ГОСТ Р МЭК 821-2000 Магистраль микропроцессорных систем для обмена информацией разрядностью от 1 до 4 байтов (магистраль VME)

1.4.1 Состояния сигнальных линий

Настоящий стандарт устанавливает  протоколы магистрали, описание которых  дается в терминах логических уровней сигналов и их переходов с одного уровня на другой на линиях магистрали.

Предполагается, что сигнал на любой линии всегда имеет один из двух уровней или находится в состоянии перехода между этими уровнями. При употреблении термина ВЫСОКИЙ подразумевается высокий уровень напряжения схем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), термином НИЗКИЙ обозначается низкий уровень напряжения схем ТТЛ. Если напряжение изменяется между этими уровнями, то сигнал на линии находится в состоянии перехода (информация по пороговым напряжениям магистрали VME содержится в разделе 6).

На линии возможны два вида переходов сигнала, которые  называются перепадами. Переход сигнала с низкого уровня на высокий называется положительным перепадом. Переход сигнала с высокого уровня на низкий называется отрицательным перепадом.

Техническими требованиями некоторых магистралей для этих перепадов устанавливаются максимальные или минимальные времена нарастания и спада сигнала. Однако проблема состоит в том, что разработчики модулей имеют мало возможностей контролировать эти времена. Если объединительная плата имеет большую нагрузку, времена нарастания и спада будут длительными. Если загрузка невелика, эти времена могут быть короткими. Даже если разработчики знают величины максимальной и минимальной нагрузок, все же потребуется время для лабораторных экспериментов, чтобы определить, какие формирователи сигналов обеспечат необходимые времена нарастания и спада. Эти времена являются результатом сложных взаимодействий ряда параметров, включающих волновое сопротивление сигнальной линии объединительной платы, величины ее оконечной нагрузки, внутреннее сопротивление источника формирователей и емкостную нагрузку сигнальной линии. Для выбора оптимального сочетания всех этих величин разработчику модулей необходимо изучить теорию линий передачи, а также некоторые специфические параметры формирователей и приемников, которые в документации большинства фирм-изготовителей обычно отсутствуют.

Учитывая изложенное, настоящий стандарт не устанавливает  времена нарастания и спада. Вместо этого он определяет электрические характеристики формирователей и приемников и дает советы по проектированию объединительной платы. Он также информирует разработчиков, каким образом нагрузка магистрали для наихудшего случая повлияет на задержку распространения сигналов этих формирователей, чтобы еще до начала проектирования модуля они могли быть уверены в том, что требуемые временные соотношения будут соблюдены. Пользуясь этими рекомендациями, разработчики добьются надежной работы своего модуля при его взаимодействии с другими модулями магистрали VME для наихудших условий эксплуатации.

1.4.2 Использование звездочки (*)

В конце мнемонических обозначений сигналов при необходимости используется символ звездочки (*). В этих случаях звездочка несет следующий смысл:

- звездочка в конце  мнемонического обозначения сигнала,  для которого имеет значение  его уровень, показывает, что такой сигнал является истинным или достоверным, когда он установлен низким;

- звездочка в конце  мнемонического обозначения сигнала,  для которого имеет значение  его перепад, показывает, что действия, инициируемые таким сигналом, происходят при его переходе с высокого на низкий логический уровень.

Замечание 1.1. Звездочка не применяется для асинхронно работающих сигналов SYSCLK (system clock) и SERCLK (serial clock). Между сигналами на этих линиях и другими сигналами магистрали фиксированных фазовых соотношений не устанавливается.

1.5 Технические требования к протоколу

Протокол магистрали имеет два уровня. Нижний уровень, называемый уровнем доступа к объединительной плате, состоит из интерфейсной логики объединительной платы, функциональных блоков служебной шины и функциональных блоков шины арбитража. Второй уровень, называемый уровнем пересылки данных, состоит из функциональных блоков шины пересылки данных и функциональных блоков шины приоритетных прерываний. Подразделение на уровни показано на рисунке 1.2.

Замечание 1.2. Сигнальные линии, используемые функциональными блоками уровня пересылки данных, образуют особый класс, поскольку они возбуждаются в разные моменты времени разными функциональными блоками. Эти линии возбуждаются формирователями, которые в каждом функциональном блоке могут включаться и выключаться в зависимости от сигналов, формируемых на уровне доступа к объединительной плате. Очень важен строгий контроль за моментами времени включения и выключения формирователей, чтобы два формирователя не могли одновременно попытаться установить на одной и той же сигнальной линии два различных логических уровня. При определении моментов времени их включения и выключения используется специальная система обозначений в виде временных диаграмм (см. рисунок 1.3).

 

В магистрали используются два основных вида протоколов:

- протоколы замкнутого  цикла;

- протоколы открытого  цикла.

Протоколы замкнутого цикла  используют взаимосвязанные сигналы  магистрали, а протоколы открытого цикла - широковещательные сигналы магистрали.

1.5.1 Взаимосвязанные сигналы магистрали

Взаимосвязанный сигнал магистрали посылается одним конкретным функциональным блоком в другой конкретный функциональный блок. Принимающий функциональный блок подтверждает получение сигнала. Взаимосвязь между двумя функциональными блоками длится до тех пор, пока сигнал не будет подтвержден.

Например, прерыватель  может послать запрос прерывания, на который позже поступает ответ в виде сигнала подтверждения прерывания. Никаких временных ограничений при этом не устанавливается.

Прерыватель не снимает запрос до тех пор, пока обработчик прерываний не подтвердит его.

 

Взаимосвязанные сигналы  магистрали координируют исполнение внутренних функций системы в противоположность взаимодействию системы с внешними стимулирующими сигналами. Каждый взаимосвязанный сигнал имеет в рамках системы функциональный блок источника и функциональный блок назначения.

Особо важными взаимосвязанными сигналами являются строб адреса и стробы данных. Они взаимосвязаны с сигналами подтверждения пересылки данных и ошибки шины и координируют пересылку адресов и данных, которые являются основой всего информационного потока между функциональными блоками на уровне пересылки данных.

1.5.2 Широковещательные сигналы магистрали

Функциональный блок формирует широковещательный сигнал в ответ на какое-то событие.

Протокол для подтверждения  широковещательного сигнала не определен. Вместо этого предусмотрен механизм, обеспечивающий широковещательную передачу сигнала в течение минимально заданного времени, которое достаточно для его обнаружения всеми соответствующими функциональными блоками. Широковещательные сигналы могут быть сформированы в любой момент времени, независимо от любых других операций, выполняемых магистралью. Каждый из них посылается по своей специальной сигнальной линии. Примерами могут служить линии сигналов системного сброса и отказа сети питания переменного тока. Сигналы по этим линиям посылаются не какому-то конкретному функциональному блоку, а сообщают о возникновении особых условий всем функциональным блокам.

2. Примеры функционирования систем и пояснения

Технические требования на протокол магистрали содержат подробное описание поведения различных функциональных блоков. В них рассмотрено, каким способом любой функциональный блок отвечает на какой-то сигнал без указания на происхождение сигнала. Из-за такой процедуры описания технические требования на протокол не дают полной картины. Чтобы помочь пользователю разобраться настоящий стандарт содержит примеры типовых операций магистрали. В каждом таком примере приведена возможная последовательность событий, хотя возможны и другие последовательности.

Существует опасность, что одновариантность последовательности событий в приведенных примерах будет восприниматься как единственно законный порядок операций, выполняемых магистралью. Во избежание такого неправильного восприятия все примеры приведены в повествовательной форме.

Такое изложение противопоставлено  строгому императивному стилю формулирования правил, обязательных для соблюдения соответствия настоящему стандарту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

Государственный Стандарт Российской Федерации

«Магистраль микропроцессорных систем для обмена информацией разрядностью от 1 до 4 байтов (Магистраль VME )» Официальное издание «Госстандарт России» г. Москва