某型计算输出机试验台的设计


0 引言
计算输出机试验台在现有的通用计算机的基础上,利用它的ISA扩展槽,进行了电路的设计。同时进行了相应的软件调试,来模拟计算主机。
试验台的主要功能是给计算输出机送出所需角速度α1、β1、α2、β2、α3、β3等数字信号,同时能对输出机进行各项检查以及各个模拟电压量在工作范围内进行平稳性检测。

1 设计原理
任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接,那么连线将会错综复杂,甚至难以实现。为了简化硬件电路设计、简化系统结构,常用一组线路,配置以适当的接口电路,与各部件和外围设备连接,这组共用的连接线路被称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充,尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连;而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互连;外部总线则是微机和外部设备之间的总线,微机作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息与数据交换,它用于设备一级的互连。
另外,从广义上说,计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信,相应的通信总线被称为并行总线和串行总线。并行通信速度快、实时性好,但由于占用的口线多,不适于小型化产品;而串行通信速率虽低,但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加简易、方便、灵活。串行通信一般可分为异步模式和同步模式。随着微电子技术和计算机技术的发展,总线技术也在不断地发展和完善,而使计算机总线技术种类繁多,各具特色。系统ISA(industrial standard architecture)总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准,所以也叫AT总线。它是对XT总线的扩展,以适应8/16位数据总线要求。它在80286至80486时代应用非常广泛,以至于现在奔腾机中还保留有ISA总线插槽。ISA总线有98只引脚。

2 硬件设计
设计内容包括接口电路设计,标志逻辑电路设计,定时计数电路设计。
该电路由静态存储器HM6264,总线接受器74HCT244,总线收发器74HCT245,差分驱动芯片96F174、96F175,锁存器74HCT373,可编程逻辑门阵列GAL20V8,可编程定时计数器8253组成。
2.1 接口电路设计
存储器选择静态存储器HM6264,容量8 K字节,数据宽度8位,占用地址线13根、数据线8根、控制总线2根、地址译码1根信号线。
设计原理的要求,选择具备输出三态信号的输出器,作为与存储器6264的接口芯片。主控制的接口芯片选用总线接受器74HCT244,总线收发器74HCT245,根据总体设计的要求,输出控制与共享存储器采用差分总线的方式来连接,芯片选用具备三态输出的差分驱动芯片96F174、96F175将数据线、地址线、控制信号等接至6264(见图1)。

某型计算输出机试验台的设计

2.2 标志逻辑电路设计
通用阵列逻辑GAL(GenerIC Array Logic)是采用先进的E2CoMC工艺制造的大规模专用数字集成电路,是专用集成电路ASIC的一个重要开支。GAL器件具有高速、低耗、用户可反复编程及结构灵活等特点,是一种新型的数字逻辑器件。

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