Микропроцессорный комплект серии К580

П.ЗХ (подтверждение захвата) — на этом выходе МП БИС сигнал П.ЗХ появляется в ответ на сигнал З.ЗХ (запрос захвата) и указывает, что МД и МА нахо­дятся в состоянии высокого сопротивления;

Р.Пр (разрешение прерывания) — на этом выходе сигнал Р.Пр указывает на состояние внутреннего триггера разрешения прерывания МП БИС. Состояние триггера может быть установлено программно с помощью команд EI, DI. При уровне «0» на выходе Р.Пр прием запросов прерывания МП БИС невозможен;

Г (готов) — сигнал ГОТОВ на этом входе информи­рует о готовности ВУ к обмену информацией с МП БИС. При уровне «0» МП БИС будет находиться в состоянии ОЖИДАНИЕ.

З.ЗХ (запрос захвата) — вход, используемый для подачи сигнала З.ЗХ на переход МП БИС в состояние ЗАХВАТ, в котором МА и МД переходят в третье состоя­ние (высокое сопротивление). Обычно состояние исполь­зуется для организации обмена информацией по каналу прямого доступа к памяти;

З.Пр (запрос прерывания) — вход, используемый для подачи сигнала ЗПР. Сигнал поступает от внешнего устройства на прерывание выполнения основной програм­мы и переход на выполнение подпрограмм обслуживания прерывания. Сигнал запроса прерывания не восприни­мается МП БИС при работе его в режимах ЗАХВАТ, ОЖИДАНИЕ или нулевом состоянии внутреннего триг­гера разрешения прерывания;

R — вход, по которому поступает сигнал на начальную установку МП БИС, при этом обнуляются его програм­мный счетчик, внутренние триггеры, формирующие сиг­налы Р.Пр и П.ЗХ;

— входы для подачи тактовых сигналов . Последние являются не пересекающимися во времени сигналами, определяющими тактовую частоту работы МП БИС.

Входы источников питания МП БИС: нулевой потен­циал (земля) +5В, —5В, +12В. Условное обозначение схемы МП БИС КР580ВМ80 приведено на рис. 7.1,б.

Структура МП БИС КР580ВМ80 приведена на рис. 7.1. Микропроцессорная БИС состоит из следующих функцио­нальных блоков (рис. 7.1) [15] : 1) регистров и логических целей их выбора; 2) арифметическо-логического блока; 3) регистра команд и устройства управления (УУ); 4) бу­феров МД (БФД) и МА (БФА).

Секция регистров включает в себя шесть 16-разрядных регистров: W, Z; В, С; D, E; H, L; PC (программный счет­чик) и SP (указатель стека). Шесть 8-разрядных регист­ров общего назначения составлены в пары регистров: B, С; D, E; H, L. Они могут быть использованы в програм­мах как отдельные 8-разрядные регистры, а также как три 16-разрядных регистра (B; D; Н).

Программный счетчик РС содержит текущий адрес памяти, к которому обращается программа. Содержание РС автоматически изменяется в течение каждого цикла команды. Указатель стека SR содержит адрес памяти, начиная с которого ее можно применять для хранения и восстановления содержания программно-доступных ре­гистров МП БИС.

Буферные регистры W, Z не являются программно-доступными регистрами и используются для выполнения команд внутри МП БИС.

Арифметическо-логический блок (АЛБ) выполняет арифметические и логические операции под воздействием устройства управления МП БИС. Он включает в себя 8-разрядное АЛУ, схему десятичной коррекции ДК, построенной на базе ПЗУ, 5-разрядный регистр признаков, аккумулятор А, буфер аккумулятора БФА и буферный регистр БФРг. Арифметическо-логический блок позволяет осуществить арифметические операции сложения, вычита­ния, а также основные логические операции (И, ИЛИ, исключающее ИЛИ) и сдвиг. При проведении операций одно число всегда берется из буфера аккумулятора, а дру­гое — из буферного регистра. По результату выполнения арифметическо-логических операций АЛБ устанавливает в регистре признаков пять разрядов.

Признак переноса (Саггу — С) устанавливается в единицу, если при выполнении команд появляется единица переноса из старшего разряда.

Дополнительный признак переноса (Auxiliary сагrу— АС) устанавливается в единицу, если при выполнении команд возникает единица переноса из третьего разряда числа. Состояние разряда может быть проанализировано лишь командой десятичной коррекции числа,

Признак знака (Sign—S) в машинном слове можно представить числом от —128 до +127. В этом случае седьмой (старший) разряд числа—его знак. Единица в седьмом разряде при такой записи будет указывать на отрицательное число, а ноль — на положительное.

В разряд нулевого признака (Zего — Z) записывается единица, если при выполнении команды результат равен нулю.

В разряд признака четности (Раritу — Р) записы­вается единица, если при выполнении команды коли­чество единиц в разрядах результата будет четным.

Регистр команд РгК и дешифратор команды ДШК используются в МП БИС для получения и дешифрации кода команды. При извлечении команды первый байт, содержащий ее код, помещается в регистр команды и поступает на дешифратор команд. Дешифратор совместно с устройством управления и синхросигналами формирует управляющие сигналы для всех внутренних блоков МП БИС, а также его выходные сигналы управле­ния и состояния.

Выполнение каждой команды производится МП БИС в строго определенной последовательности, определяемой кодом команды, и синхронизируется во времени сигна­лами тактового генератора.

Период синхросигналов называется машин­ным тактом (Т). Длительность машинного такта Т может быть установлена произвольно в диапазоне от 0,5 до 2 мкс.

При использовании МП БИС необходимо ясно пред­ставлять динамику его работы, т. е. на каких магистралях, в зависимости от каких управляющих сигналов и когда МП БИС будет выдавать ту или иную информацию. Это в дальнейшем поможет понимать работу схем, позволяю­щих согласовывать ее с различными периферийными уст­ройствами микро-ЭВМ.

При анализе процессов будем использовать следую­щие понятия: машинный цикл (М) — время, требуемое для извлечения 1 байт информации из памяти или выпол­нения команды, определяемой одним машинным словом. Машинный цикл может состоять из 3—5 машинных тактов. Время выполнения команды — время получения, декоди­рования и выполнения команды.

В зависимости от вида команды это время может состоять из 1—5 машинных циклов. Для МП БИС КР580ВМ80 существует десять различных типов машин­ных циклов: 1. Извлечение кода команды ( ). 2. Чтение данных из памяти. 3. Запись данных в память. 4. Извлече­ние из стека. 5. Запись данных в стек. 6. Ввод данных из внешнего устройства. 7. Запись данных во внешнее устрой­ство. 8. Цикл обслуживания прерывания. 9. Останов. 10. Обслуживание прерывания при работе МП БИС в режиме останова.

Первым машинным циклом при выполнении любой команды всегда является цикл извлечения кода коман­ды. На первом такте каждого машинного цикла МП БИС указывает тип выполняемого цикла с помощью 8- разряд­ного слова состоянии, выдаваемого на МД.

а)

Работа в режиме ЗАХВАТ. Режим ЗАХВАТ используется для останова управления МП БИС рабо­той микро-ЭВМ. При работе в этом режиме выходные магистрали МП БИС переводятся в третье состояние и отключаются от магистралей микро-ЭВМ, обеспечивая тем самым возможность обмена информацией с микро­ЭВМ по каналу прямого доступа к памяти. Режим ЗАХВАТ инициируется подачей сигнала «1» на вход управления З.ЗХ МП БИС подтверждает пере­ход в режим ЗАХВАТ путем

б)

Рис. 7.6. (б). Временные диаграммы процесса

выдачи сигнала «1» на выхо­де П.ЗХ. Состояние ЗАХВАТ будет длиться целое число тактов. Установка низкого уровня потенциала на входе З.ЗХ про­веряется на каждом сигнале , и при его наличии на следующем импульсе режим захвата будет прекращен и МП

БИС перейдет к выполнению очередного машин­ного цикла начиная с такта .

Работа при выполнении команды HALT. Режим ОСТАНОВ является результатом выполнения команды HALT. Находясь в этом режиме, магистрали МП БИС не отключаются от магистралей микро-ЭВМ, а процессор просто отмечает время, в течение которого он ничего не выполняет. Состояние микро-ЭВМ в этом ре­жиме аналогично состоянию ОЖИДАНИЕ, за исключе­нием того, что это состояние устанавливается программно.

Обычно режим ОСТАНОВ оканчивается тогда, когда ВУ выдают запрос на обслуживание. Один из методов формирования запроса на обслуживание — подача запро­са прерывания на вход З.Пр МП БИС (уровень «1» на входе 3. Пр).

Если сигналы прерывания не воспринимаются МП БИС (например, после выполнения команды DI), то остается один выход из состояния ОСТАНОВ—подача сигнала начальной установки на вход R МП БИС.

Специфика режима ОСТАНОВ заключается в том, что в этом состоянии МП БИС может входить в режим ЗАХВАТ и выходить из него. В режиме ОСТАНОВ запрос на ЗАХВАТ не будет удовлетворяться, если запрос на прерывание был уже подан на вход З.Пр, но не было еще подтверждено его обслуживание (уровень «1» на выходе П.Пр не установлен). После подтверждения получения прерывания (уровень «0» на выходе П.Пр) микро-ЭВМ может войти в состояние ЗАХВАТ.

Обслуживание запросов на прерывание. Внешние устройства выдают сигнал запроса прерывания асинхронно по отношению к работе МП БИС путем пода­чи уровня «1» на вход З.Пр. Запрос может быть удовлет­ворен только в том случае, если МП БИС находится в состоянии разрешения восприятия запросов прерывания. МП БИС автоматически устанавливается в состояние запрета восприятия запросов прерывания после выпол­нения начальной установки, а также после начала обслу­живания запроса прерывания. Управление состоянием восприятия запросов прерывания может осуществляться программно с помощью команд: EI—«Разрешение пре­рываний» и DI—«Запрет прерываний».

МП БИС указывает на возможность восприятия пре­рываний на выходе Р.Пр. Если на этом выходе присут­ствует уровень «1», то запросы прерывания могут быть восприняты, в противном случае (уровень «0» на выходе Р.Пр) запросы восприниматься не будут.

Если запрос прерывания воспринят, то начинается цикл обслуживания прерывания. На первом машинном цикле обслуживания прерывания МП БИС получает по МД микро-ЭВМ код прерывания. Имеется два способа задания кода прерывания: с помощью команды RSТ <N> и с помощью команды CALL< > < > (век­торный способ). Первый цикл для обоих способов является общим и отличается от цикла извлечения кода команды из памяти тем, что содержание программного счетчика МП БИС при этом увеличивается. На первом такте устанавливается уровень «0» на выходе Р. Пр. МП БИС информирует ВУ о восприятии и начале обслуживания прерывания выдачей слова состояния с «1» в разрядах , , . Разряд совместно с сигналом на выходе ПРИЕМ используется для формирования сигнала (обслуживание прерывания) магистрали управления микро-ЭВМ (рис. 7.7). По этому сигналу ВУ выдают на МД микро-ЭВМ либо код команды RSТ<N> , либо код команды САLL < > < >.

Существует восемь кодов команды RST<N> , где N = 0 : 7. Команда RSТ<N> указывает начальный ад­рес подпрограммы обслуживания прерывания. Получив команду на первом машинном цикле, МП БИС на циклах и записывает в область памяти, отведенной под стек, текущее значение программного счетчика РС. Сохра­нение содержания РС в стеке необходимо для возврата к прерванной программе после окончания выполнения подпрограммы обслуживания прерывания. Возврат мож­но осуществить с помощью команды RET (RETURN), которая загружает содержание двух верхних ячеек стека в РС. Таким образом, каждая подпрограмма обслужива­ния прерываний должна в конце иметь команду RET.

Первым машинным циклом при обращении к ячейкам памяти, указанным в команде RST<N>, является цикл извлечения команды.

При векторном способе задания прерываний на пер­вом цикле ВУ будет передавать МП БИС не команду RST<N>, а команду CALL< > < > . Получив команду САLL, МП БИС автоматически переходит в ре­жим ввода 2 байт адреса и на циклах , . После этого организуется сохранение содержания РС в стеке и обращение к началу подпрограммы обслуживания пре­рывания. Начало подпрограммы указано во втором и тре­тьем байтах (< > < >) команды САLL. Отметим, что при векторном способе задания прерывания ВУ сооб­щает не только команду CALL, но и адрес начала под­программы обслуживания прерываний.

Начальная установка. В течение всего време­ни, пока на входе R установлен уровень «1», все операции в МП БИС будут приостановлены. За это время обнуляют­ся программный счетчик, триггер разрешения прерыва­ний и внутренняя логика, связанная с формированием сигнала П.ЗХ. Так как программный счетчик содержит к этому времени число 0000, то первая выполняемая коман­да будет записана по адресу 0000.

Прерывания остаются отключенными после начала выполнения программы, и для восстановления возмож­ности восприятия запросов прерывания в программу необходимо включать команду EI—«Разрешение преры­ваний».

Организация магистралей микро-ЭВМ. Обмен информацией между МП БИС и ВУ организуется с помощью трех магистралей микро-ЭВМ: МА, МД и МУ. Ввиду малой нагрузочной способности, а также ограни­ченного числа выводов МП БИС в микро-ЭВМ необхо­димо использовать дополнительные схемы для органи­зации этих магистралей.

Магистраль адресов является однонаправленной магистралью, выдача адресов на которую осуществляет­ся лишь МП БИС или схемой прямого доступа к памяти при работе микро-ЭВМ с каналом прямого доступа к па­мяти, Малая нагрузочная способность МА требует приме­нения буфера.

По МД организуется двунаправленный обмен данными между МП БИС и

Рис. 7.7. Ввод кода команды RST1 при обслуживании МП БИС

сигнала прерывания

памятью или ВУ. Максимальная нагру­зочная способность МД невелика, что не позволяет не­посредственно подключать к ней системы с большой ем­костью памяти и широким набором периферийных устройств. Для увеличения нагрузочной способности МД микро-ЭВМ необходимо также применять буфер МД.

Магистраль управления состоит из пяти шин, сигналы на которых формируются из записанного слова состояния МП БИС и его выходных сигналов ПРИЕМ и . На рис. 7.8 приведены организации МУ на схеме КР580ВН28*

Команды МП БИС КР580ВМ80. Восьми­разрядное машинное слово используется для сообщения МП БИС как кода команд, так и данных. Набор команд фиксирован и состоит из 246 различных команд [12]. Все команды можно разделить на пять групп: 1. Команды переноса данных, осуществляющие перенос данных меж­ду регистрами или между регистрами и памятью. 2. Ариф­метические команды, включающие в себя команды сло­жения, вычитания, увеличения или уменьшения на еди­ницу данных в регистрах или памяти. 3- Логические коман­ды, позволяющие осуществить логические операции И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, сравнение, сдвиг или взятие дополнения числа в регистрах или памяти. 4. Команды передачи управления, обеспечивающие безусловную или передачу управления по условию, а также вызов или воз­врат из подпрограмм. 5. Команды управления и работы со стеком, организующие ввод— вывод данных из микро­ЭВМ, доступ к стеку и внутреннему регистру признаков МП БИС, а также ее управление.

Память микро-ЭВМ организована в виде 8-разряд­ных ячеек, каждая из которых имеет свой 16-разрядный адрес. Таким образом, МП БИС может работать с па­мятью емкостью до 65 536 байт. Одна команда может содержать от 1 до 3 байт. Многобайтовые команды запи­сываются в последовательные ячейки памяти. Первый байт команды всегда содержит код команды. При трех­байтовых командах во втором и третьем байтах содержатся данные (адрес), причем во втором байте записы­вается младший байт данных, а в третьем—старший байт данных (адреса).

МП БИС имеет четыре различных типа адресации к памяти или регистрам: 1. Прямая адресация—второй и третий байты команды содержат указание адреса па­мяти (младший байт адреса во втором байте команды, а старший байт—в третьем). 2. Адресация к регистру— команда указывает на регистр или пару регистров, в ко­торых записаны данные. 3. Косвенная адресация с помощью регистров—команда указывает на пару регистров в которых записан адрес памяти или данные. 4. Непосредственная—команда сама содержит данные. При двух­байтовых данных во втором байте команды записывается младший байт, а в третьем—старший.

За исключением обслуживания и прерываний и вы­полнения команд передачи управления, МП БИС осу­ществляет выполнение программы, считывая команды последовательно из ячеек памяти.

В командах передачи управления адрес, к которому будет обращаться МП БИС, может указываться с помо­щью прямой или косвенной адресации. При выполнении команд передачи управления по условию МП БИС про­веряет наличие условия и в случае его подтверждения осуществляет передачу управления. При неудовлетво­рении условия выполнение программы будет продол­жаться с команды, записанной в ячейке памяти, следую­щей после команды передачи управления по условию. При обслуживании прерывания в зависимости от кода команды RST<N> МП БИС обращается к одной из восьми фиксированных ячеек памяти. Полный перечень команд МП БИС КР580ВМ80 приведен в табл. 7.1.

Рис. 7.8. Схема формирования МУ микро-ЭВМ.

Таблица 7.1

Код	Мнемоника	Код	Мнемоника	Код	Мнемоника	Код	Мнемоника	Код	Мнемоника	Код	Мнемоника
	NOP		-		MOV H, B		SUB В	С0	RNZ	F0	RР
	LXI B, D16		LXI SP, D16		MOV H, C		SUB C	С1	РОРВ	F1	РОР PSW Р51У
	SТАХ В		STA Adr		MOV H, D		SUB D	С2	JNZ Adr	F2	JP Adr
	INX B		INX SP		MOV H, E		SUB E	СЗ	JMP Adr	F3	D1
	INR В		INR M		MOV H, Н		SUB H	С4	CNZ Adr	F4	СР Adr
	DCR В		DCR М		MOV H, L		SUB L	С5	PYSH В	F5	PUSH PSW
	MVI B, D8		MVI M, D8		MOV Н, М		SUB M	С6	АDI, D8	F6	ОRI, D8
	RLC		STC		МОV Н, А		SUB A	С7	RST 0	F7	RST 6
	-		-		МОV L, В		SBB B	С8	RZ	F8	RМ
	DАD В		DAD, SP		MOV L, C		SВВ С	С9	RЕТ	F9	SРНL
ОА	LDАХ В	ЗA	LDA Adr	6A	МОV L, D	9Л	SВВ D	СА	JZ Adr	FA	JM Adr
ОВ	DСХ В	3B	DСХ SР	6B	МОV L, Е	9B	SВВ Е	СВ	-	FВ	EI
ОС	INR C	ЗС	INR A	6С	МОV L, Н	9С	SВВ Н	CC	СZ Adr	FС	CM Adr
OD	DCR C	3D	DСR А	6D	МОV L, L	9D	SВВ L	CD	САLL Adr	FD	-
ОЕ	MVI C, D8	ЗE	МVI A, D8	6Е	МОV L, М	9Е	SВВ М	СЕ	АСI D8	FЕ	CPI, D8
ОF	RRC	ЗF	СМC	6F	МОV L, А	9F	SВВ А	СF	RST 1	FF	RSТ 7
	-		МОV В, В		МОV М, В	A0	ANA B	D0	RNC
	LXI D, D16		МОV B, С		МОV М, С	А1	ANA С	D1	РОР D
	SТАХ D		МОV В, D		МОV M, D	A2	ANA D	D2	JNC Adr
	INX D		МОV В, Е		МОV М, Е	AЗ	ANA E	D3	OUT D8
	INR D		МОV В, H		МОV М, Н	A4	ANA Н	D4	CNC Adr
	DСR D		MOV B, L		МОV М, L	A5	ANA L	D5	РUSН D
	MVI D, D8		МОV В, М		HLT	A6	ANA М.	D6	SUI D8
	RAL		МОV В, А		МОV М, А	A7	ANA А	D7	RSТ 2
	-		МОV С, В		МОV А, В	A8	ХRА В	D8	RС

Продолжение табл.7.1