Transcript Del 2: Adressedekoding og porter

FYS 223 – PC-basert instrumentering
Side 1
Del 2: Adressedekoding og porter
Bakgrunnstoff: Læreboka kap. 2, 5 og 6.
Figur 1 viser den delen av elektronikken som sitter på det VERO PC AT kortet vi skal bruke
videre i dette kurset. Den eneste modifikasjonen vi har gjort er å koble adressebit A10 fra ISAbussen til et ledig buffer i U7 (pinne 6). Bruk datablader for de komponentene som er benyttet
og forsøk å forstå hvordan logikken virker.
Fig.1: Ferdigkoblet adressedekoding og bufring på kortet.
Husk følgende:
Når kortet kobles til eller fra ISA-bussen skal PC’en alltid være avslått
På kortet er det loddet fast sokler for integrerte kretser som skal brukes i dette kurset. På de
fleste kretsene er det dessuten loddet på forbindelser til +5V og 0V. Når du kobler opp
kretsene på kortet v.h.a. wire-wrap-metoden, må du derfor undersøke grundig hvilke
forbindelser som allerede ligger på kortet, og hvilke forbindelser du må legge.
FYS 223 – PC-basert instrumentering
Side 2
Adressedekoding
Hvilket adresseområde (blant grunnadressene dekodet fra A0 - A9) vil gjelde for kortet? Finn
dette ut ved å granske koblingene av kretsene U5 og U6 i figur 1 og så fullføre diagrammet
under:
Adressebit:
Binærverdi:
Hex-verdi:
A11 A10 A9
0
0 1
A8
1
A7
0
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
3
Hvilket adresseområde får vi i tillegg ved å benytte A10 i videre adressedekoding?
Bruk et oscilloskop med to kanaler for å se på enable-signalet -EN som viser at kortet vårt er
adressert. Du kan f.eks. bruke følgende program:
Program 1:
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
void main()
{
clrscr();
printf("Trykk en tast for å avbryte programmet...");
while(!kbhit())
{
inportb(0x300);
inportb(0x350);
}
}
Hvis du trigger på -BIOR skal du få noe som ligner på figur 2. Side 25 i boka sier at 16 bits
I/O-operasjoner bruker én wait state, mens åtte bits bruker fire wait state. Dette ser vi i figur 2
ved at adressen 0x350 som ikke gir noen -IOCS16 får flere wait state.
Fig. 2: Test av adressedekoder. Øvre kurve viser -BIOR og nedre kurve
viser -EN når program 1 kjøres. Trigger på -BIOR.
FYS 223 – PC-basert instrumentering
Side 3
Wait state
Vi skal nå koble opp en krets som aktiverer -IOCHRDY ved alle I/O-henvendelser innenfor
vårt adresseområde. Koble opp følgende krets på kortet:
Fig.3: Generering av wait state
Bruk datablad for 74LS122 til å bestemme hvor lang IOCHRDY-pulsen vil bli. I læreboka på
side 24 vil du se at vi har maksimalt 70 ns på oss fra -IOR eller -IOW går lav til vi må trekke
IOCHRDY lav. Bruk datablader for kretsene som er brukt for generering av wait state og
sjekk om dette tidskravet blir overholdt ved typiske portforsinkelser. Sjekk også om kravet blir
overholdt ved maksimal portforsinkelse i alle kretsene. Hvis du nå kjører program 1 på nytt, vil
du få noe som ligner på figur 4 på oscilloscop-skjermen.
Fig.4: Ny test av adressedekoder med generering av wait state. Øvre kurve viser -BIOR
og nedre kurve viser -EN når program 1 kjøres. Trigger på -BIOR.
Hvis du bruker oscilloscopet for å se på IOCHRDY-signalet, vil du se noe som ligner på figur
5. Her ser vi at IOCHRDY blir trukket lav i ca. 500 ns når vi adresserer innenfor vårt
adresseområde.
FYS 223 – PC-basert instrumentering
Side 4
Fig.5: Generering av wait state ved å trekke IOCHRDY lav innen 70 ns etter at
-BIOR gikk lav. Øvre kurve viser -BIOR og nedre kurve viser IOCHRDY
når program 1 kjøres. Trigger på -BIOR.
Videre adressedekoding
Vi skal nå koble opp en krets som gir oss videre adressedekoding innenfor det adresseområdet
som gjelder for kortet. Dette er nødvendig for å kunne gi de forkjellige kretsene som vi
etterhvert skal koble opp på kortet, separate adresser. Koble kretsen som er vist i figur 6 opp
på kortet.
Fig.6: Videre adressedekoding innenfor adresseområdet som gjelder for kortet.
I figur 6 er det også angitt i hvilken laboppgave vi skal bruke de forskjellige adressene. Lag en
liste som viser hvilke adresser som gjelder for utgang A, B, C, o.s.v.
16-bits I/O-port
Vi skal nå konstruere en 16-bits I/O-port slik som beskrevet i læreboka side 74. Koble opp på
kortet slik som vist i figur 7.
FYS 223 – PC-basert instrumentering
Side 5
Fig.7: 16-bits inn-port og ut-port.
For å bruke disse portene skal vi koble opp 16 brytere som vi kan lese via inn-porten og 16
lysdioder som vi kan styre med ut-porten. Koblingen som er vist i figur 8 for bryterne skulle
allerede være koblet opp på kortet. Sjekk at koblingen på kortet er riktig.
Fig.8: Brytere som kan leses fra inn-porten.
FYS 223 – PC-basert instrumentering
Side 6
Vi skal også koble opp 16 lysdioder som kan styres fra ut-porten. Høyre del av koblingen i
figur 9 er allerde loddet på kortet, resten må du koble opp.
Fig.9: Lysdioder som kan styres fra ut-porten.
På lab’en vil du finne noen kabler med 8-pinners molex-kontakt i hver ende. Disse kan trykkes
rett inn på wire-wrap-pinner, og kan brukes til å f.eks. forbinde kontakt 1 på ut-porten med
kontakt 5 på lysdiode-rekka.
Bruk datablader for kretsene som er brukt i figur 7 og prøv å forstå hvordan portene virker.
Forbind kontakt 1 og 2 med hver sin lysdiode-rekke og skriv et program som tenner
lysdiodene i tur og orden. Legg inn en passende venteløkke mellom hver gang du skriver til
porten slik at du lett kan se at lysdiodene tenner og slukker. Et trykk på CR skal avslutte
programmet.
Forbind så kontakt 3 og 4 med hver sin bryter-rekke og skriv et program som kontinuerlig
leser fra bryterne og skriver verdiene fra bryterne ut på lysdiodene. Også her skal et trykk på
CR avslutte programmet.
Lag et program som leser de åtte mest signifikante bitene fra bryterne og skriver resultatet ut på de
åtte minst signifikante lampene og på skjermen. Alle de fire åtte-lederne skal være koblet som før,
og en forandring av bryter-settingen på de åtte minst signifikante bryterne skal ikke påvirke utskrift
eller lamper.
FYS 223 – PC-basert instrumentering
Side 7
IOCHRDY
IRQ11
BD15
0V
5V
+12V
-12V
U15
U39
U37
U38
POT2
POT1
U40
KONTAKT 4
U16
U17
U33
U35
U31
U30
U36
J1
J2
Fig.10: Kort komponentside.
KONTAKT 3
U21
KONTAKT 2
U20
U34
KONTAKT 1
U29
U11
U32
U10
U18
U12
KONTAKT 7
KONTAKT 8
U25
U24
8255: A
P11
P7
P3
reset
IRQ3 IRQ7
BA3
U9
BA4
0V
5V
0V
5V
U13
U14
U19
U28
U27
U26
KONTAKT 5
KONTAKT 6
U22
7 8
B
0
0V
5V
BA1
BA2
BD8
U8
U7
0V
5V
U23
15
0V
BA10
BA0
0V
C
BD0
U3
U6
U5
-EN
-BSBHE
U4
-BIOW
BD7
U2
U1
-BIOR
Følgende integrerte kretser (IC’er) skal
brukes på kortet. Husk at IC’ene ikke er
symmetriske – de vil trolig bli ødelagt
hvis du setter dem inn feil vei!
U1
U2
U3
U4
U5
U6
U7
U8
U9
74F00
74F10
74LS245
74F139
74F138
74F244
74F244
74F244
74LS245
U10
U11
U12
U13
U14
U15
U16
U17
U18
U19
74LS14
8 x 4,7 kΩ
74F138
74LS122
74LS126
74LS32
74LS32
74LS04
74LS373
74LS373
U20
U21
U22
U23
U24
U25
U26
U27
U28
U29
74LS374
74LS374
8 x 4,7 kΩ
8 x 4,7 kΩ
8 x 330 Ω
8 x 330 Ω
74LS04
74LS04
74LS04
8255A
U30
U31
U32
U33
U34
U35
U36
U37
U38
U39
74LS05
8254
74LS32
8274
AD558
AD558
LF347
AD670
AD7503
74LS273
U40
REF02
Side 8
FYS 223 – PC-basert instrumentering
-BIOR
U1
U2
U3
-BSBHE
-EN
BA4
BA3
BA10
BA1
BA2
BD15
BD8
BA0
U7
U8
U9
IRQ7 IRQ3
U6
U5
U4
-BIOW
BD7
BD0
IOCHRDY
0V
0V
5V
8255: C
8 7
0
U22
15
U23
B
U25
A
U24
P11
U10
P7
U29
U20
U32
U21
KONTAKT 1
U18
KONTAKT 2
U12
KONTAKT 7
KONTAKT 8
U26
U27
KONTAKT 6
U19
U28
U14
KONTAKT 5
U13
U17
0V
5V
0V
5V
U16
KONTAKT 3
U15
0V
5V
KONTAKT 4
0V
5V
+12V
-12V
IRQ11
P3
U11
reset
U34
J1
U31
U35
U30
U33
U36
J2
U40
POT2
U37
U39
POT1
U38
Fig.11: Kort wire-wrap-side.