К1810ВИ54

Программируемый таймер (ПТ) К1810ВИ54 предназначен для генерации времязадающих функций, программно-управляемых временных задержек с возможностью программного контроля их выполнения. Программируемые таймеры применяются в МПС, выполненных на базе МПК БИС К580, К1810, К1821, используемых н задачах управления и измерения в реальном масштабе времени с тактовой частотой до 8 МГц. Конструктивно эти ПТ совместимы с ПТ типа К580ВИ53, отличаются от них повышенным быстродействием и расширенными функциональными возможностями.

Структурная схема таймера ВИ54

Структурная схема программируемого таймера К1810ВИ54

Программируемый таймер К1810ВИ54 включает три независимых канала, каждый из которых может быть запрограммирован на работу в одном из шести режимов для двоичного или двоично-десятичного счета.

Структурная схема ПТ включает:

• буфер шины данных (ВD) и логические схемы управления чтением/записью
• дешифратор DS, с помощью которого выбирается один из трех каналов либо формируется признак загрузки управляющих слов или команд;
• три идентичных канала СОUNТ2-СОUNТО, реализующих запрограммированную функцию.

Каждый канал включает:

• 16-разрядныйбуферный регистр ОL, служащий для запоминания и хранения мгновенного значения счетчика СЕ, которое в любое время может быть записано командой Защелка или Чтение состояния канала. После выполнения этих команд содержимое ОL может быть считано в ЦП без остановки дальнейшего счета в регистре СЕ;
• 16-разрядный счетчик/таймер СЕ, работающий в режиме вычитания. Изменение содержимого СЕ осуществляется по срезу сигнала С1.К при ОАТА= I;
• 16-разрядный регистр констант пересчета СК, служащий для хранения констант пересчета. Содержимое СR. загружается в СЕ для счета в зависимости от запрограммированного режима;
• 8-разрядный регистр состояния канала RS, содержимое которого можно считывать в ЦП с помощью команды ЦВС - Чтение состояния канала. Со­держимое этого регистра является словом состояния канала.
• 8-разрядный регистр управляющего слова RSW, предназначенный для его хранения. Слово загружается в RSW командой ОUТ с адресом, формирующим на сходах АО. А1 код 11. Выбор конкретного канала осуществляется с помощью двух старших разрядов самого управляющего слова,

Схема управляющей логики канала СL осуществляет управление вхо­дом/выходом счетчика/таймера в зависимости от запрограммированного режима.

По правилам загрузки счетчика/таймера СЕ содержимым регистра СК все шесть режимов работы ПТ можно разделить на три группы.

1. Режимы 0, 4 - режимы однократного выполнения функций. Константы из СК передаются в СЕ по первому тактовому сигналу СLК при GАТА= = 1. С приходом последующих сигналов на входе СLK происходит уменьшение содержимого СЕ. Если во время счета на вход GАТА подать нуль, то это при­ведет к останову счета. Новый положительный сигнал на GАТА не вызывает перезагрузку счетчика/таймера, а только разрешает продолжение счета. По окончании счета выполнение действий заканчивается. При необходимости повторения функции требуется новое программирование-загрузка новой кон­станты.
2. Режимы 1,5 - режимы с перезапуском. Здесь характерна возможность повторения запрограммированных функций без нового перепрограммирования. Загруженная константа сохраняется в СК, а ее передача в СЕ осуществляется по фронту сигнала GАТА независимо от завершения счета.
3. Режимы 2, 3 - режимы автозагрузки. Загрузка СЕ содержимым СК осуществляется автоматически при выполнении условий счета (импульсный генератор и генератор меандра), поскольку это режимы с зацикливанием счета. Выход ОUТ открывается положительным сигналом на GАТА.

Назначение выводов

СS - выборка кристалла. Сигнал управляет входным буфером ВD. При СS=0 разрешается работа буфера.

RD - чтение. Сигнал КD=0 ориентирует входной буфер ВD на вывод. ПТ выдает информацию в ЦП.

WR - запись. Сигнал WR=0 ориентирует входной буфер ВD на ввод. ПТ принимает информацию от ЦП.

A0, А1 - адресные входы, по которым осуществляется адресация к одному из каналов:

• АО=А1 = 00 - адрес канала 0:
• АО=А1 = 01 - адрес канала 1:
• АО=А1 = 10 - адрес канала 2:
• АО=А1 = 11 - признак загрузки управляющего слова или команд.

СLK2-СLK0 - входы тактовых сигналов для управления счетчиком/таймером. Срез сигнала на входе СТ.К приводит к уменьшению содержимого счетчика/таймера СЕ на единицу.

GАТА2-GАТА0 - входы разрешения счета. При GАТА==1 разрешается выполнение функций; для некоторых режимов работы разрешается поступлении тактовых сигналов на вxод счетчика/таймера, для других (импульсный генератор и генератор меандра) открывается выходной буфер 0UT'.

OUТ2-OUТ0 - выходы счетчика/таймера.

Программирование

ПТ относится к классу функционально ориентированных программно управляемых интерфейсных БИС. поэтому перед началом Работы в него необходимо загрузить управляющее слово (УС) и константу пересчета. УС задает один из шести режимов работы, тип счета (двоичный или Двоично-десятичный), порядок загрузки и размерность (один или два байта) константы. Времяимпульсная функция формируется на выходе 01_1Т при GАTА=1, Формирование функции осуществляется с помощью счетчика-таймера CE, работающего в режиме вычитающего счетчика по срезу сигнала СLК.

Программист может опросить состояние каналов ПТ с помощью специальных команд Защелка (Чтение на лету) CLC или Чтение состояния канала (RBC). Эти команды позволяют, не прерывая счета, опросить состояния счета/таймера СЕ. Кроме того, команда КВС позволяет причитать содержимое регистра состояния канала, разряды которого несут информацию о запрограммированном режиме, состоянии выхода OUТ и флага "обновления".

Управляющее слово CW.

Управляющие слова загружаются в регистры RSW каналов ПТ по командам вывода, формирующим на входах ПТ коды АОА1 = 11, СS=0, WR=0, RD=1. Управляющие слова загружаются в тот канал ПТ, адрес которого указывается в самом формате УС, и сохраняются там во все время работы или до следующего програм­мирования. Загрузка УС должна предшествовать загрузке констант.

В формате УС можно выделить четыре функциональных поля: SС. RW, М, ВСD, с помощью которых задаются основные параметры работы канала.

Поле SC (разряды 07, 06) определяет адрес регистра RSW конкретного канала. Если в этом поле содержится код 11, то загружаемая информация, воспринимается ПТ как команда Чтение состояния канала (см. далее описание команды RВС),

Поле RW (разряды 05, 04) определяет размерность и порядок загрузки констант. Если в поле RW заданы коды 01 или II), то размер константы определен соответственно старшим или младшим байтом. Если в поле RW задан код 11. то размер константы два байта; сначала загружается младший байт. затем старший. Коли в поле RW задан код 00, то загружаемый байт воспринимается как команда Защелка (см. далее описание команды CLC).

Поле M (разряды 03 - 01) задает один из шести режимов работы канала:

режим 0 (000) - прерывание от таймера:

режим 1 (001) - программируемый ждущий мультивибратор;

режим 2 (Х10) - импульсный генератор частоты;

режим 3 (X11) - генератор импульсов со скважностью два:

режим 4 (100) - программно -запускаемый одновибратор;

режим 5 (101) - аппаратно -запускаемый одновибратор. В режимах 2. 3 разряд 133 может принимать любое значение.

Поле BCD (разряд 00) определяет тип счета. При 00=0 константа дается в двоичном коде и может принимать значения в диапазоне 0-65536 При 00= 1 константа задается в двоично-десятичном коде в диапазоне 0-9999

После загрузки УС необходимо загрузить в каналы константы пересчета.

Константа пересчета загружается в ПТ также по командам вывода, но с адресом. формирующим на входах А0, А1 код соотвествующего канала (00, 01. 10). Константа может быть задана байтом или 16-разрядным словом (как это определено полем RW управляющего слова) и представлена двоичным или двоично-десятичным кодом (как определено полем ВСD). Порядок загрузки каналов управляющими словами и константа­ми строго определен. Возможны два варианта.

Первый предполагает загрузку а любой последовательности сначала всех УС, затем констант пересчета. Вто­рой предполагает загрузку управляющего слова для любого канала, а затем константы пересчета для этого же канала.

Общими и обязательными требованиями для загрузки УС и констант являются следующие:

1) загрузка УС должна опережать загрузку константы:

2) Загрузка констант всегда должна выполняться до конца, как определено разрядами RW1 RW0 в формате УС.

Режимы работы

Режим 0 - прерывание от таймера

Временная диаграмма работы таймера в режиме 0​

Режим 0 - прерывание от таймера - низкий уровень сигнала на выводе OUT устанавливается сразу же после загрузки УС. Загрузка константы не оказывает влияния на этот выход. Счет разрешается положительным сигналом на входе GATA. Изменение счетчика/таймера CE осуществляется по срезу сигнала CLK, причем по первому тактовому сигналу происходит загрузка CE константой из CR, и только второй тактовый сигнал принимает участие в счете. После отсчета загруженного числа устанавливается сигнал OUT=1. Таким образом, сигнал OUT=0 удерживается на время N+1 тактовых периодов,где N - загружается константа.

Если во время счета снять сигнал GATA, то счет приостанавливается, содержимое счетчика/таймера сохраняется. Новый положительный сигнал на входе GATA вызывает продолжение счета без перегрузки CE содержимым CR. Загрузка новой константы во время счета приводит: при записи младшего байта - к остановке текущего счета , а при записи старшего - к запуске нового цикла счета, контроль счетчика в этом режиме возможен только после хотя бы одного цикла счета.

Режим 1 - программируемый ждущий мультивибратор

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 1​

В режиме 1 на выходе OUT формируется сигнал низкого уровня длительностью T= Tclk * N, где Tclk- период тактовых импульсов; N - константа. На выходе OUT по положительному фронту сигнала GATA устанавливается нулевой сигнал, который изменяется после окончания счета. Режим 1 является режимом с перезапуском. По каждому фронту сигнала на выходе GATA регистр СЕ перезагружается содержимым CR. Это означает , что однажды загруженная константа участвует в счете всякий раз по фронту сигнала GATA, причем по фронту первого сигнала GATA флаг обновления устанавливается в ноль.Если во время счета в ПТ загружается новая константа, то она устанавливает флаг обновления в единицу, но не влияет на текущий счет. Новый счет начинается только по фронту следующего сигнала GATA. Выполнение команд СLC и RBC возможно после выполнения хотя бы одного цикла счета.

Режим 2 - импульсный генератор частоты

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 2​

В режиме 2 канал работает как делитель входной частоты Fclk на N. Сразу после загрузки УС на выходе OUT устанавливается единичный сигнал. При GATA =1 на выходе OUT с частотой Fclk/N устанавливается нулевой сигнал на время одного периода CLK.

Режим 2 является режимом автозагрузки, т.е. после окончания цикла счета СЕ автоматически перезагружается и счет повторяется. Перезагрузка канала новой константы не влияет на текущий счет новый счет начинается по окончанию предыдущего. При GATA=0 на выходе OUT устанавливается напряжение высокого уровня и счет останавливается. При сигнале GATA=1 счет продолжается, что позволяет синхронизировать работу канала с внешним событиями. Выполнения команд CLC и RBC возможно для этого режима после окончания двух циклов счета.

Режим 3 - генератор импульсов со скважностью два

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 3​

Режим 3 аналогичен режиму 2, за тем исключением, что на выходе OUT формируются импульсы с длительностью полупериодов, равной (N/2)*Tclk при четных N;((N+1)/2)*Tclk для положительных и ((N-1)/2)*Tclk для отрицательных полупериодов при нечетных N.

Этот режим является режимом с автозагрузкой, т е .перезагрузка СЕ константой из CR выполняется автоматически после окончания цикла счета . Перезагрузка константы во время счета не влияет на текущий счет, новый счет начинается по окончании предыдущего.Снятие сигнала GATA приостанавливает счет, устанавливает его продолжает цикл счета. В этом режиме канал может работать с константой больше трех. Выполнения команд CLC и RBC возможно только после двух циклов.

Режим 4 - программно-запускаемый одновибратор

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 4​

Режим 4 - программно-запускаемого одновибратора - по окончании отсчета, загруженного в счетчик/таймер, на выходе OUT устанавливается нулевой сигнал на время одного периода сигнала CLK. Высокий уровень сигнала на выходе OUT устанавливается сразу же после загрузки УС. Сигнал высокого уровня на входе GATA разрушает счет, причем первым тактовым сигналом происходит загрузка счетчика/таймера СЕ константой из CR, а второй тактовый сигнал начинает счет. Таким образом, сигнал длительностью, равной периоду тактовой частоты, устанавливается на выходе OUT через N+1 тактовых периодов.

Если во время счета снимается сигнал GATA, то счет приостанавливается, текущее значение CE счетчик/таймер сохраняется. Новый положительный сигнал на GATA вызывает продолжения счета приводит: при записи младшего байта к остановке текущего счета, а при записи старшего - к запуску нового цикла.Выполнение команд CLC и RBC возможно только после окончания одного цикла счета.

Режим 5 - аппаратно-запускаемый одновибратор

Временная диаграмма работы ПТ в режиме 5​

Режим 5 - аппаратно-запускаемого одновибратора - аналогичен режиму 4 по способу формирования сигнала на входе OUT и режиму 1 по действию сигнала GATA. На входе OUT устанавливается сигнал нулевого уровня на время одного периода CLK после отсчета загруженной в СЕ константы. Загрузка в СЕ константы из СR осуществляется по фронту сигнала GATA. Из этого следует, что по фронту GATA происходит новая загрузка CE из CR, причем первый фронт GATA устанавливает флаг обновления в нуль.

Если во время счета в канал загружается новая константа, то эта операция устанавливает флаг обновления в единицу, но не влияет на текущий счет. Новый счет начинается только по фронту GATA. Выполнения команд CLC и RBC возможно после выполнения хотя бы одного счета.

Параметры