Системная шина. Обмен с внешней статической памятью, имеющей трехстабильную шину данных

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Автоматики и Вычислительной техники

Отчет

о лабораторной работе №2

«Системная шина»

по дисциплине АПДУ

Работу выполнил студент группы 3081/2

Преподаватель:

Санкт-Петербург

2010

1.  Цель работы.

Исследовать:

§  работу трехстабильных буферов, шинных формирователей, устройств с общей шиной;

§  обмен с внешней статической памятью, имеющей трехстабильную шину данных.

2.  Задание.

Вариант 9.

Таблица 2. Разрядность шинного формирователя и направление передачи.

9

14

Bus2->Bus1

Bus1->Reg

Bus3->Bus2

Индивидуальное задание.

В качестве массива данных для записи в память используйте Ваши фамилию и имя, записанные латиницей в кодировке ASCII, в качестве начального адреса – последние две цифры номера Вашего студенческого билета. Возможно использование иных адресов и данных по согласованию с преподавателем.

3.  Ход работы.

3.1. Исследование трехстабильных буферов и шинных формирователей.

3.1.1. Двунаправленный шинный формирователь.

Рис. 3.1.1.1. Двунаправленный шинный формирователь.

Рис.3.1.1.2. Временная диаграмма работы устройства.

Процессы, происходящие на выводах формирователя при смене режима передачи и при смене данных на шинах, объясняются следующим:

• сигналы dir и ena неодновременно приходят на разряды выводов A и B;
• разряды данных, передаваемых от A к B и наоборот, также приходят не в одно и то же время: какие-то разряды раньше, какие-то позже.

Это приводит к тому, что данные на выводах устанавливаются не одновременно.

Например, при смене сигнала ENA с 0 на 1, дольше всего реагировали на такое изменение A[2] и A[4] (см.рис.3.1.1.3.), поскольку время прохождения данного сигнала до них из всех разрядов А наибольшее и равно 12.307 нс (известно из отчета компилятора).

Рис.3.1.1.3. Процессы, происходящие на выводе А при смене режима.

Кроме неодновременности установления значений на разрядах, стоит обратить внимание и на то, что при управлении передачей, показанном на рис.3.1.1.2., на разрядах шин могут возникать конфликты. С целью устранения этих конфликтов, нужно предусматривать определенные паузы в работе шины, чтобы устройства успевали отключаться и подключаться к шине, «не мешая друг другу».

Рис.3.1.1.4. Конфликты на разрядах шины, обусловленные неправильным управлением.

Управление шинным формирователем, обеспечивающее отсутствие конфликтов показано на следующем рисунке.

Рис.3.1.1.5. Временная диаграмма работы устройства при правильном управлении.

Видно, что при правильном управлении конфликты на шине отсутствуют.

3.1.2. Устройство с общей шиной.

Рис.3.1.2.1. Устройство с общей шиной.

Ниже приведена временная диаграмма работы устройства с внешней шиной. Bus1, bus2, bus3 – заданные нами воздействия, bus1_result, bus2_result, bus3_result – результирующие значения с учетом процессов, происходящих на шине.

Рис. 3.1.2.2. Временная диаграмма работы устройства с общей шиной.

Временная диаграмма работы устройства с общей шиной при правильном управлении, предусматривающем наличие пауз, представлена ниже.

Рис. 3.1.2.3. Временная диаграмма работы устройства с общей шиной при правильном управлении.

Рис. 3.1.2.4. Конфликты на шине при неправильном управлении.

Рис. 3.1.2.5. Результаты на шине при правильном управлении (конфликты отсутствуют).

Используя Assignments Editor выполним назначение Enable Bus-Hold Circuitry для выводов bus3[n-1..0] и сравним результаты моделирования.

Рис.3.1.2.6. Результаты моделирования без Enable Bus-Hold Circuitry.

Рис.3.1.2.7. Результаты моделирования с Enable Bus-Hold Circuitry.

Рис.3.1.2.8. Сравнение результатов моделирования.

Из временных диаграмм видны следующие изменения: если результирующее значение на шине без назначений равнялось Z, то после назначений вместо Z на шине появляются мягкие сигналы, соответствующие ее прошлому жесткому состоянию. Такой эффект называется мягкое удержание предыдущего сосотояния.

Используя Assignments Editor выполним назначение Weak Pull_Up Resistor для выводов bus1[n-1..0]. Моделирование не позволит нам увидеть изменения, однако стоит отметить, что в данном случае вместо Z-состояния на шине мы бы увидели мягкую единицу. Такой эффект – мягкая подтяжка с высокому уровню.

3.2. Обмен с внешней статической памятью, имеющей трехстабильную шину