2. Выбор элементной базы
Проектирование модуля ПЗУ заключается в разработке такой структуры ПЗУ, которая позволяет обеспечить организацию ПЗУ ёмкостью в 256Кx16 для процессора Intel 80286.
В разрабатываемом устройстве в качестве элемента памяти используется микросхема M27W201, так как имеет уменьшенный расход энергии и высокую надежность. Эта ИС имеет организацию 256К8 и, следовательно, допускает считывание информации восьмиразрядными словами (байтами). Так как емкость проектируемого ПЗУ 256 КБx16, необходимо использовать 2 микросхемы M27W201. Особенность микросхемы состоит в наличии у нее дополнительного входа для сигнала управления состоянием выхода ОЕ.
Блок выходных формирователей осуществляет согласование уровней выходных сигналов информации поступающих с усилителей на выход, а также преобразование входной информации для подачи ее в накопитель.
Блок управления осуществляет синхронизацию работы микросхемы в режимах выборки, считывания. Управление режимами работы микросхемы осуществляется сигналами MEMR, SBHE.
Микросхема M27W201:
Графическое обозначение микросхемы M27W201 показано на рис. 2.
Микросхема имеет восьмиразрядную организацию 256К*8 бит. Основные параметры микросхемы:
· Напряжение питания: 5V;
· Время задержки: 60нс;
· Рабочая температура:0-70 °С;
· Совместимость с ТТЛ.
Рисунок 2 - Графическое обозначение микросхемы M27W201
Таблица 1. Назначение выводов
|
А0-А17 |
Входы адреса |
|
|
Q0-Q7 |
Выходы данных |
|
|
OE |
Включение чипа |
|
|
CS |
Включение выхода |
Таблица 2. Статические характеристики режима чтения
|
Символ |
Параметр |
Тестовое условие |
Мин. |
Макс. |
Ед. изм. |
|
|
ILI |
Входной ток утечки |
0V<=VIN<=VCC |
+10 |
uA |
||
|
ILO |
Выходной ток утечки |
0V<=VOUT<=VCC |
+10 |
uA |
||
|
ICC |
Ток предоставления |
E=VIL,G=VIL,IOUT=0mA,f=5MGh,VCC<=3.6В |
15 |
mA |
||
|
ICC1 |
Предоставление текущего(резервного) ТТЛ |
E=VIH |
1 |
mA |
||
|
ICC2 |
Предоставление текущего(резервного) CMOS |
E>VCC-0.2В, VCC<=3.6В |
15 |
uA |
||
|
IPP |
Ток программы |
VPP=VCC |
10 |
uA |
||
|
VIL |
Входное низкое напряжение |
-0.6 |
0.2VCC |
В |
||
|
VIH(2) |
Входное высокое напряжение |
0.7VCC |
VCC+0.5 |
В |
||
|
VOL |
Выходное низкое напряжение |
IOL=2.1mA |
0.4 |
В |
||
|
VOH |
Выходное высокое напряжение |
IOH=-400uA |
2.4 |
В |
Таблица 3. Динамические характеристики режима чтения
|
Символ |
Альт |
Параметр |
Тестовое условие |
-80(3) |
-100(-120/-150/-200) |
Ед. изм. |
|||||
|
VCC=3 до 3.6В |
VCC=2.7 до 3.6В |
VCC=2.7 до 3.6В |
|||||||||
|
Мин. |
Макс. |
Мин. |
Макс |
Мин. |
Макс |
||||||
|
tAVQV |
tACC |
Допустимый адрес-допустимые данные |
E=VIL, G=VIL |
70 |
80 |
100 |
нс |
||||
|
tELQV |
tCE |
Включение чипа-допустимые данные |
G=VIL |
70 |
80 |
100 |
нс |
||||
|
tGLQV |
tOE |
Включение выхода-допустимые данные |
E=VIL |
40 |
50 |
60 |
нс |
||||
|
tEHQZ(2) |
tDF |
Чип выкл.-3 сост. выхода |
G=VIL |
0 |
40 |
0 |
50 |
0 |
60 |
нс |
|
|
tGHQZ(2) |
tDF |
Выкл. выход-3 сост. выхода |
E=VIL |
0 |
40 |
0 |
50 |
0 |
60 |
нс |
|
|
tAXQX |
tOH |
Изменение адреса-изменение данных |
E=VIL, G=VIL |
0 |
0 |
0 |
нс |
Временная диаграмма работы микросхемы в режиме чтения показана на рисунке 3:
Рисунок 3 - Временная диаграмма работы микросхемы M27W201 в режиме чтения
В качестве шинного формирователя используется микросхема К1533АП14.Она используется как буферное устройство шины данных в микропроцессорных системах. Большая выходная мощность и простота управления позволяют использовать ее для построения однонаправленных согласующих буферов межмодульной связи, либо как простые усилительные каскады. Графическое обозначение микросхемы К1533АП14 показано на рис. 4.
Рисунок 4 - Графическое обозначение микросхемы К1533АП14
Формирователь состоит из восьми одинаковых функциональных блоков с общими сигналами управления OE1 и ОЕ2. Каждый функциональный блок состоят из усилителя-формирователя с Z-состояниями на выходах.
Таблица состояний микросхемы К1533АП14 изображена ниже:
Таблица
|
OE1 |
OE2 |
DO |
|
|
0 |
0 |
DI |
|
|
X |
1 |
Z |
|
|
1 |
X |
Z |
Основные достоинства шинного формирователя К1533АП14:
большой выходной ток при малом входном;
отсутствие шума на выходе при переключениях.
Выводы этой микросхемы имеют следующие функциональные назначения:
I0..I7 -- входы/выходы линий данных;
O0..O7 -- входы/выходы линий данных;
OE1 и OE2 -- входные сигнал разрешения передачи. При OE1 = 0и OE2=0микросхема находится в рабочем состоянии. При переходе одного из сигналов в высокий уровень происходит переход в Z-состояние, который не дает отрицательных выбросов на выходах ИС.
В качестве блока управления используется набор микросхем: КР1531ЛЕ7 (5ИЛИ-НЕ), КР531ЛА16 (4И-НЕ), К155ЛА18 (2И-НЕ). Графические изображения микросхем, входящих в блок управления, и их характеристики приведены ниже.
Микросхема КР1531ЛЕ7:
2 логических элемента 5ИЛИ-НЕ
Рисунок 5 - Графическое обозначение микросхемы КР1531ЛЕ7
Таблица назначения выводов:
|
Вывод |
Назначение |
|
|
1, 2, 3, 12, 13, 4, 8, 9, 10, 11 |
Информационные входы |
|
|
5, 6 |
Информационные выходы |
|
|
7 |
Общий |
|
|
14 |
+5В |
Таблица характеристик:
|
Параметр |
Значение |
|
|
Iпот, мА<= |
45 |
|
|
I0вх, мА<= |
|-2| |
|
|
I1вх, мА<= |
0.05 |
|
|
I0вых, мА<= |
20 |
|
|
I1вых, мА<= |
|-1| |
|
|
U0вых, В<= |
0.5 |
|
|
U1вых, В>= |
2.7 |
|
|
t1,0зд.р, нс<= |
6 |
|
|
t0,1зд.р, нс<= |
5.5 |
Микросхема КР531ЛА16:
2 логических элемента 4 И-НЕ
Рисунок 6 - графическое обозначение микросхемы КР531ЛА16
Таблица назначения выводов:
|
Вывод |
Назначение |
|
|
1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 |
Информационные входы |
|
|
6, 8 |
Информационные выходы |
|
|
7 |
Общий |
|
|
14 |
+5В |
Таблица характеристик:
|
Параметр |
Значение |
|
|
Iпот, мА<= |
44 |
|
|
I0вх, мА<= |
|-4| |
|
|
I1вх, мА<= |
0.1 |
|
|
I0вых, мА<= |
60 |
|
|
I1вых, мА<= |
|-40| |
|
|
U0вых, В<= |
0.5 |
|
|
U1вых, В>= |
2.7 |
|
|
t1,0зд.р, нс<= |
6.5 |
|
|
t0,1зд.р, нс<= |
6.5 |
Микросхема К155ЛА18:
2 логических элемента 2И-НЕ
Рисунок 7 - Графическое изображение микросхемы К155ЛА18
Таблица назначения выводов:
|
Вывод |
Назначение |
|
|
1, 2, 6, 7 |
Информационные входы |
|
|
3, 5 |
Информационные выходы |
|
|
4 |
Общий |
|
|
8 |
+5В |
Таблица характеристик:
|
Параметр |
Значение |
|
|
Iпот, мА<= |
71 |
|
|
I0вх, мА<= |
|-1.6| |
|
|
I1вх, мА<= |
0.04 |
|
|
I0вых, мА<= |
300 |
|
|
I1ут, мА<= |
0.1 |
|
|
U0вых, В<= |
0.4 |
|
|
t1,0зд.р, нс<= |
35 |
|
|
t0,1зд.р, нс<= |
35 |