ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ
S e r i a : INFORMATYKA z . 8 Nr k o l . 882
________ 1987
J a n u s z CHMURSKI
ANALIZATOR STANÓW LOGICZNYCH ASL-1 Z WBUDOWANYM MIKROPROCESOREM 8080
S t r e s z c z e n i e . W a r t y k u l e o p i s a n o w s p o s ó b s z cz eg ó ło w y budowę i s p o s ó b d z i a ł a n i a a n a l i z a t o r a stanów l o g i c z n y c h ASL-1 wykonanego w I s t y t u c i e I n f o r m a t y k i P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j .
P r z e d s t a w i o n e z o s t a ł y podstawowe b l o k i f u n k c j o n a l n e wchodzące w s k ł a d a n a l i z a t o r a . Dużą uwagę pośw ię cono o p is o w i c z ę ś c i r e j e s t r u j ą c e j , b i o r ą c pod uwagę f a k t , że z a w ie r a ona s z e r e g nowych r o z w i ą z a ń . Dotyczy t o p r z e d e w s z y s tk im sposobów g en e r o w a n ia s y g n a ł u r o z p o c z y n a j ą c e g o z a p i s do p a m i ę c i r e j e s t r u j ą c e j p r z y r z ą d u .
1. Wstęp
W c h w i l i o b e c n e j a n a l i z a t o r stanów l o g i c z n y c h s t a j e s i ę c o r a z b a r d z i e j nie zbędnym p rz y rz ą d e m w każdym l a b o r a t o r i u m e l e k t r o n i c z n y m zajmującym s i ę u ru ch a m ian iem z ł o ż o n y c h układów c y fr o w y c h . D ecydują o tym j e g o n ie p o ró w n y walne z żadnym innym p rzy rz ą d e m m o ż l i w o ś c i d i a g n o s t y c z n e . Możliwość z a r e j e s t r o w a n i a r ó w n o c z e ś n ie k i l k u n a s t u a nawet' k i l k u d z i e s i ę c i u sy gna łów , k t ó r e na o g ó ł m ają c h a r a k t e r n ie o k re s o w y i s z y b k o z m ie n n y , s t a n o w i głó wną z a l e t ę t e g o r o d z a j u p r z y r z ą d ó w .
M o d e r n iz a c ja a n a l i z a t o r ó w stanów l o g i c z n y c h pod względem f u n k c j o n a l n o ś c i b y ł a wymuszona! c o r a z p o w s z e c h n ie js z y m sto s o w a n iem systemów m i k r o p r o c e sorow ych. Obecnie s p o ty k a n e modele czołow ych f i r m z a c h o d n i c h można porów
n a ć do praw dziwych l a b o r a t o r i ó w b ę d ą c y c h w s t a n i e b a d a ć n a j b a r d z i e j wy
r a f i n o w a n e p a r a m e tr y t e s t o w a n y c h systemów. R ó ż n ic e pomiędzy n im i s ą dosyć i s t o t n e i d o t y c z ą n p . l i c z b y w e j ś ć , p o je m n o ś c i p a m i ę c i r o b o c z y c h , sposobu w yzw alania z a p i s u do p a m i ę c i , r o d z a j u p r z e d s t a w i e n i a z a r e j e s t r o w a n y c h p r z e biegów, N i e z a l e ż n i e j e d n a k od t y c h r ó ż n i c w s z y s t k i e zna ne r o z w i ą z a n i a a n a l i z a t o r ó w można z a l i c z y ć do j e d n e j z t r z e c h k l a s :
- a n a l i z a t o r s p r z ę to w y ("u n iw ersa ln y ) p r z e z n a c z o n y g łó w n ie do b a d a n i a do
w oln ych układów c yfrow yc h na p o zio m ie s p r z ę t u ,
- a n a l i z a t o r systemowy p r z e z n a c z o n y do b a d a n i e dowolnych systemów o y f r o - wych p r z e d e w sz y s tk im na p o z io m ie oprogra m ow ania ,
- a n a l i z a t o r s p e c j a l i z o w a n y ("dedykowany) p r z y s to s o w a n y do b a d a n i a o k r e ś l o nych systemów m ik r o p r o c e s o ro w y c h .
Celem n i n i e j s z e g o a r t y k u ł u j e s t p r z e d s t a w i e n i e r o z w i ą z a ń ukła dowych o r a z o s i ą g n i ę t y c h d z i ę k i nim m o ż liw o ś c i d i a g n o s t y c z n y c h w a n a l i z a t o r z e stanów l o g i c z n y c h ASL-1.
64 J. Chmurski
2. Opis a n a l i z a t o r a stanów l o g i c z n y c h ASL-1
2 . 1 . Z a ł o ż e n i a k o n s t r u k c y j n e
Podczas r e a l i z a c j i p r o j e k t u a n a l i z a t o r a ASL-1 s t a r a n o s i ę zapewnić cechy zarówno a n a l i z a t o r a u n i w e r s a l n e g o , j a k i systemowego, a w ię c : - d użą pojemność p a m ię c i r o b o c z e j ,
- d użą c z ę s t o t l i w o ś ć t a k t u wewnętrznego ( r e j e s t r a c j a a s y n c h r o n i c z n a ) , - rozbudowany u k ła d wyboru t a k t u ze w n ę trz n e g o ' ' r e j e s t r a c j a s y n c h r o n i c z n a ) , - rozbudowany u k ła d wyzw alania z a p i s u do p a m i ę c i r o b o c z e j ,
- m ożliwość w stępnego p r z e t w a r z a n i a z a r e j e s t r o w a n y c h danych.
Ponadto zapew niono t e ż , b i o r ą c pod uwagę kra jo w e m o ż liw o ś c i w z a k r e s i e t e c h n o l o g i i sto s o w a n y c h elem entó w , p a r a m e tr y t e c h n i c z n e porównywalne z p a ra m e tr a m i sp o ty k a n y c h o b e c n i e a n a l i z a t o r ó w f i r m z a c h o d n i c h .
2 . 2 . Podstawowe p o d z e s p o ły
O g ó ln ie r z e c z b i o r ą c , a n a l i z a t o r ASL-1 można p o d z i e l i ć na t r z y pod
stawowe c z ę ś c i :
1 - c z ę ś ć r e j e s t r u j ą c ą ,
2 - c z ę ś ć jjl - p r o c e s o r o w ą ( z a r z ą d z a j ą c ą p r a c ą a n a l i z a t o r a ) , 3 - c z ę ś ć w y jś c io w ą .
Zadaniem c z ę ś c i r e j e s t r u j ą c e j j e s t z a p i s a n i e s t r u m i e n i a sygnałów w e j ś c i o wych do p a m ię c i r o b o c z e j . Y/ypracowywany j e s t t u t a j moment r o z p o c z ę c i a i z a k o ń c z e n i a wpisu do p a m i ę c i . V/ tym o s t a t n i m p rzy p a d k u generowany j e s t odpow iedni s y g n a ł ( s y g n a ł końca z a p i s u ) do c z ę ś c i u - p r o c e s o r o w e j a n a l i z a t o r a .
Część ¿i-p ro ce so ro w a um ożliw ia użytkownikowi za pomocą z e w n ę t r z n e j k l a w i a t u r y u s t a w i e n i e w s z y s t k i c h param etrów a n a l i z a t o r a , t a k i c h j a k : słowa wy
z w a l a j ą c e , słowo z e z w a l a j ą c e , c z ę s t o t l i w o ś ć t a k t u w ew n ętrz n eg o , o p ó ź n i e n i e wyzwolenia z a p i s u , r o z k ł a d z a p i s a n e g o s t r u m i e n i a sygnałów w e jś c io w y c h w p a m ię c i r o b o c z e j w s t o s u n k u do momentu r o z p o c z ę c i a r e j e s t r a c j i , czy w r e s z c i e s p o só b r o z p o c z ę c i a r e j e s t r a c j i ( t r y b p r a c y a n a l i z a t o r a ) .
Ponadto c z ę ś ć - u - p r o c e s o r o w a z a r z ą d z a ( s t e r u j e ) c a ł o ś c i ą p r a c y a n a l i z a t o r a , t z n . um oż liw ia r o z p o c z ę c i e p r a c y c z ę ś c i r e j e s t r u j ą c e j , a w o d p o w ie d z i na s y g n a ł końca z a p i s u i n i c j u j e d z i a ł a n i e c z ę ś c i w y j ś c i o w e j . Zadaniem c z ę ś c i w y jś c io w e j j e s t w y ś w i e t l a n i e na e k r a n i e o s c y l o s k o p u Club m o n i t o r a ) zawar
t o ś c i p a m ię c i r o b o c z e j p r z y r z ą d u . P o n i ż e j p r z e d s t a w i o n o schem at blokowy a n a l i z a t o r a ASL-1.
2.3. Opia części rejestrującej 2.3.1. Skład
Część r e je s tr u ją c a zaw iera następujące u kłady (p a tr z schemat blokow y):
układ w ejściow y, r e j e s t r trz e c h słów w yzw alających, r e j e s t r jednego słowa
Rys. 1. Schemat blokowy a n a l i z a t o r a ASL-1 F i g . 1. Block dia gra m o f ASL-1 a n a l y z e r
vnen
Analizator atanćwlogicznychASŁ-1.
66 J. Chmurek!
z e z w a l a j ą c e g o , k o m p a ra to r słowa z e z w a l a j ą c e g o , programowany g e n e r a t o r t a k t u w ew n ętrz n eg o , programowany g e n e r a t o r t a k t u z e w n ę tr z n e g o , u k ła d s t e r u j ą c y p r a c ą c z ę ś c i r e j e s t r u j ą c e j , l i c z n i k o p ó ź n i e n i a , p a m i ę ć r o b o c z ą , gene r a t o r a d r e s u i s y g n a ł u WE d l a p a m ię c i r o b o c z e j , r e j e a t r p o c z ą t k u z a p i s u o r a z l i c z n i k p o ł o ż e n i a k u r s o r a . T a k ie ro zb u d o w an ie c z ę ś c i r e j e s t r u j ą c e j a n a l i z a t o r a ASL-1 podyktowane b y ł o c h ę c i ą z a p e w n ie n ia b a r d z o s z e r o k i c h m o ż liw o ś c i d i a g n o s t y c z n y c h p r z y r z ą d u . S z e r e g r o z w i ą z a ń , k t ó r e z o s t a ł y t u t a j wprowadzone, n i e s p o ty k a s i ę w in n y c h p r z y r z ą d a c h t e g o t y p u .
2 . 3 . 2 . D z i a ł a n i e c z ę ś c i r e j e s t r u j ą c e j
S tru m ie ń
1 6
sygnałó w w e jś c io w y c h podawany j e s t do a n a l i z a t o r a p r z e z u k ł a d w e jś c io w y , k t ó r y s t a n o w i z e s p ó ł w tórników em ite ro w an y c h o r e g u lo w a nych n a p i ę c i a c h progowych, u m o ż l i w i a j ą c tym samym dopasowanie p r z y r z ą d u do wymagań n a r z u c o n y c h p a r a m e tr a m i podzespołó w bad anego s y s t e m u . W d a l s z e j k o l e j n o ś c i s y g n a ł y w ejś cio w e wprowadzane s ą do r e j e s t r u w ejścio w e g o RW i d e t e k t o r a z a k ł ó c e ń DZ. Wprowadzanie t o odbywa s i ę w t a k t impulsów z e g a r o wych pochodz ąc ych b ądź z g e n e r a t o r a w ew nętrz nego, bądź z badanego s y s t e m u . Zadaniem d e t e k t o r a z a k ł ó c e ń j e s t w y k r y c i e , czy między dwoma k o le jn y m i imp u ls a m i zegarowymi w p is u ją c y m i s y g n a ły do RW w y s t ą p i ł a zmiana t y c h s y g n a łów ( n a s t ą p i ł o z a k ł ó c e n i e ) . P r z e z w y s t ą p i e n i e zmiany sygnałów będziemy t u t a j r o z u m i e l i t a k i p r z y p a d e k , w którym w y s t ą p i ł y dwa zbocza s y g n a ł u w e jś ciowego pomiędzy dwoma k o l e j n y m i im p u lsam i zegarowym i. I l u s t r u j e t o r y s . 2
zakłócenie
n n n — ---
S U S 5j--- 1 1--- n ---
Rys. 2. W y s tą p i e n ie z a k ł ó c e n i a między k o le jn y m i im p u lsam i zegarowymi
• F i g .
2
. I n p u t s i g n a l t i m i n gMożliwe s ą w tym p rzy p a d k u dwa r o d z a j e p r a c y . P ie rw s z y n i e w y k o r z y s t u j e d e t e k t o r a z a k ł ó c e ń i z r e j e s t r u w ejś cio w e g o RW i n f o r m a c j a wpisywana j e s t b e z p o ś r e d n i o do p a m ię c i r o b o c z e j p r z y r z ą d u . D ru g i n a t o m i a s t b i e r z e pod uwagę z a w a r t o ś ć d e t e k t o r a z a k ł ó c e ń . Wykorzystywany j e s t wtedy m u l t i p l e k s e r M1, k t ó r y na zmianę - r a z na w y j ś c i u p o d a j e s t a n r e j e s t r u w ejściow e go RW,-s r a z d e t e k t o r a z a k ł ó c e ń DZ. Efektem t e g o b ę d z i e t o , że n p . w p a r z y s t y c h komórkach p a m i ę c i r o b o c z e j b ę d z i e - z a p i s a n y s t a n r e j e s t r u RW, a w n i e p a r z y s t y c h e t a n d e t e k t o r a z a k ł ó c e ń DZ. Dla p r a c y z w y k o rz y s ta n ie m d e t e k t o r a z a k ł ó c e ń musi być zapewniona odpow iednia m o d y f ik a c ja c z ę ś c i w y j ś c i o wej a n a l i z a t o r a , k t ó r a w y k o r z y s t u j ą c z a w a r t o ś ć p a m i ę c i r o b o c z e j w odpowie
d n i sp o só b w y ś w i e t l i j ą na e k r a n i e o s c y l o s k o p u .
Analizator stanów logicznych ASL-1. 67
J__f
F I 1 LrH _____ n_______________
2 --- ul_ n __________________
R ys. 3. Dwa sposoby w y ś w i e t l a n i a i n f o r m a c j i o w y s t ą p i e n i u z a k ł ó c e n i a P i g . 3- D i s p l a y i n g o f I n f o r m a t i o n a b o u t a d i a t u r b a n c e
Ra r y s . 3 p r z e d s t a w i o n o dwa sp o soby w y ś w i e t l a n i a ' i n f o r m a c j i o w y s t ą p i e n i u z a k ł ó c e ń .
W a n a l i z a t o r z e AS1-1 za sto so w a n o d r u g i z n i c h . Badaniem słó w w y z w a l a ją cyc h i z e z w a l a j ą c e g o J e s t z a p e w n ie n ie użytkow nikow i m o ż l i w o ś c i z a r e j e s t r o w a n ia t y l k o t e g o f ra g m e n t u s t r u m i e n i a sy gna łów w e jś c io w y c h , k t ó r y go ś c i
ś l e i n t e r e s u j e f n p . ze w zglę du na w y s t ą p u j ą c e n i e p r a w i d ł o w o ś c i ) .
W a n a l i z a t o r z e ASL-1 i s t n i e j e m o ż liw o ść u s t a w i e n i a t r z e c h 1 6 -b ito w y c h słó w w y z w a la ją c y c h i Jednego 16 b ito w e g o słow a z e z w a l a j ą c e g o . Dwa kompalra- t o r y K1 i K2 ( r y s . O . p o r ć w n u j ą b i e ż ą c y s t r u m i e ń sygnałó w we-Jściowych z u sta w io n y m i b i t a m i ałów^zezwala J ą c e g o i w y z w a l a ją c e g o . Każdy z u s ta w io n y c h b i t ó w może m ieć t r z y . w a r t o ś c i t 0 , 1 l u b "b e z z n a c z e n i a " . W momencie wykry
c i a 1 z g o d n o ś c i kompjajratory K1 i K2 p r z e k a z u j ą odpow iednie s y g n a ł y z g o d n o ś c i do u k ła d u s t e r u j ą c e g o p r a c ą c z ę ś c i r e j e s t r u j ą c e j .
2 . 3 . 3 . TJkład s t e r u j ą c y p r a c a c z ę ś c i re.1 estru.1ace.1 a n a l i z a t o r a
Zadaniem t e g o u k ła d u j e s t na p o d s t a w i e sygnałów z g o d n o ś c i uzyskiw anyc h z kom paratorów K1 i K2 o r a z na p o d s ta w ie b i t ó w s t e r u j ą c y c h u s t a w i a n y c h za p o ś re d n ic tw e m m i k r o p r o c e s o r a p r z e z u ży tk o w n ik a wypracowanie s y g n a łu z e z w a l a j ą c e g o na z a p i s d o . p a m i ę c i r o b o c z e j . W s k ł a d u k ł a d u s t e r u j ą c e g o wcho
d z ą n a s t ę p u j ą c e e le m e n ty !
- r e j e s t r y w e jś c io w e P1 i P2 s ł u ż ą c do z a r e j e s t r o w a n i a odpow iednio s y g n a łów z g o d n o ś c i z k o m p a r a to r a w y z w a la ją c e g o i z e z w a l a j ą c e g o ,
- m u l t i p l e k s e r MS1, k t ó r e g o z a d an iem j e s t w y b r a n ie o d p o w ied n ieg o r o d z a j u p r a c y a n a l i z a t o r a w z a l e ż n o ś c i od b itó w s t e r u j ą c y c h ,
- r e j e s t r o p ó ź n i e n i a P4 u s ta w io n y w momencie w yzerowania s i ę l i c z n i k a o p ó ź n i e n i a ,
- u k ł a d p o t r ó j n e j s e k w e n c j i s k ł a d a j ą c y s i ę z dwóch p r z e r z u t n i k ó w PS1 i PS2, z e s p o ł u bramek o r a z l i c z n i k a LS1.
P rz e w i d z i a n o 8 r o d z a jó w p r a c y a n a l i z a t o r a , t z n . 8 r ó ż n y c h sposobów wygene
r o w a n ia s y g n a ł u z e z w o le n ia na z a p i s do p a m ię c i r o b o c z e j . 0 z a s t o s o w a n i u każdego z n i c h d e c y d u je u ż y t k o w n i k , b i o r ą c pod uwagę w ł a s n o ś c i bad anego s y s t e m u .
68 J. Chmurski
z jl- procesora.
R ys. 4 . U kład s t e r u j ą c y p r a c ą c z ę ś c i r e j e s t r u j ą c e j a n a l i z a t o r a 'F ig- 4 . C o n t r o l s y s te m f o r t h e r e c o r d i n g p a r t
2 . 3 . 4 . C h a r a k t e r y s t y k a p o s z c z e g ó ln y c h r o d z a j ó w p ra c y
Rodzaj O j A B C D E F - z a w a r t o ś ć r e j e s t r u u s t a w i a n a p r z e z 0 0 0 0 0 0 m i k r o p r o c e s o r .
Wygenerowanie s y g n a ł u z g o d n o ś c i Z uwarunkowane j e s t j e d y n i e wykryciem z g o d n o ś c i p r z e z k o m p a r a to r w y z w a l a ją c y . Komparato r z e z w a l a j ą c y n i e j e s t h r a n y pod uwagę. B i ty A i B r e j e s t r u s t e r u j ą c e g o powodują p o d a n i e na d r u g i e w e j ś c i e bram ki B1 f r y s '. 4 ) l o g i c z n e j j e d y n k i , z a p e w n i a j ą c e j u s t a w i e n i e p r z e r z u t n i k a P4 w momencie u s t a w i e n i a r e j e s t r u wyzw ole nia P1.
Rodzaj 1 : A B C D E P 1 0 1L0 0 0
W tym p rzy p a d k u wygenerowanie s y g n a ł u z e z w o le n ia Z uwarunkowane J e s t wykryciem z g o d n o ś c i p r z e z k o m p a r a t o r z e z w a l a j ą c y ( 'u s t a w i e n i e r e j e s t r u P2) w p i e r w s z e j k o l e j n o ś c i , a n a s t ę p n i e wykryciem z g o d n o ś c i p r z e z k o m p e ra to r w y z w a l a ją c y .
B i t y A i B r e j e s t r u s t e r u j ą c e g o powodują p o d a n i e na d r u g i e w e j ś c i e bram ki B1 w y j ś c i a Q r e j e s t r u z e z w o l e n i a P2, u sta w io n e g o d o p i e r o w c h w i l i wykry
c i a z g o d n o ś c i p r z e z k ó m p a r a t o r z e z w a l a j ą c y . U s t a w i e n i e b i t u C zapew nia z e ro w a n ie r e j e s t r u w y z w a la ją c e g o p r z e z c a ł y c z a s , a i do momentu w y k r y c ia z g o d n o ś c i p r z e z k o m p e ra to r z e z w a l a j ą c y . J e s t t o k o n ie c z n e d l a u n i k n i ę c i a
Analizator stanów logicznych ASL-1. 69
p r z y p a d k u , w którym j a k o p ie r w s z a w y k ry ta z o s t a ł a b y zgodnośó p r z e z kom
p a r a t o r w y z w a la ją c y CK1) i w p is a n a do r e j e s t r u P1. Bez u s t a w i e n i a b i t u C s y g n a ł z e z w o l e n i a Z z o s t a ł b y w |y g e |n e ro w a n y ltu ta j|z |c h w ilą w y k ry o ia zgodności p r z e z k o m p a ra to r z e z w a l a j ą c y (K 2).
Rodzaj 18S A B C D E P 1 0 1 0 0 0
W tym r o d z a j u p r a c y w y k o r z y s t u j e s i ę l i c z n i k o p ó ź n i e n i a . W momencie wy k r y c i a z g o d n o ś c i p r z e z k o m p a ra to r z e z w a l a j ą c y odblokowana j e s t bramka B4 i t a k t podawany j e s t na w e j ś c i e o d e j m u ją c e w c z e ś n i e j za d e k la ro w a n e g o l i c » - n i k a o p ó ź n i e n i a .
Do momentu w yzerowania s i ę t e g o l i c z n i k a s z u k a n e j e s t w y k ry c ie z g o d n o ś c i p r z e z k o m p a r a t o r w y z w a l a ją c y . J e ż e l i one z a j d z i e wygenerowany z o s t a n i e s y g n a ł Z, a j e ż e l i n i e z a j d z i e , s y g n a ł wyzerowania l i c z n i k a o p ó ź n i e n i a z e r u j e t a k ż e r e j e s t r z e z w a l a j ą c y i c a ł a h i s t o r i a b ę d z i e p o w ta r z a ć s i ę od nowa. U żytkow nik * oże p r z e z o d p o w ied n ie program ow anie l i c z n i k a o p ó ź n i e n i a w y d łu ż a ć bądź s k r a c a ć o k r e s c z a s u p r z e z n a c z o n y do w y k r y c ia z g o d n o ś c i p r z e » komppjrator w y z w a l a ją c y . U w z g lę d n ia j ą c t e n f a k t j t a j e s i ę o c z y w i s t e , że t e n r o d z a j p r a c y s ł u ż y ć może p r z e d e w s z y s tk im do p r e c y z y j n e g o o k r e ś l a n i a w ła s n o ś c i dynam icznych b ad a n y ch systemów.
Rodzaj 1bi A B C D E P 0 1 1 1 0 0
VI tym r o d z a j u p r a c y w y k o r z y s t u j e s i ę t a k ż e l i c z n i k o p ó ź n i e n i a i t u t a j w p i e r w s z e j k o l e j n o ś c i musi być u s ta w io n y r e j e s t r z e z w a l a j ą c y P2. Różnic a p o l e g a na tym, że w tym p r z y p a d k u s z u k a n i e z g o d n o ś c i p r z e z k o m p a ra to r wy
z w a l a j ą c y n i e kończy s i ę , a r o z p o c z y n a z c h w i l ą wyzerowania s i ę l i c z n i k a o p ó ź n i e n i a .
Rodzaj 3« A B C D E P 1 1 0 0 0 1
S ygnał z e z w o l e n i a generowany j e s t w momencie, k i e d y k o m p a ra to r wyzw ala
j ą c y w y g e n e ru je t r z y s y g n a ł y z g o d n o ś c i po k o l e i , t z n . w t r z e c h k o l e j n y c h t a k t a c h ze g aro w y ch . W r e j e s t r z e s t e r u j ą c y m d l a t e g o r o d z a j u p r a c y u s t a wiony j e s t b i t P. U s t a w i e n i e t e g o b i t u w a r u n k u je , że dwa w y j ś c i a l i c z n i k a LS1 ( r y s . 4) - Qa, Qb - s t e r u j ą w y b ie ra n ie m k o l e j n o t r z e c h słów w y z w a l a ją c y c h , porównywanych p r z e z k o m p a r a to r z sy g n a ła m i w ejś cio w y m i.
Qa Qb
0 0 - 1 sło w o w y z w a l a ją c e 1 0 - 2 słowo w y z w a la ją c e 0 1 - 3 słowo w y z w a la ją c e
D e c y d u ją c ą r o l ę w c z a s i e p r a c y a n a l i z a t o r a w tym t r y b i e s p e ł n i a wspomnia
ny j u ż w c z e ś n i e j u k ł a d p o t r ó j n e . ' s e k w e n c j i . Zadaniem t e g o u k ł a d u j e s t wy
k r y c i e w y s t ą p i e n i a t r z e c h sygnałó w z g o d n o ś c i generowanych p r z e z k o m p a r a to r w y z w a la ją c y w t r z e c h k o l e j n y c h t a k t a c h ze g aro w y ch . W p rzy p a d k u n i e s p e ł n i e n i a t e g o warunku wymuszany pow inien być s t a n p o cz ątk o w y , t z n . t a k i , w którym u k ł a d o c z e k u j e na p o j a w i e n i e s i ę s y g n a ł u z g o d n o ś c i tr a k t o w a n e g o
70 J. Chmuraki
ja k o p i e r w
8 2
.v. P a k t , że k o m p a ra to r w y zw alają cy w t r z e c h k o l e j n y c h t a k t a c h zegarow ych porównuje t r z y k o l e j n e słowa w y z w a l a j ą c e , d e t e r m i n u j e u ż y c i e j a k o t a k t u zegarowego s y g n a ł u n i e z g e n e r a t o r a w ew n ętrz n eg o , l e c z z b a d a nego sy s t e m u . W przeciwnym wypadku wygenerow anie s y g n a ł u z e z w o le n ia z a c h o d z i ł o b y n a d e r r z a d k o .W łaśc iw o ść t a od r a z u n a r z u c a p r z y p u s z c z e n i e , że t e n r o d z a j p r a c y a n a l i z a t o r a p r z e z n a c z o n y b ę d z i e do t e s t o w a n i a systemów m ik r o p r o c e s o r o w y c h . Trzy k o l e j n e słow a w yzw a la ją c e mogą być zgodne z trz e m a b a j t a m i r o z k a z u , a j a k o s y g n a ł u zegarowego można w tym p rzy p a d k u u żyć s y & i a ł u s t r o b u j ą c e g o moment p o b i e r a n i a k o l e j n y c h b a j t ó w r o z k a z u z p a m ię c i (DBIH).
P rz e z m o ż liw o ść e l a s t y c z n e g o u s t a w i a n i a każdego b i t u t r z e c h s łó w wyzwala
j ą c y c h u ż y tk o w n ik w sp o só b ś c i s ł y może o k r e ś l i ć moment w wykonywanym p r o g r a m i e , od k t ó r e g o ("bądź óo k t ó r e g o ) r o z p o c z n i e ("zakończy) s i ę r e j e s t r a c j a i n t e r e s u j ą c y c h go sy gna łów .
Rodzaj 3 a : A B C D E P 1 1 1 0 0 1
Ten r o d z a j p r a c y s t a n o w i r o z s z e r z e n i e p o p r z e d n i e g o , p o l e g a j ą c e na tym, że dodatkowo b r a n e j e s t t u t a j pod uwagę słowo z e z w a l a j ą c e . W p i e r w s z e j k o l e j n o ś c i s z u k a n e j e s t w y k ry c ie z g o d n o ś c i p r z e z k o m p a ra to r z e z w a l a j ą c y i d o p i e r o od t e g o momentu u k ł a d s t e r u j ą c y o c z e k u j e na t r z y s y g n a ł y zgod
n o ś c i w t r z e c h k o l e j n y c h t a k t a c h zegarowych, pochodz ąc ych od k o m p a ra to r a w y z w a l a ją c e g o .
R odzaj 3 b t A B C D E F 1 1 1 0 1 1
W tym r o d z a j u p r a c y , p o d o b n ie j a k w 1a, w y k o r z y s t u j e s i ę l i c z n i k o p ó ź n i e n i a . W momencie w y k ry c ia z g o d n o ś c i p r z e z k o m p a ra to r z e z w a l a j ą c y odblokować na j e s t bramka B4 i t a k t podawany j e s t na w e j ś c i e o d e jm u ją c e w c z e ś n i e j z a
de k la ro w a n e g o l i c z n i k a o p ó ź n i e n i a . Do momentu w yzerowania s i ę t e g o l i c z n i k a s z u k a n e s ą t r z y sy g n a ły z g o d n o ś c i w t r z e c h k o l e j n y c h t a k t a c h ze garow ych p o c h o d z ą c y c h od k o m p a ra to r a w y z w a la ją c e g o . J e ż e l i t a k i p r z y p a d e k z a j d z i e , wygenerowany z o s t s n i e s y g n a ł z e z w o le n ia Z, a j e ż e l i n i e , s y g n a ł wyzerowa
n i a l i c z n i k a o p ó ź n i e n i a z e r u j e t a k ż e r e j e s t r z e z w a l a j ą c y i c a ł a h i s t o r i a b ę d z i e p o w t a r z a ć s i ę od nowa.
Ten r o d z a j p r a c y a n a l o g i c z n i e j a k 1a może być używany do o k r e ś l a n i a w ł a s n o ś c i dynam icznych badanych systemów. P onadto w tym p r z y p a d k u , b i o r ą c pod uwagę f a k t wykrywania p r z e z k o m p a ra to r w y z w a la ją c y t r z e c h z g o d n o ś c i u s t a w i o n y c h słó w z s y g n a ła m i w ejś cio wym i ("np. t r z e c h b a j tó w wykonywanego r o z k a z u ) , i s t n i e j e m ożliwość p r e c y z y jn e g o pom iaru c z a s u t r w a n i a o k r e ś l o n y ch fragmentów wykonywanego program u.
Rodzaj 3cs A B C D E ? 1 1 1 1 0 1
Analizator stanów logicznych ASŁ-1. 71
Tu t e ż w y k o r z y s t u j e s i ę l i c z n i k o p ó ź n i e n i a . Podobnie j a k p o p r z e d n i o , w p i e r w s z e j k o l e j n o ś c i musi być u s ta w io n y r e j e s t r z e z w a l a j ą c y P2. Różnica p o le g a na tym, że w tym p rzy p a d k u s z u k a n i e t r z e c h słó w z g o d n o ś c i p r z e z kompa)rator w y zw alają cy n i e kończy s i ę , a ro z p o c z y n a z c h w i l ą wyzerowania s i ę l i c z n i k a o p ó ź n i e n i a .
Dodatkowy r o d z a j p r a c y a n a l i z a t o r a
P ra c a a n a l i z a t o r a ASI - 1 wzbogacona j e s t dodatkowo o j e s z c z e je d e n r o d z a j p r a c y , k t ó r y s t a n o w i u z u p e ł n i e n i e r o d z a jó w p r a c y o numerach! 3,
3a, 3b, 3 c . P olega on na m o ż liw o ś c i p r z e ł ą c z a n i a t a k t u zegarowego z z e w n ę tr z n e g o na w ew nętrzny w momencie w y k r y c ia p r z e z k o m p a ra to r w y z w a l a ją cy t r z e c i e g o s y g n a ł u z g o d n o ś c i . D z i a ł a n i e u k ł a d u i l u s t r u j e r y s . 5
Zewnętrzny t a k t zegarowy ( s y g n a ł zegarowy badanego s y s t e m u ) zapewnia w y k ry c ie p r z e z k o m p a r a to r w y zw alają cy t r z e c h sygnałów z g o d n o ś c i , a l e ze w zg lę d u na swą n i e d u ż ą c z ę s t o t l i w o ś ć może n i e być p r z y d a t n y p r z y wykrywa
n i u u s z k o d z e ń t y p u s p r z ę t o w e g o . D l a t e g o t e ż b a r d z o p r z y d a t n a p rz y l o k a l i z a c j i t e g o t y p u u sz k o d z e ń w y d a je s i ę m o ż liw o ść p r z e ł ą c z a n i a w momenćie w y k r y c ia t r z e c i e j z g o d n o ś c i p r z e z k o m p a ra t o r w y z w a la ją c y z t a k t u zewnę
t r z n e g o ( w o ln eg o ) na t a k t w ewnętrzny o o dpow iednio d u ż e j c z ę s t o t l i w o ś c i z a p e w n i a j ą c e j d o k ła d n e z a r e j e s t r o w a n i e b ad a n y ch sygnałów
o.
Rys, 5 . P r z e ł ą c z a n i e s y g n a ł u t a k t u j ą c e g o P i g . 5 . (S w itc h in g o f t h e t i m e s i g n a l
2 . 3 . 5 . U k ład s t e r u j ą p y p r a c ą p a m i ę c i r o b o c z e j
Zadaniem t e g o u k ł a d u j e s t g e n e r a c j a adre sów i s y g n a ł u w p isu WE d l a p a m i ę c i r o b o c z e j o r a z u m o ż l i w i e n i e uży tk o w n ik o w i s t e r o w a n i e r o z k ła d e m z a p i s a n y c h sygnałó w w p a m i ę c i r o b o c z e j . Głównymi c z ę ś c i a m i t e g o u k ł a d u s ą s g e n e r a t o r adre sów i s y g n a ł u WE, l i c z n i k p o ł o ż e n i a k u r s o r a i r e j e s t r a d r e su p o c z ą t k u z a r e j e s t r o w a n y c h sygnsłów p a m i ę c i r o b o c z e j .
Na p o d s t a w i e s y g n a ł u zegarowego g e n e r a t o r a d re só w g e n e r u j e 10 b i t ó w adreBowyoh p o t r z e b n y c h do z a a d r e s o w a n i a 1024 komórek p a m i ę c i r o b o c z e j o r a z s y g n a ł s t r o b u j ą c y w p is do t e j p a m i ę c i WE. Zadaniem r e j e s t r u a d r e s u p o c z ą t k u z a p i s u j e s t z a p a m i ę t a n i e s t a n u 10 b i t ó w a d r e s o w y c h g e n e r a t o r a
Takt u c w n r t n n y
Takt leurKtrinij
Ust. taktu
r» ~ l " ra
p
U u k r u d t p e * t komparator U f/iM ajacif tritdfiyo sygnału zyodnoici
72 J. Chmur8ki
adresów w c h w i l i p r z y j ś c i a s y g n a ł u z e z w o le n ia na z a p i s do p a m ię c i r o b o c z e j .
Z a w a r t o ś ć ' l i c z n i k a p o ł o ż e n i a k u r s o r a , k t ó r e g o pojemność w ynosi 1024, o k r e ś l a , i l e komórek p a m ię c i r o b o c z e j ma być z a p i s a n y c h do’ momentu wygenerowa
n i a s y g n a ł u z e z w o le n ia na z a p i s . Nazwa te g o s y g n a ł u j e s t umowna, ponieważ z a p i a sygnałów w ejścio w y c h do p a m ię c i r o b o c z e j odbywa s i ę w sp o s ó b c i ą g ł y od momentu w y s t a r t o w a n i a p ra c v a n a l i z a t o r a . S vgnał t e n powoduje t y l k o od
b lo k o w an ie t a k t u zegarowego podawanego na w e j ś c i e l i c z n i k a p o ł o ż e n i a k u r s o r a . L i c z n i k t e n j e s t programowany p r z e z u ży tk o w n ik a i on p r z e z z a p i s do te g o l i c z n i k a o d p o w ie d n i e j w a r t o ś c i d e c y d u je c z v :
- w momencie w y s t ą p i e n i a s y g n a ł u z e z w o le n ia na z a p i s ma być blokowany z a p i s do p a m ię c i r o b o c z e j . Dla t e g o p r z v p s d k u n a l e ż y w p is a ć maksymalną w a r t o ś ć do l i c z n i k a , w sk u te k cz ego od c h w i l i w y s t ą p i e n i a s y g n a ł u ze zw ole
n i a na z a p i s p ie r w s z y t a k t spowoduje p r z e p e ł n i e n i e t e g o l i c z n i k a , u s t a w i e n i e p r z e r z u t n i k a p r z e p e ł n i e n i a , k t ó r y z a b l o k u j e t a k t podawany do g ene
r a t o r a a d re só w . W p a m ię c i r o b o c z e j będą z a p i s a n e sy g n a ły w ejścio w e do momentu w y s t ą p i e n i a s y g n a ł u z e z w o le n ia na z a p i s ;
- od momentu w y s t ą p i e n i a s y g n a ł u z e z w o le n ia na z a p i s ma być z a p i s a n a c a ł s pamięć r o b o c z a . N ale ży w tym p rzy p a d k u u s t a w i ć w a r t o ś ć zerową w l i c z n i k u . '.V p a m ię c i r o b o c z e j b ę d z i e z a p i s a n y c h 1024 komórek od momentu w y s t ą p i e n i a s y g n a ł u z e z w o le n ia na z a p i s ;
- d o - p a m i ę c i r o b o c z e j b ę d z i e z a p i s a n y c h x komórek p r z e d o r a z y komórek po w y s t ą p i e n i u , s y g n a ł u z e z w o le n ia na z a p i s . N ależy w tym p r zypa dku w p i s a ć do l i c z n i k a w a r t o ś ć x . O cz y w iste p rz y tym j e s t , że musi z a c h o d z i ć x + y=
= 1024.
R o z w iąz an ie układowe i l u s t r u j e r y s . 6.
f h t r z u t n i k
Rys. 6. Wyzwalanie z a p i s u do p a m ię c i r o b o c z e j F i g . 6. A c t i v a t i o n o f t h e r e c o r d i n g t o w o rk in g memory
Analizator stanów logicznych ASŁ-1. 73
3. Podsumowanie
Opisano d o k ł a d n i e s k ł a d i d z i a ł a n i e c z ę ś c i r e j e s t r u j ą c e j a n a l i z a t o r a z uwagi na t o , że z a w i e r a ł a ona s z e r e g nowych i d o t y c h c z a s w k r a j u n i e s p o t y k a n y c h r o z w i ą z a ń . Dotyczy t o p r z e d e w sz y s tk im sposobów gene row a nia s y g n a ł u s t a r t u z a p i s u do p a m i ę c i . W y s tęp u jąca t u duża u n i w e r s a l n o ś ć z a pew nia s z e r o k ą m o ż liw o ść t e s t o w a n i a w s z e l k i e g o ty p u z ło ż o n y c h układów cy fro w y c h do m ik ro p r o c e s o ro w y c h w ł ą c z n i e . Programowane g e n e r a t o r y t a k t u z e w n ę tr z n e g o i w ew nętrznego u m o ż l i w i a j ą z a s t o s o w a n i e dwóch r o d z a jó w r e j e s t r a c j i , odpo w ied n io - s y n c h r o n i c z n e j i a s y n c h r o n i c z n e j . R e j e s t r a c j a a s y n c h r o n i c z n a ( t a k t w e w n ę trz n y ) wykorzystywana j e s t w r o d z a j a c h p r a c y a n a l i z a t o r a o num e ra ch: 0 , 1 , 1 a , 1 b . R e j e s t r a c j a s y n c h r o n i c z n a , w k t ó r e j s y g n a łem t a k t u j ą c y m j e s t 1 l u b k o m b in a c ja k i l k u f u k ł a d g e n e r a t o r a t a k t u zewnę
t r z n e g o ) z sygnałó w s t e r u j ą c y c h badanego s y g n a ł u j e s t w y k o rz y s ta n a w r o d z a j a c h p r a c y a n a l i z a t o r a o num erach: 3 , 3 a , 3b, 3 c . V/ opisywanym d o d a t
kowym r o d z a j u p r a c y w y s t ę p u j e p o w i ą z a n i e t y c h dwóch r o d z a jó w r e j e s t r a c j i . Oprogramowanie podstawowe, w k t ó r e w o b e c n e j p o s t a c i wyposażony j e s t ana
l i z a t o r , zapew nia m ożliw ość u s t a w i e n i a p r z e z u ży tk o w n ik a fze pomocą z e w n ę t r z n e j k l a w i a t u r y ) w s z y s t k i c h param etrów a n a l i z a t o r a o r a z um ożliwia w stę p n e p r z e t w o r z e n i e z a r e j e s t r o w a n y c h d an y c h , p o l e g a j ą c e n a :
- o p i s a n i u k a ż d e j z
1 6
w y ś w ie t lo n y c h l i n i i p r z e b i e g u czasowego, - wyborze żądanego ze sta w u w y ś w i e t l a n y c h l i n i i p rze .bie gu czasowego, - p r z e t w o r z e n i u ] z a r e j e s t r o w a n y c h danych do p o s t a c i kodów mnemonicznychm i k r o p o r c e s o r a INTEL 8080.
D a ls z e p r a c e z te g o k i e r u n k u b ę d ą z m i e r z a ł y do r o z s z e r z e n i a oprogramowania u m o ż l i w i a j ą c e g o t e s t o w a n i e r ó ż n y c h typów m ik r o p r o c e s o r ó w .
LITERATURA
[1] Chmurski J . : P ra c a dyplomowa, P o l i t e c h n i k a k l ą s k a Gliwice- 1983.
[2] Badźm irowski K . , P ie ń k o s J . , P i e s t r z y ń s k i W.: Systemy m i k r o p r o c e s o r o - . we. WTN, Warszawa 1981.
[3] P a t r i c k H. G a r r e t . : Układy analo gowe w s y s t e m a c h c yfrow yc h WNT, War
szawa 1981.
R e c e n z e n t : D o c .d r h a b . i n ż . Jan P ie c h a
Wpłynęło do R e d a k c j i : 2 8 . 0 6 . 1 9 8 4 .
74 J. Chmurski
A H A JIH 3A T 0P
J I O r H U E C K H XC O C T O H H H M
A C J I - 1H A
E A 3 EM U K P O nP O IJS C C O P A
8080P e 3 k> m e
B cxaxbe no,npo()HO omicaHO cxpoeHHe si cnocod geHciBHfl aHajiHsaxopa Jiora- UeCKHX COCIOHHHii A C J I - 1 , KOXOpnii H3TOXOBHJIH B HHOTHTyle HH$OpUaXHKH PeaJIb- Horo BpeMeHH. npefldaBaAsoTca ocHOBHue <J>yHKUHOHajibHHe CSjiokh, Koxopue b x u a h i b cooTaB aHaJiH3aTopa. Eojibmoe BHHMaHHe yflejiaercH, onsicaHHso pemoTpHpysomeft
s i a c i H , npsiHHMaa b o BHHMaHHe $aK i, hxo coctohx OHa H3 paga h o b h x pemeHHii.
3 t o Kacaexoa npesyie Boero onoco(5a reHepupoBaHHH enrHaaa HavHHaioqero 3anacb b p e r H c x p u p y j o q e f t nawaTH annapaxa.
THE LOGIC STATE ANALYZER WITH THE BUILT-IN 8080 MICROPROCESSOR
S u m m a r y
The p a p e r p r e s e n t s t h e main f e a t u r e s o f t h e ASL-1 l o g i c s t a t e a n a l y z e r w i t h t h e b u i l t - i n 8080 m i c r o p r o c e s s o r s y s t e m e s . T here a r e d e s c r i b e d in d e t a i l t h e f u n c t i o n s and p o s s i b l i t i e s o f t h e d a t a r e c o r d i n g c o n t r o l s y ste m s and t h e p o s s i b l e r e l a t i o n s h i p s between e v e n t s i n t h e t e s t e d sy ste m and t h e r e c o r d e d d a t a . Some p a r t s o f t h e a n a l y z e r - c o n t r o l u n i t , r e c o r d i n g memory and u s e r i n t e r f a c e o r e a l s o d e s c r i b e d .
