Разработка принципиальной схемы
Рис.1. Структурная схема ЭМС
В структурной схеме ЭМС (рис. 1) процессорный модуль является ведущим узлом. Под его управлением работают модули клавиатуры и стробов, задания параметров синтеза и генераторов тона. Модуль клавиатуры связывает процессор с клавиатурой и формирует строб-сигналы для каждого из шести каналов. Модуль задания параметров синтеза вырабатывает вектор управляющих напряжений, определяющий значения программируемых параметров синтеза звука. Модуль генераторов тона из двух опорных частот вырабатывает шесть пар тональных сигналов.
Модуль процессора (рис. 2). В состав модуля кроме микропроцессора (D2), входят: генератор тактовых импульсов (D3), формирователи сигналов шины адресов, шины данных и шины управления, дешифратор адреса (D10), ОЗУ (D7, D8) и ПЗУ (D11). Генератор тактовых импульсов стабилизирован резонатором Z1 с частотой 13000 кГц. Кроме того, элемент D3 формирует сигналы ГОТ и УСТ (начальная установка всех узлов схемы при включении питания). Внешние входы этих сигналов используются только при отладке схемы. Элементы D1 и D4.6 повышают нагрузочную способность тех линий шины адресов (ША), к которым требуется подключить более одного входа ТТЛ интегральных схем. Элементы D5 и D6 формируют сигналы двунаправленной шины данных (ШД). Направление передачи определяется сигналом микропроцессора, который через элементы D4.2 и D4.3 поступает на входы ВШ (выбора шины) шинных формирователей (D5 и D6).
Оперативное запоминающее устройство емкостью 16 6-разрядных слов служит для хранения кодов клавиш, максимальное значение которых 2FH. Поэтому два старших разряда ШД в ОЗУ не используются.
Выходы ОЗУ подключаются к ШД через буферный элемент D9 с тремя состояниями выхода. Программируемое ПЗУ (D11) содержит программу ЭМС, таблицу частот тональных генераторов и таблицу оперативно выбираемых звучаний. Используемое адресное пространство микропроцессора разбито на восемь страниц по 512 байт. Такое разбиение осуществляется дешифратором (D10), входы которого подключены прямо к ША [9], ША [10] и через D4.6 к ША |11]. При этом обращение ко всем внешним регистрам происходит так же, как к ячейкам памяти. В большинстве страниц используется 1...6 адресов. Столь щедрое распределение адресного пространства имеет целью упростить программу и вполне допустимо во встраиваемых контроллерах.
Аналог мп
Аналогом процессора КР580ИК80А является 8-разрядный параллельный однокристальный микропроцессор типа 8080 фирмы Intel, серийно выпускаемый с 1974 г. Он содержит 5000 МОП-транзисторов на кристалле размером 4,2х4,8 мм. Архитектура микропроцессора показана на рис. 3.
Микропроцессор содержит следующие функциональные узлы: 8-разрядное АЛУ, выполняющее операции сложения, ИЛИ, И, НЕ— ИЛИ, равнозначности, правого или левого сдвига, определения знака. К одному из входов схемы АЛУ всегда, подключен регистр-аккумулятор, ко второму через регистр временного хранения может быть подключен любой из регистров блока РОН.
Аккумулятор используется в качестве источника одного из операндов и для фиксирования результата операции. Он представляет собой двухтактный регистр. Регистр временного хранения служит для упорядочения обмена в случае, когда какой-либо из регистров общего назначения используется в одной операции двояко: и в качестве регистра-источника операнда, и в качестве регистра-результата. Регистры временного хранения присутствуют также в блоке РОН. Они позволяют выполнять операции перераспределения данных между регистрами блока РОН, аккумулятором и внешней памятью.
В состав АЛУ входит комбинационная схема десятичного корректора, назначение которого состоит в том, чтобы под воздействием специальной команды интерпретировать результат выполнения двоичной операции как результат операции десятичной арифметики. Арифметическо-логическое устройство непосредственно связано с регистром признаков, в котором фиксируются результаты выполнения каждой операции: нулевой результат в аккумуляторе, перенос из старшего разряда, знак результата и др. Наличие в микропроцессоре регистра признаков упрощает осуществление программных переходов в зависимости от состояния триггеров признаков,
Микропроцессор 8080 имеет 16-разрядную однонаправленную шину адреса, 8-разрядную двунаправленную информационную шину, 12-разрядную шину управления (шесть входных линий и шесть выходных).
Ниже приведена таблица сравнения двух микропроцессоров.
Микропроцессор |
КР580ВМ80А |
8080А |
Разрядность слова данных/команд, бит |
8 |
8 |
Технология изготовления |
n-МДП |
n-МОП |
Емкость непосредственно адресуемого ЗУ, байт |
64К |
64К |
Число основных команд |
246 |
78 |
Максимальная тактовая частота, МГц |
2,5 |
2 |
Время выполнения команды наим./наиб., мкс |
1/3,2 |
1,5/3,75 |
Число уровней прерываний |
2 |
1 |
Число регистров общего назначения |
6 |
8 |
Число выводов корпуса |
40 |
40 |
Напряжение питания, В |
5,12 |
12,5 |