Микроэвм

(57) Изобретение отной технике и можетсредство автоматиэа сится к вычислительыть использовано как ии при ограниченном АНИЕ ИЗОБРЕКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Институт прикладной физики АН СССР (72) В,Ю,Балакирев(56) Щелкунов Н.Н., Дианов А,А, Одноплатный 16-разрядный микроконтроллер общего назначения, - Микропроцессорные средства и системы, 1987; М 1, с.77-83.Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры, Инженерные решения. М Радио и связь, 1986, с,171,Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано как средство автоматизации при ограниченном энергопотреблении в случаях, не требующих высокого быстродействия запросов на обслуживание.Цель изобретения - снижение. энергопотребления микроЭВМ за счет использования векторных прерываний для включения и выключения питания микро- . ЭВМ, что позволяет создать такие условия эксплуатации микроЭВМ, при которых она потребляет энергию лишь в течение времени, необходимого для выполнения задачи.На чертеже представлена функциональная схема микроЭВМ,МикроЭВМ содержит процессор 1, блок 2 постоянной памяти, блок 3 оперативной энергопотреблении в случаях, не требующих высокого быстродействия запросов на обслуживание. Целью изобретения является снижение энергопотребления микро- ЭВМ за счет использования векторных прерываний для включения и выключения питания микроЭВМ, что позволяет создать такие условия эксплуатации микроЭВМ, при которых она потребляет энергию лишь в течение времейи, необходимого для выполнения задачи. Для этого микроЭВМ содержит процессор, блок постоянной памяти, блок оперативной памяти, контроллер шины, порты ввода, порты вывода, контроллер прерываний, источник питающего напряжения, схему совпадения, триггер, ) элемент ИЛИ и два ключа. 1 з.п, ф-лы, 1 ил,йамяти, контроллер 4 шины, порты 5 ввода, порты 6 вывода, контроллер 7 прерываний, источник 8 питающего напряжения, выход которого подключен к входам питающего напряжения блока 3 оперативной памяти, портов 6 вывода и к первому входу 9 питающего напряжения контроллера 7 прерываний, При этом входы 10 данных контроллера 7 прерываний подключены к шине 11 данных, вход 12 разрешения сброса запросов контроллера 7 прерываний соединен с первым выходом 13 контроллера 4 шины, входы адреса портов 5 ввода подключены к младшим разрядам 14 шины 15 адреса, входы адреса блока 2 постоянной памяти соединены с шиной 15 адреса, выходы данных блока 2 постоянной памяти соединены с шиной 11 данных, вход выборки блока 2 постояннойпамяти соединен с вторым выходом 16 кон- мультиплексора 35 подключен к входу 12троллера 4 шины, входы адресаблокаЗопе- разрешения сброса запросов прерыванийративной памяти соединены с шиной 15 контроллера 7 прерываний. Входы данныхадреса, входы-выходы данныоды данных блока 3 опе- мультиплексора 35 подключены к входамративной памяти соединоединены с шиной 11 5 данных контроллег а 7 прерываний, выходыданных, вход вы орки, вх 17 выборки блока 3 оператив- данных мультиплексора 35 подключены соной памяти подключен к третьему выходу . ответственно к входам сброса и триггеровконтроллера 4 шины, входы адреса которого 36, прямые выходы которых подключены со подключены к шине адреса, входы данныхответственно к входам элемента 38 ИЛИ,портов вывода соединеныа соединены с шиной 11 дан выход которого является выходом 31 запроных, входы 18 выборки портов 6 вывода под- са прерывания контроллера 7 прерываний.ключены к четвертому выходу контроллера Инверсные выходы и триггеров 36 подклю 4 шины, МикроЭВМ содержит также схему цены к инверсным входам шифратора 37,19 совпадения, триггер 20, элемент 21 ИЛИ, выход шифратора 37 является выходом 28первый и второй ключи 22, 23 соответствен адреса вектррапрерывания контроллерано. Управляющий вход первого ключа 22 прерываний, Входы питающего напряже-подключен к выходу 24 разрешения преры- ния элемента 38 ИЛИ, и триггеров 36, мульвания процессора, выхо1 1 ходы первого ключа типлексора 36 подключены к первому входу22 подключены к входам адреса портов 5 9 питающего напряжения контроллера 7ввода, информационный вход первого клю прерываний, Вход питающего напряженияча 22 подключен к шине нулевого потенци- шифратора 37 подключен к второму входуала. Первый, второи, третий в. П ретий входы схемы 19 34 питающего напряжения контроллерасовпадения подключены соответственно к прерываний,выходам 25 состояния процессора 1, четвертый вход схемы 19 совпадения подключен к 25 МикроЭВМ работает следующим обравыходу 26 тактовой частоты процессора 1. зом,Выход схемы 19 совпадения подключен к При включении источника 8 питающеговходу 27 запроса прерывания контроллера напряжения под его действием оказывают 7 прерываний, выход 28 адреса вектора пре- ся блок 3 оперативнойпамяти, порты 6 вырывания контроллера 7 прерываний под вода, триггер 20 и некоторые схемыдам адреса вектора контроллера 7 прерываний: мультиплексорм нт 38прерывания портов 5 ввода, Вход 29 разре, группа из и триггеров 36 и элементшения ввода портов 5 ввода подключен к ИЛИ, Перечислейные элементы контроллевыходу элемента 21 ИЛИ, первый вход эле- ра 7 прерываний поддерживают дежурныймента 21 ИЛИ подключен к пятому выходу 35 режим работы микроЭВМ, при котором по 30 контроллера 4 шины, второй вход эле- требляется от источника 8 питающего намента 21 ИЛИ подключен к выходу 24 раз- пряжения минимум энергии, При27решения прерывания процессора 1. Выход, воздействии сигнала на один из входов31 запроса прерываний контроллера 7 пре- запроса прерывания (например, с клавиатурываний подключен к входу синхронизации 40 ры консоли) соответствующий триггер изтриггера 20 и входу 32 запроса прерываний группы и триггеров 36 устанавливается впроцессора 1, Вход сброса триггера 20 под- единичное состояние, Состояние каждогоключен к шестому выходу 33 контроллера 4триггера 36 фиксируется входами элементашины, прямой выход триггера 20 подключен 38 или контроллера 7 прерываний, на выхок управляющ мправляющему входу второго ключа 23, 45 де 31 которого появляется положительныйинформационный вход которого подклЮчен сигнал, включающий триггер 20 и воздейк выходу источника 8 питающего напряже- ствующий на вход 32 запроса прерыванияния, а выход - к входам питающего напря- процессора 1, На выходе триггера 20 устажения процессора 1, схемы 19 совпадения, навливается положительный сигнал, по коблока 2 постоянной памяти, контроллера 4 50 торому замыкается второй ключ 23,шины, портов 5 ввода, элемента 21 ИЛИ и коммутирующий временное питающее навторому входу 34 питающего напряжения пряжение, На выходе ключа 23 появляетсяконтроллера 7 прерываний. Выходисточни- питающее напряжение, которое подаетсяка 8 питающего напряжения подключен к на процессор 1, блок 2 постоянной памяти,входу питающего напряжения триггера 20. 55 контРоллер 4 шины, порты 5 ввода, схему 19Контроллер 7 прерываний содержит совпадения и шифратор 37 контроллера 7мультиплексор 35, группу из и триггеров 36, прерываний, Процессор 1, последовательногде и - число зарезервированных аппарат- выбирая команды из блока 2 постояннойных прерываний процессора 1, шифратор памяти, проходит процесс инициализации37 и элемент 38 ИЛИ. Управляющий вход и, достигая выполнения команды разреше5 10 15 20 25 30 35 40 контроллера. шины, входы адреса портов45 ввода подключены к младшим разрядам ши 50 55 ния прерывания, начинает реагировать на прерывание, пришедшее с выхода 31 элемента 38 ИЛИ контроллера 7 прерываний, Сигнал с выхода 24 разрешения прерывания процессора 1 приходит на первый ключ 22, который открывается и замыкает на земляной потенциал входы адреса портов 5 ввода, тем самым устанавливая порт с адре- сомФФФ Н, Сигналы с инверсных выходов триггеров 36 контроллера 7 прерываний поступают на инверсные входы шифратора 37 контроллера 7 прерываний, на выходе 28 которого появляется преобразованный из десятичного в двоичный код, поступающий на вход порта 5 ввода, отведенный для прерываний с адресомМН, Этот код представляет собой адрес вектора прерываний, который с приходом с выхода 24 сигнала разрешения прерывания через элемент 21 ИЛИ на вход 29 разрешения ввода портов 5 ввода передается по шине 11 данных в процессор 1, Таким образом, получив информацию о прерывании, процессор 1 уходит на выполнение программы, соответствующей вызванному прерыванию, которая в нужное время через мультиплексор 35 контроллера 7 прерываний сбрасывает ненужные ей триггеры 36 контроллера 7 прерываний, Для этого на шине 11 данных устанавливается соответс вующий код, и с приходом сигнала по линии 13 разрешения сброса запросов на прерывание этот код с выходом мультиплексора 35 контроллера 7 прерываний поступает на входы сброса группы и триггеров Зб, Окончив выполнение программы обслуживания прерывания, процессор 1 выполняет команду. останова, которая распознается схемой 19 совпадения по трем выходам 25 состояния процессора 1 и выходе 26 тактовой частоты процессора 1. При этом на выходе схемы 19 совпадения возникает положительный импульс, который устанавливает по соответствующей ли- . нии запроса прерывания соответствующийтриггер из и триггеров 36 контроллера 7 прерываний, на выходе 31 элемента 38 ИЛИ контроллера 7 прерываний возникает сигнал прерывания, на который опять должен реагировать процессор 1. Процесс ввода адреса прерывания повторяется аналогичным образом, Отрабатывая прерывание по команде останова, процессор 1 формирует в блоке 3 оперативной памяти таблицу значений текущего состояния своих внутренних регистров, которые были в момент останова процессора 1, чтобы при следующей инициализации восстановить их, опять сбрасывает уже рассмотренным способом триггеры 36 контроллера 7 прерываний и по выходному сигналу 33 управления разрешения сброса триггера 20 устаналливзет триггер 20 в нулевое состояние. На выходе триггера 20 появляетсясигнал нуля, второй ключ 23 размыкается, и с его выхода снимается временное питающее напряжение, обесточиеая тем самым устройства, которые не являются энергозависимыми (процессор 1, блок 2 оперативной памяти, контроллер 4 шины, схема 19 совпадения, порты 5 ввода, элемент 21 ИЛИ. шифратор 37 контроллера 7 прерываний).Для реализации функционирования аппаратных средств, позволяющих выполнять режим понижения энергопотребления мик- роЭВМ, необходимо соответственное программное обеспечение, которое бы своим алгоритмом поддерживало этот способ экономии энергопотребления,Введение таких аппаратных средств в микроЭВМ, как схема 19 совпадения, которая может быть выполнена вызывающей прерывание по команде останова, позволяет применять существующее программное обеспечение, не прибегая к его адаптации под архитектуру микроЭВМ, что является преимуществом изобретения, поскольку большинство программ в точке ожидания внешних событий использует именно команду останова,Формула изобретения 1, МикроЭВМ, содержащая процессор, блок постоянной памяти, блок оперативной памяти, контроллер шины, порты ввода, порты вывода, контроллер прерываний, источник питающего напряжения, выход которого подключен к входам питающего напряжения блока оперативной памяти, портов вывода и к первому входу питающего напряжения контроллера прерываний,входы данных контроллера прерываний подключены к шине данных, вход разрешения сброса запросов контроллера прерываний соединен с первым выходом ны адреса, входы адреса блока постоянной памяти соединены с шиной адреса, выходы данных блока постоянной памяти соединены с шиной данных, вход выборки блока постоянной памяти соединен с вторым выходом контроллера шины, входы адреса блока оперативной памяти соединены с шиной адреса, входы - выходы данных блока оперативной памяти соединены с шиной данных, вход выборки блока оперативной памяти подключен к третьему выходу контроллера шины, входы адреса которого подключены к шине адреса, входы данных портов вывода соединены с шиной данных, входы выборки портов вывода подключенык четвертому выходу коду контроллера шины о т- питающего напряжения процессора, схемы личающаяся тем,чт,тем, что с целью снижения совпадения, блока постоянной памяти, конб ения в нее введены схема троллера шины, портов ввода, элемента совпадения, триггер, элемент ИЛИ, первый ИЛИ и к второму входу питающего напряжеи второй ключи, управляющий вход первого 5 ния контроллера прерываний, выход источключа подключен к выходу разрешения пре- ника питающего напряжения подключен к рывания процессора, выходы первого клю- входу питающего напряжения триггера, ча подключены к входам адреса портов 2, МикроЭВМ по п,1, о т л и ч а ю щ а яввода, информационный вход первого клю- с я тем, что контроллер прерываний содерча подключен к шине нулевого потенциала 10 жит мультиплексор, группу из и триггеров, первый, второи, третий, третий входы схемы совпа- . где и - число зарезервированных апдаратдения подключены соответственно к выхо- ных прерываний процессора, шифратор и дам состояния процессора, четвертый вход элемент ИЛИ, при этом, управляющий вход схемы совпадения подключен к выходу так- мультиплексора подключен к входу разретовой частоты процессора, выход схемы 15 шения сброса запросов прерываний конт-. совпаденияподключенквходузапросапре- роллера прерываний, входы данных рывания контроллера прерываний, выход мультиплексора подключены к входам данадреса вектора прерываний контроллера ных контроллера прерываний, выходы данпрерываний подключен к входам адреса ных мультиплексора подключены вектора прерывания портов ввода, входы 20 соответственно, к входам сброса и триггеразрешения ввода портов ввода подключе- ров, прямые выходы которых подключены, ны к выходу элемента ИЛИ, первый вход . соответственноквходамэлемента ИЛИ, выэлемента ИЛИ подключен к пятому выходу. ход которого является выходом запроса контроллера шины, второй вход элемента прерываний контроллера прерываний, ин- ИЛИ подключен к выходу разрешения пре версные вйходы и триггеров подключены к рывания процессора, выход запроса преры- инверсным входам шифратора, выход шифваний контроллера прерываний подключен ратора является выходом адреса вектораронизации триггера и к входу прерывания контроллера прерываний, вхозапроса прерываний процессора, вход ды питающего напряжения элемента ИЛ сброса триггера подключен к шестому выхо и дополнительных триггеров, мультиплекду контроллера шины, прямой выход тригге- сор подключены к первому входу питающера подключен к управляющему входу го напряжения контроллера прерываний, второго ключа, информационный вход кото- вход питающего напряжения шифратора рого подключен к выходу источника питаю- подключен к второму входу питающего нащего напряжения; а выход - к входам 35 пряжения контроллера прерываний,181710 1 Составитель В,БалакиревТехред М.Моргентал Корректор О,Гус Редактор Т,Ивано и ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г; Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 1723 ВНИИПИ Госуда Тиражвенного комитета и113035, Москва, ЖПодп зобретениям и о Раушская наб., 4