Электрический расчет шинных соединений

Электрический  расчет  шинных  соединений

Владимирский государственный университет

Построение микропроцессорной системы (МПС) дело несложное. Следует взять подходящий комплект БИС и соединить их в нужном количестве в соответствии с рекомендациями по применению, которые изложены в руководстве для пользователя. И где же здесь простор для изобретательного ума? Стремительное совершенствование технологий и появление новых узлов для МПС  не позволяют мириться с такими ограничениями. А как удержаться от соблазна расширения системы в будущем?

Сколько бы технологи ни интегрировали схемотехнику МПС, инженер найдет способ и средства ее наращивания. Даже на микроконтроллер ухитряются навешивать больше десятка БИС. Впрочем, не о самодостаточности микроконтроллеров пойдет речь, а о том, как учесть электрическое взаимовлияние микросхем, объединенных информационной магистралью, то есть шинами адреса, данных, управления.

Перелистывая руководства и учебники в поисках методик расчета шинных соединений я обнаружил, что есть книги (например, [1]), в которых подробно излагается материал для выполнения расчетов статических токов нагрузки системных шин адреса и данных. Но ни слова о расчете динамических параметров! А даже простое сопоставление динамических характеристик шин микросхем, скажем, ОЗУ или АЦП с микропроцессором проблематично, так как они разные и даже называются по-разному.

В этой статье предлагается методика расчета шинных соединений, учитывающая как статическую, так и динамическую нагрузки.

Методика  расчета  шинных  соединений

Для реализации одномагистральной МПС или одной магистрали многомагистральной МПС рассчитайте статическую и динамическую нагрузку шины, используя паспортные данные интегральных схем (ИС).

1. Проверьте соответствие уровней напряжения логического нуля и логической единицы для передатчиков и приемников (для простоты примем прямую логику, то есть логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения, а логической единице – высокий):

-  каждый передатчик должен обеспечивать уровень напряжения логического нуля не больше минимального значения из максимально допустимых уровней логического нуля приемников:

 U_OL  £  U_BL,

U_BL  = min{ U_IL } - допустимое напряжение логического нуля шины;

-  каждый передатчик должен обеспечивать уровень напряжения логической единицы не меньше максимального значения из минимально допустимых уровней логической единицы приемников:

 U_OH  ³  U_BH,

    U_BH  = max{ U_IH } - допустимое напряжение логической единицы шины;

В случае несоответствия какого-либо из передатчиков примите одну из мер:

а) установите подтягивающие резисторы для обеспечения достаточного уровня логической единицы и учтите резистор как статическую нагрузку I_IL; динамические параметры (время перехода из 0 в 1) будут хуже паспортных;

б) установите ИС преобразователей уровня (это оптимальный вариант).

2. Проверьте согласование ИС с нагрузками шины в статическом режиме. Для этого определите суммарную статическую нагрузку отдельной