Работа устройств на общей шине. Исследование трехстабильных буферов и шинных формирователей. Схема двунаправленного шинного формирователя разрядности 9

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Факультет технической кибернетики

Кафедра автоматики и вычислительной техники

Отчет по лабораторной работе №2

(Учебная дисциплина «Автоматизаци проектирования дискретных устройств»)

Работа устройств на общей шине

Работу выполнил студент группы №3081/2                     

Работу принял преподаватель___________                          

Санкт-Петербург

2010

1. Исследование трехстабильных буферов и шинных формирователей.

Схема двунаправленного шинного формирователя разрядности 9.

рис. 1.1. Двунаправленый шинный формирователь.

Моделирование работы шинного формирователя. Для начала промоделируем передачу данных в направлении A[8..0] → B[8..0].  Временная диаграмма проведенного теста:

рис. 1.2. Временная диаграмма работы шинного формирователя. Тест 1.

Обеспечение отсутствия конфликтов на шине:

Так как сигнал передается в направлении A[8..0] → B[8..0], то внешние источники сигналов на шине B[8..0] должны быть отключены, установлены в Z-состояние. Тогда состояние на выходе B[8..0] установиться в соответствии с поданным на вход сигналом.

Так же необходимы временные требования к сигналам на шине. Для передачи данных сначала необходимо, чтобы данные были установлены на шине, потом выстваляется сигнал направления DIR, и уже потом сигнал разрешения передачи ENA. Для обеспечения конфликтов после окончания передачи нужно сначала снимать сигнал разрешения  ENA, а потом уже менять направление и данные.

Для управления сигналами  DIR и ENA во времени, нужны еще сигналы готовности от передающего и принимающего устройств, сигнализирующие о том, что данные на шине установлены или что передача прошла успешно.

Следующая тест  показывает примеры возможных конфликтов на шине при неправильной оргнизации передачи данных (конфликтные места обведены в красную рамочку)

рис. 1.3. Временная диаграмма работы шинного формирователя. Тест 2.

1 — Передача началась до того как данные были готовы для передачи, 2 — на шине B[8..0] присутствовал сигнал и она не находилась в высокоимпеданстном состоянии, 3 — данные переданы, а передача еще продолжается. В результате всего этого на шине B[8..0] возникает неопределенное сосотяние в установившемся режиме.

Еще один тест — попеременная передача данных в обоих направлениях.

рис. 1.4. Временная диаграмма работы шинного формирователя. Тест 3.

В данонм тесте сигналы были должным образом разнесены во времени и поэтому моделирование прошло успешно, конфликты в установившихся режимах на шинах отсутствуют, время переходных процессов порядка  1-2 нс.

Символ для двунаправленного шинного формирователя

На основе шинных формирователей соберем следующее устройство

рис. 1.5. Устройство для тестирование передачи данных.

Bus_Form – двунаправленный шинный формирователь. Reg – выходной регистр, он имеет следующую структуру:

рис. 1.6. Выходной регистр Reg.     

Сигнал ENA является и сигналом разрешения параллельной загрузки в регистр и разршением тактирования. Когда ENA = 1, происходит запись в регистр параллельного кода, когда ENA = 0, рпегистр хранит записанный код.

Проведем тест,  передача данных в заданных направлениях:

–  BUS1 → Reg

–  BUS3 → BUS2

–  BUS2 → Reg

Для записи данных в выходной регистр их надо сначал записать в BUS3, а потом уже в Reg. 

Для отсутствия конфликтов при передаче данных на шине нужно придерживаться принципов описанных при моделировании шинного формирователя. Запись в регистр осуществляется по сигналу ENACLK, должна происходить после того как данные на BUS3 будут установлены.

Временная диаграмма проводимого теста:

рис. 1.7. Тест.

В установившихся режимах нет конфликтах на шине. Переходные процессы протекают 1-2 нс.

В  AssignmentsEditor сделаем назначения:

EnableBus-HoldCircuitry для выводов BUS3[8..0].

          Weak Pull-Up Resistor для выводов BUS2[8..0].