δοθούν τα κυκλώματα οδήγησης
της εισόδου επιλογής CS για τις εξής περιπτώσεις:
Η μνήμη να καταλαμβάνει την περιοχή 0000 – 0FFF Hex
Η μνήμη να καταλαμβάνει την περιοχή 1000 – 1FFF Hex
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παράδειγμα 1 – Α
A0 - A11
A12A13A14A15
ROM4KB
CS
D0 - D7
0 0 0 00000 0000 0000 00000000 1111 1111 1111
0 F F F
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παράδειγμα 1 – Β
A0 - A11
A12A13A14A15
ROM4KB
CS
D0 - D7
1 0 0 00001 0000 0000 00000001 1111 1111 1111
1 F F F
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παράδειγμα 2
∆ίνεται μια μνήμη 4 Kbytes τύπου ROM. Να δοθεί κατάλληλο κύκλωμα αποκωδικοποίησης της διεύθυνσης ώστε η μνήμη να κατανεμηθεί σύμφωνα με τον παρακάτω χάρτη:
Τα πρώτα 2 Kbytes στην περιοχή: 1000Η – 17FFH
Τα τελευταία 2 Kbytes στην περιοχή: 4000H – 47FFH
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A00 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Περιοχή 1
Περιοχή 2
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παράδειγμα 2 – Λύση
A0 - A10
CS
A11A14A14A15
A13
A11A12
A14A15
A13
A11A12
D0 - D7ROM2732
A0 - A10
Aφορούν σε διευθύνσεις της
μνήμης
Διευθύνσεις Συστήματος
-
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρηματοδότηση
Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού.Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.