STEbus - STEbus

Процессор STEbus 68008
Процессор STEbus 8088
Процессор STEbus Z80 и FDC
Процессор STEbus 68B09E
Процессор STEbus 80C188
Процессор STEbus 68000
Процессор STEbus Z280
Плата STEbus VGA и LCD

В STEbus (также называемый Шина IEEE-1000[1]) является непатентованным, независимым от процессора, компьютерный автобус с 8 строками данных и 20 адресными строками. Это было популярно для системы промышленного управления в конце 1980-х - начале 1990-х годов, прежде чем на этом рынке доминировали вездесущие IBM PC.

Он остается хорошо продуманным стандартом. Хотя он больше не является конкурентоспособным на своем первоначальном рынке, он является правильным выбором для любителей, желающих сделать компьютерные системы для домашнего приготовления. В Z80 и, вероятно, CMOS 65C02 было бы хорошими процессорами использовать. Стандартизованная шина позволит любителям взаимодействовать с конструкциями друг друга.

Происхождение

Основная статья: автобус (вычисления) § История

В начале 1980-х было много запатентованных шинных систем, каждая из которых имела свои сильные и слабые стороны. Большинство из них выросли в специальной манере, как правило, на конкретном микропроцессоре. В Автобус С-100 основан на Intel 8080 сигналы, Автобус STD вокруг Z80 сигналы, Автобус SS-50 вокруг Motorola 6800, а Автобус G64 вокруг 68000 сигналы.

Это затрудняло взаимодействие с другими процессорами. Обновление до более мощного процессора слегка изменило бы тайминги, а временные ограничения не всегда были четко определены. Не было никаких электрических параметров и физических размеров. Обычно они использовали краевые соединители для автобусов, которые были уязвимы для грязи и вибрации.

В VMEbus предоставили качественное решение для высокопроизводительных 16 бит процессоры, использующие надежные DIN 41612 разъемы и хорошо определенные Еврокарта размеры досок и стоечные системы. Однако это было слишком дорого, если приложению требовалось лишь небольшое 8 бит процессор.

В середине 1980-х годов стандарт STEbus решил эти проблемы, указав то, что больше похоже на VMEbus упрощено для 8-битных процессоров. Сигналы шины являются достаточно общими, поэтому с ними легко взаимодействовать 8-битные процессоры. Размер доски обычно был одинарный. Еврокарта (100 мм x 160 мм), но допускается также использование досок двойной высоты (233 x 160 мм).[2]Последний расположил шинный соединитель так, чтобы его можно было аккуратно объединить с системами VME-bus.

Рабочая группа IEEE P1000 изначально рассматривала возможность просто перепечатать Автобус STD, заменив крайний разъем карты на разъем DIN41612. Но они решили создать совершенно новую высокопроизводительную 8-битную шину. Они решили сделать шину более похожей на VMEbus и Futurebus Шина STEbus была разработана так, чтобы быть независимой от производителя, процессора и иметь возможность использования нескольких мастеров.[3]

Зрелость

В свое время STEbus был очень успешным. Он получил официальный стандарт IEEE 1000-1987.

Многие процессоры были доступны на картах STEbus по разной цене и производительности. 8031, 8085, 8088, 80188; Национальный полупроводник 32008 и32016; Motorola 6809,68000, и 68008; Зилог Z80 и Z280; Hitachi HD64180; и Инмос Транспьютер.[3]

STEbus разработан для 8 бит микропроцессоры. процессоры, которые обычно используют более широкую шину данных (16 бит и т. д.) может использовать STEbus, если процессор может обрабатывать данные в байтовых блоках, давая ведомому устройству столько времени, сколько ему необходимо для ответа.[1]

STEbus поддерживает процессоры от популярного Z80, 6809, до мощного 68020. Единственным популярным микроконтроллером, который заметно отсутствовал, был 6502, потому что он, естественно, не поддерживал состояния ожидания во время записи. CMOS 65C02 не имеет этого недостатка, но встречается реже и дороже, чем NMOS 6502 и Z80. Модель 6809 использовала цикл растяжки.

Периферийные платы включали макетные платы, контроллеры дисков, видеокарты, последовательный ввод / вывод, аналоговый и цифровой ввод / вывод. STEbus достиг своей цели по обеспечению стоечный система достаточно прочная для промышленного использования, с легко заменяемыми платами и независимостью от процессора.[4]

Исследователи описывают системы STEbus как надежные, адаптируемые и экономичные.[5]

Отклонить

Рынок STEbus начал сокращаться по мере того, как IBM PC превратился в промышленные системы управления. Покупатели выбрали продукты на базе ПК, поскольку база программного обеспечения была больше и дешевле. Больше программистов были знакомы с ПК, и им не пришлось изучать новые системы.

Стоимость памяти упала, поэтому было меньше причин для расширения памяти на основе шины, когда на плате процессора могло быть много памяти.

Таким образом, несмотря на недостатки, производители создали системы промышленных ПК и в конечном итоге отказались от других шинных систем.

В дальнейшем системы ПК избавились от необходимости в каркасах для карт и объединительных плат, перейдя на PC104 формат, в котором доски складываются друг на друга. Хотя PC104 не так хорошо разработан, как STEbus, он достаточно хорош для многих приложений.

Основные производители с его пикового периода теперь поддерживают STEbus в основном ради доброй воли со старыми клиентами, которые купили у них много продукции.

По состоянию на 2013 год некоторые производители по-прежнему поддерживают STEbus, G64, Multibus II и другие устаревшие шинные системы.[6]

IEEE отозвал стандарт не из-за каких-либо ошибок, а потому, что он уже недостаточно активен для обновления.

Физический формат

3U Еврокарта - Самым распространенным размером была еврокарта 100 х 160 мм.

6U Еврокарта - Редко, иногда используется в гибридных платах VMEbus

Коннектор

DIN 41612, ряды а и с, шаг 0,1 дюйма.

Гибридные платы VME / STE имеют шины STEbus и VMEbus, совместно использующие разъем VME P2, сигналы VME в строке b. По этой причине платы STEbus не могут использовать строку b для каких-либо целей.

Распиновка

Распиновка STEbus
Видно заглядывание в разъем объединительной платы
числоимяа б вимя
1GNDо + оGND
2+ 5Во + о+ 5В
3D0о + оD1
4D2о + оD3
5D4о + оD5
6D6о + оD7
7A0о + оGND
8A2о + оA1
9A4о + оA3
10A6о + оA5
11A8о + оA7
12A10о + оA9
13A12о + оA11
14A14о + оA13
15A16о + оA15
16A18о + оA17
17CM0о + оA19
18CM2о + оCM1
19ADRSTB *о + оGND
20ДАТАК *о + оDATSTB *
21TRFERR *о + оGND
22ATNRQ0 *о + оSYSRST *
23ATNRQ2 *о + оATNRQ1 *
24ATNRQ4 *о + оATNRQ3 *
25ATNRQ6 *о + оATNRQ5 *
26GNDо + оATNRQ7 *
27BUSRQ0 *о + оBUSRQ1 *
28БУСАК0 *о + оБУСАК1 *
29SYSCLKо + оVSTBY
30-12Во + о+ 12В
31+ 5Во + о+ 5В
32GNDо + оGND

Активные низкие сигналы отмечены звездочкой.

GND:Основание опорного напряжения

+ 5В:Сила самой логики.

+ 12В и -12В:В первую очередь полезно для буферного питания RS232. Источник +12 В использовался для программирования генераторов напряжения. Оба могут использоваться в аналоговых схемах, но учтите, что это в основном шины питания для цифровых схем, и поэтому они часто имеют цифровой шум. Для аналоговой схемы рекомендуется некоторая развязка или местное регулирование.

VSTBY:Резервное напряжение. Необязательный. Эта линия зарезервирована для подачи резервного напряжения батареи на платы, которые его питают или потребляют. Батарея NiCad 3,6 В является обычным источником. Спецификация STEbus не жестко определяет, откуда это должно быть получено.

На практике это означает, что большинство плат, требующих резервного питания, как правило, работают осторожно и имеют на борту аккумулятор, часто со связью, позволяющей ему подавать или принимать питание от VSTBY. Следовательно, в вашей системе может оказаться больше батарей, чем вам нужно, и тогда вы должны позаботиться о том, чтобы VSTBY питалось не более чем одной батареей.

D0 ... 7:Шина данных. Его ширина составляет всего 8 бит, но большинство периферийных устройств ввода / вывода или отображаемой памяти ориентированы на байты.

A0 ... 19:Адресная шина. Это позволяет адресовать до 1 МБ памяти. Современные технологии таковы, что процессор, требующий большого количества памяти, имеет это на плате процессора, поэтому это не является большим ограничением. Пространство ввода-вывода ограничено до 4 КБ, чтобы упростить декодирование адреса ввода-вывода до практического уровня. Один 74LS688 на каждой подчиненной плате может декодировать A11 ... A4, чтобы найти подчиненные платы ввода-вывода по любому адресу ввода-вывода с 16-байтовым выравниванием.[1][7]Обычно 8 маленьких прыгуны или один блок из 8 DIP-переключатели или два шестнадцатеричных с двоичным кодом поворотные переключатели используются для присвоения каждой ведомой плате ввода / вывода уникального адреса.[1]

CM0 ... 2:Модификаторы команд. Они указывают на характер цикла передачи данных.

Модификаторы команд
СМ
2 1 0		Функция
1 1 1читатьобъем памяти
1 1 0записывать
1 0 1читатьВвод / вывод
1 0 0записывать
0 1 1сознавать
0 1 0зарезервированный
0 0 1
0 0 0

Простая процессорная плата может игнорировать состояние подтверждения и управлять CM2 на высоком уровне для всего доступа к шине, управлять CM1 из сигнала памяти / not_IO и CM0 из сигнала чтения / not_write.

ATNRQ0 ... 7 *:Запросы на внимание. Они зарезервированы для плат, чтобы сигнализировать о внимании процессора, термин, который охватывает прерывания и прямой доступ к памяти (DMA). Мудрый выбор сигнала не делает эти строки конкретными типами, такими как маскируемые прерывания, немаскируемые прерывания или DMA.

Количество запросов на внимание отражает предполагаемую роль STEbus в системах управления в реальном времени. Восемь строк могут быть закодированы по приоритету в три бита, и это достаточно практичное количество строк для обработки.

BUSRQ0 ... 1 * и BUSAK0 ... 1 *:Запросы на шину и подтверждение автобуса. Необязательный. Используется системами с несколькими ведущими.

Количество запросов на внимание отражает то, что STEbus стремится быть простым. Системы с одним главным устройством являются нормой, но эти сигналы позволяют системам иметь вторичные мастера шины, если это необходимо.

DATSTB *:Строб данных. Это основной сигнал в циклах передачи данных.

ДАТАК *:Подтверждение данных. Подчиненное устройство подаст этот сигнал, когда подтвердит безопасное завершение передачи данных через STEbus. Это позволяет системам STEbus использовать сменные карты с широким диапазоном скоростей, что является улучшением по сравнению с более ранними шинными системами, которые требовали, чтобы все работало со скоростью самого медленного устройства.

TRFERR *:Ошибка передачи. Подчиненное устройство подаст этот сигнал при подтверждении ошибочного завершения передачи данных через STEbus.

ADRSTB *:Адресный строб. Этот сигнал указывает, что адресная шина действительна. Первоначально это имело практическое применение в платах DRAM, которые могли начинать стробирование адресных линий в микросхемах DRAM до того, как шина данных была готова. Позже была утверждена спецификация STEbus, в которой говорилось, что ведомым устройствам не разрешается начинать передачу, пока DATSTB * не будет готов, поэтому ADRSTB * стал довольно избыточным. В настоящее время ведущие устройства STEbus могут просто генерировать DATSTB * и ADRSTB * из одного и того же логического сигнала. Подчиненные устройства просто отмечают, когда DATSTB * действителен (поскольку определение шины требует, чтобы адрес также был действителен одновременно с данными. ADRSTB * также позволяет мастеру шины сохранять право собственности на шину во время неделимых циклов чтения-изменения-записи , оставаясь активным в течение двух импульсов DATSTB *. Последовательность совпадает с последовательностью шины 68008. Другим ЦП может потребоваться дополнительная логика для создания циклов чтения-изменения-записи.

SYSCLK:Системные часы. Зафиксировано на 16 МГц. 50% рабочий цикл.

SYSRST *:Сброс системы.[8]

Объединительная плата соединяет все разъемы DIN параллельно. карта расширения видит одни и те же сигналы независимо от того, в какой слот объединительной платы он вставлен.[7]

Технические примечания

  • Сигнальные входы должны быть триггером Шмитта.
  • Сигнальные выходы должны иметь разветвление 20
  • Объединительная плата может иметь до 21 разъема
  • Рекомендуется активная оконечная нагрузка шины (с повышением напряжения 270R до 2,8 В)
  • 7400 серии микросхемы часто используются для создания специализированных плат управления, напрямую подключенных к STEbus.[7]

внешняя ссылка

  • Стандарт STEbus (IEEE1000) (доступно для подписчиков и членов IEEE) 8. 1988. Дои:10.1109 / IEEESTD.1988.122133. ISBN  0-7381-4593-9.
  • STEbus (ISO / IEC 10859: 1997) стоимость: 192 швейцарских франка

Рекомендации

  1. ^ а б c d Майкл Дж. Спинкс.«Проектирование микропроцессорных систем: практическое введение».2013.p. 158, 162, 166.
  2. ^ Лерой Дэвис."СТЭБус".
  3. ^ а б ISO / IEC 10859: 8-битный интерфейс объединительной платы: спецификации STEbus и механического ядра для микрокомпьютеров.1997.p. 4
  4. ^ Тули, Майкл Х (1995-03-17). КИПиА на базе ПК. С. 91–101. ISBN  0-7506-2093-5.
  5. ^ Проф. М. М. Кьюсак и г-н Дж. Томас.«Управляющее программное и аппаратное обеспечение для робота-скалолаза».1994.
  6. ^ "Объединительные платы и платы расширения: Multibus / STEbus / G64".
  7. ^ а б c Пол Квалтроу.«Аппаратное обеспечение на базе STEbus для модели системы управления железной дорогой».1998.
  8. ^ Информация об автобусе STE
  1. Р.Дж. Митчелл "Микрокомпьютерные системы, использующие шину STE" 1989