單片機微處理器的總線驅動
微處理器系統(tǒng)的基本結構如圖1所示。
圖1 微處理器系統(tǒng)的基本結構
對于微處理器，地址信號是輸出信號，它的作用是選擇存儲器或I/O接口的地址。當一個系統(tǒng)有較多的存儲器單元或I/O接口需要選擇時，需要地址信號提供較大的驅動能力，如所需的驅動能力大于微處理器的輸出能力時，應對地址信號加驅動電路。地址總線的驅動如圖2（a）所示，常用的器件有圖2（b）所示的74LS244，它是一個單方向的緩沖器，能提供12 mA的電流驅動能力。其使能控制端為-G，當-G= 0時，電路的輸出有效，當-G=1時電路的輸出為高阻態(tài)。
圖2 地址總線的驅動與驅動電路
數(shù)據(jù)總線上傳送的是指令和數(shù)據(jù)。在微處理器讀取指令時，在數(shù)據(jù)總線上傳送的是指令信息，指令從存儲指令的存儲器讀出，送入微處理器進行處理。對于微處理器，此時的數(shù)據(jù)總線是輸入信號。在讀取或輸出數(shù)據(jù)時，在數(shù)據(jù)總線上傳送的是數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將根據(jù)需要與存儲器或I/O接口交換。在讀取數(shù)據(jù)時，對于微處理器，此時的數(shù)據(jù)總線是輸入信號。在輸出數(shù)據(jù)時，對于微處理器，此時的數(shù)據(jù)總線是輸出信號。因此數(shù)據(jù)總線是雙向信號，根據(jù)讀寫控制信號，或讀指令控制信號能判斷其傳輸?shù)姆较颉?
很容易理解，當微處理器連接較多的存儲器或I/O接口電路時，需要它提供較大的負載電流，因此需要提供總線驅動電路。但當微處理器連接較少的存儲器或輸出接口電路，而這些電路與微處理器的距離較遠時，將有較大的電容負載，此時同樣需要總線驅動電路。與地址總線的驅動電路不同的是，數(shù)據(jù)總線必須采用圖3（a）所示的雙向驅動電路，常用的器件有圖3（b）所示的74LS245，與74LS244不同的是，它不但具有使能控制信號，還需方向控制信號。其使能控制端為-E，當-E= 0時，電路的輸出有效，當-E=1時電路的輸出為高阻態(tài)。DIR端決定傳送方向，當 DIR=0時信號從B端流向A端，而當DIR＝1時信號從A端流向B端。方向控制信號必須在讀有效時起作用，當此信號有效時將存儲器或I/O接口的數(shù)據(jù)送往微處理器。在寫信號有效時微處理器的數(shù)據(jù)送往存貯器或I/O接口。
圖3 數(shù)據(jù)總線的驅動與驅動電路
在使用雙向緩沖器74LS245時必須考慮使能端和方向端的連接方法，通常使能端應在存儲器或I/O接口被選中時起作用，而方向端則由讀信號控制。在未選中存儲器或I/O接口時雙向緩沖器輸出為高阻態(tài)，在選中存儲器或I/O接口時，如為讀信號有效，雙向緩沖器的輸出連接到數(shù)據(jù)總線上，將數(shù)據(jù)送往微處理器，而非讀信號時數(shù)據(jù)從微處理器送出。非讀信號有效包括了寫信號有效或時序的其他狀態(tài)，采用讀信號作為方向控制端避免了時序在其他狀態(tài)時雙向緩沖器的輸出連接到數(shù)據(jù)總線上而造成數(shù)據(jù)總線的沖突。
如采用圖33（c）的方法，用寫信號作為控制端，在寫信號有效時數(shù)據(jù)從微處理器輸出，在讀有效及時序的其他狀態(tài)時雙向緩沖器的輸出連接到數(shù)據(jù)總線上，而后者將造成數(shù)據(jù)總線沖突。
使能端的另一個連接方法是直接接低電平，此時無論地址是否有效，在發(fā)出讀信號時都會將雙向緩沖器的輸出連接到數(shù)據(jù)總線上。這種方式適用于微處理器只連接一個總線驅動器的場合；如系統(tǒng)總線連接了多個總線驅動器，或連接一個總線驅動器，又直接連接了部分存儲器或I/O接口時，則會造成數(shù)據(jù)總線沖突。
微處理器的控制信號提供了微處理器正常工作所需的系統(tǒng)時鐘信號和復位信號。還提供了控制存儲器或I/O接口的信號，包括了讀寫控制，存儲器與I/O接口的區(qū)分，中斷信號的處理，直接數(shù)據(jù)通道的處理。在這些信號的作用下微處理器能將數(shù)據(jù)送入存儲器或輸出接口，或者從存儲器或輸入接口讀入數(shù)據(jù)。
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-08
