GB T 15275-1994 8位微型计算机STD总线.pdf
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1、中华人民共和国国家标准位微型计算机总线发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准位微型计算机总线国家技术监督局批准实施主题内容与适用范围本标准提供了将位微处理器用于廉价模块化总线结构的规范总线上的信号通常直接来自处理器并经过缓冲但不重新定时这种结构导致某些模板依附于处理器本标准提供了与器件无关的参数的核心技术规范而附录参考件提供了与各种处理器有关的参数本标准对小尺寸模板与大规模集成电路技术相结合的位微处理器总线标准给出定义从而建立了一种功能模板的概念对面向控制的系统设计提供了新途径标准模板的尺寸连接器和引出脚适宜于总线式的母板这就使任何一块模板插入任何一个插槽都能工作如图所示微处理器通过
2、总线接口控制模板的功能外围设备及输入输出设备的连接位于模板的边沿称为用户接口端这种布线方式形成一个由总线接口流经模板到用户接口的有规则的信号流外围设备及设备用其自身的连接器及电缆与系统相连完整的功能可以通过插入一块带电缆的模板以模块化方式加入到系统中去图总线的实现主题内容本标准规定的内容模板尺寸总线连接器总线引脚分配信号定义电气要求读写定时时序读写时间宽度参数本标准没有规定的内容模板功能用户接口互换性母板设计适用范围本标准适用于位微处理器位微处理器总线的实现亦可参照本标准采用说明本条内容是按照对的补充定义认定将信号置为逻辑状态母板包括连接器及互连走线的印制电路板模板由印制电路板及元器件组成的模
3、块此模块可以插到母板上主板控制总线信号传输的模板为主板而正在控制总线的主板为当前主板主管其他主板的模板为永久主板除永久主板外其他主板都是临时主板从板响应总线信号传输的模板为从板逻辑规范总线引脚分配总线引脚编排成如下五个功能组如图所示信号流向以当前主板为参考逻辑电源总线引脚数据总线引脚地址总线引脚控制总线引脚辅助电源总线引脚元件面电路面引脚信号名称信号流描述引脚信号名称信号流描述逻辑电源总线输入输入输入逻辑电源逻辑地电池电源输入输入输入逻辑电源逻辑地逻辑偏压数据总线输入输出输入输出输入输出输入输出数据总线地址扩展输入输出输入输出输入输出输入输出数据总线地址扩展地址总线输出输出输出输出输出输出输出
4、输出地址总线输出输出输出输出输出输出输出输出地址总线控制总线输出输出输入输出输出输出输出输出输入输出输出输出写存储器或地址选择扩展刷新定时状态总线应答中断应答等待请求系统复位来自处理器的时钟优先权链输出输出输出输入输出输出输出输入输入输入输入输入输入读存储器或存储器地址选择存储器扩展机器周期同步状态总线请求中断请求非屏蔽中断按钮复位辅助定时优先权链输入辅助电源总线输入输入辅助地辅助正电源输入输入辅助地辅助负电源图总线连接器引脚分配低电平有效信号描述电源总线引脚和引脚这种双电源总线适合于逻辑电源和模拟电源最多可提供个独立的电源及个独立的地如表所示独立的地使模拟线路与数字地分开实践中通常是在电源处
5、将所有的地连到一点表电源总线引脚分配引脚描述注释逻辑电源逻辑电源数字地逻辑电源地线后备电压电池电压逻辑偏置电压低电流逻辑电源辅助地辅助电源地线辅助正电源正直流电源辅助负电源负直流电源引脚上的逻辑电源和引脚上的数字地是所有模板要求的其他电源引脚是可选的数据总线引脚位双向态高电平有效数据总线的流向由当前主板来控制并受读写及中断响应信号的影响所有模板当不使用数据总线时应将其释放使之处于高阻状态在响应来自临时主板的总线请求输入时如在传输过程中永久主板应释放数据总线当扩充地址时可以复用数据总线用于地址扩展的引脚分配应如图所示定义地址总线引脚位态高电平有效地址由当前主板产生在响应临时主板的总线请求输入时永
6、久主板应释放地址总线通过在数据总线上复用位附加的地址位地址总线可以扩展到位地址扩展时引脚分配应如图所示地址总线提供条地址线对存储器或进行译码用存储器请求和请求控制线来区分这两种操作地址线的数目以及如何使用取决于微处理器类型如表所示表地址总线使用示例处理器类型存储器地址线的数目刷新期的地址线地址线的数目配置存储器配置低位低位低位低位低位采用说明原文为控制总线引脚控制总线的信号线分为部分存储器和控制外围器件定时时钟和复位中断和总线控制以及串行优先权链存储器和控制线为基本存储器及操作提供信号简单的应用也许只需要下面个控制信号所有的模板都应支持这条存储器和控制线引脚写到存储器或输出设备态低电平有效由当
7、前主板产生表示总线上的数据将被写到寻址的存储器或输出设备所选设备应使用该信号将数据写到存储器或输出口引脚从存储器或输入设备读态低电平有效由当前主板产生表示从存储器或输入设备读数据所选输入设备或存储器应使用该信号把数据送上数据总线引脚地址选择态低电平有效由当前主板产生表明是一个读还是写操作也可以用来控制处理器的从属外围器件引脚存储器地址选择态低电平有效由当前主板产生表明是存储器读还是写操作也可以用来控制处理器的从属外围器件引脚扩展态高电平扩展低电平启动由当前主板产生用来扩展或启动端口寻址低电平有效信号应启用基本的位地址空间模板对译码引脚存储器扩展态高电平扩展低电平启动由当前主板产生用来扩展或启动
8、存储器寻址低有效信号应启用基本的存储器地址空间存储器模板对译码也可用于存储器覆盖如引导操作控制模板可以关闭基本存储器而使用替换存储器外围器件定时控制线提供信号准许微处理器使用总线为它们各自的外围器件服务位总线是为任何位微处理器服务的然而多数外围器件只能为特定的微处理器工作总线上有条控制线用于外围器件定时这些线对应不同的微处理器有不同的定义因此它可使每种微处理器能支持它自己的外围器件举例见表需要外围器件定时控制线提供信号的模板要具体指定与它相关的微处理器引脚态低电平有效由当前主板或单独的控制模板产生它用于刷新动态存储器该信号的特性和定时关系可以是存储器或处理器的函数在不用刷新功能的系统中此信号可
9、用作任何专用存储器的控制信号采用静态存储器的系统可以不考虑信号引脚机器周期同步态低电平有效由当前主板产生该信号在处理器的每个机器周期出现一次确定机器周期的开始该信号确切的特性和定时关系取决于处理器保持外围器件与处理器操作同步它也可用于控制总线分析器该分析器可以逐个周期地分析总线操作可用于从数据总线中分离出复用的扩展寻址引脚状态控制线态低电平有效由当前主板产生用来为外围器件提供二次定时在有时应用作识别取指令周期的信号引脚状态控制线态低电平有效中断及总线控制线允许执行总线控制方案如直接存储器存取多处理器处理单步低速存储器掉电重新启动以及各种中断方式对于多个中断或总线请求的优先级可以采用串行或并行优
10、先级裁决方案表外围器件定时控制线示例处理器引脚引脚引脚引脚注低电平有效高电平读低电平写引脚总线应答低电平有效由永久主板产生表示总线可以由临时主板使用永久主板应通过释放总线和认定一个总线应答信号来响应总线请求在完成当前机器周期后发出如果有多个控制器都要占用总线该信号要与优先级信号组合使用引脚总线请求低电平有效集电极漏极开路由临时主板产生并通过释放所有的三态总线使永久主板挂起对总线的操作它应在当前的机器周期完成时释放总线用在需要对直接存储器存取的地方该信号可以是输入输出或是双向的这取决于支持的硬件环境引脚中断应答低电平有效由永久主板产生向发中断的设备表示准备响应该中断对于矢量中断在期间发中断的设备
11、应将矢量地址放到数据总线上如果有多个控制器都需要访问永久主板该信号可以与优先级信号组合使用引脚中断请求低电平有效集电极漏极开路可由任何功能从板产生用以中断永久主板上的处理器操作该信号最好能被处理器屏蔽和忽略除非它已经被软件启动如果处理器接受了中断则它以一个表示认可其他的操作则取决于处理器的类型中断处理软件以及支持该中断机制的硬件引脚等待请求低电平有效集电极漏极开路可以由任何主板或从板产生它应使当前主板的操作挂起直到该信号变高为止当前主板应在总线上保持一个有效地址的状态可以用来在处理器周期内插入等待状态例如慢速存储器操作以及单步操作等都使用该信号引脚非屏蔽中断低电平有效集电极漏极开路可由任何主板
12、或从板产生该信号对永久主板为最高优先级中断输入它应用做处理器的紧急信号处理如用于掉电指示时钟及复位线为总线提供基本时钟定时和复位能力引脚系统复位低电平有效集电极漏极开路由任何系统复位电路产生如加电检测电路或按钮复位电路所有需要初始化电路的模板都应使用引脚按钮复位低电平有效集电极漏极开路可由任何模板产生它作为系统复位电路的一个输入引脚来自永久主板的时钟信号由永久主板产生它是一个经缓冲的处理器时钟信号用于系统同步作为通用时钟源引脚控制信号可由任何模板产生用作专用时钟定时它可以是处理器时钟信号的倍值信号实时时钟信号或处理器的外部输入信号优先权链信号线用于串行的优先中断或总线请求规定的优先权链分配有条
13、总线引脚和凡参加优先权链的每块模板都有逻辑功能不需要优先权链的模板应在模板上短接和通过模板的优先权链方向是从右边的引脚到左边的引脚从用户接口端看去引脚优先权链输出高电平有效可由每一块模板产生该信号作为链路上的下一个较低优先级模板的输入需要优先级的模板应将板上的保持低电平引脚优先权链输入高电平有效由当前所有请求中断的模板中优先级最高的模板的直接产生当为高电平时将优先权传递给检测到该输入的模板对所与参予优先权链排队的模板输入端应有一个上拉电阻将信号上拉到以满足优先权的需要定时规范本章规定了与处理器无关的操作的定时规范即只有存储器和的读和写而与各种处理器类型有关的操作则包括在附录参考件中信号时序对于
14、存储器和的读写操作规定了相应的总线信号时序在总线中定义了这些信号的时序以保证各模板的兼容性地址选择信号时序扩展信号地址总线信号和请求信号是用来在存储器和读写操作中选择数据单元的这些信号称为地址选择信号并示于图扩展信号用来选择替换存储器或地址空间地址总线信号用于唯一标识存储器或空间内的数据单元请求信号用以选择是存储器操作还是操作各个地址选择信号可按任何次序出现最后出现的信号决定信号的定时所有地址选择信号在存储器和读写操作前必须稳定图地址选择信号时序读信号时序如图所示读时序由当前主板控制而数据总线信号除外它们是从存储器或模板来的响应图读信号时序读信号在被选定的存储器或单元上产生一个读操作读信号应在
15、地址选择信号期间改变状态但也可能同时改变读信号的后沿表示数据已被传送读信号在主板接收到数据以前始终保持数据总线有效数据总线信号包含了传给主板的数据字节这些信号一直保持稳定直到读信号去掉为止写信号时序如图所示写时序由当前主板控制地址选择数据和写信号都由当前主板产生数据总线信号包含要传送给存储器或的数据字节数据可以出现在写信号前沿的前后数据在写信号后沿前的一段特定时期内应保持稳定在写信号后沿后的一段特定时期内数据仍应保持稳定图写信号时序信号时间宽度信号时间宽度的定义是要使用户能够确定存储器模板或模板读写操作的兼容性读定时临界读定时是当前主板与存储器模板或与模板共同决定的当前主板控制读存取时间并对读
16、数据建立时间有要求存储器或设备有一定的读存取时间要求并控制读数据在总线上保持多长时间这些定时关系见图模板对读操作的兼容性取决于存储器或模板规定要求的读存取时间与主板可能的读存取时间的比较结果主板的应大于或等于存储器或模板的主板应规定最大有效读存取时间值等于的最小值减去的最小值图临界读定时存储器或模板应规定要求的最大读存取时间由于地址选择信号与读信号有可能同时出现必须规定其最坏情形下的读存取时间最大读数据保持时间写定时为保证兼容性临界写定时受存储器或模板所需的写数据建立时间和写数据保持时间的限制如图所示模板对写操作的兼容性取决于存储器或模板规定要求的写数据建立时间和保持时间与主板可能的写数据建立
17、和保持时间的比较结果主板的应大于或等于存储器或模板的主板的应大于或等于存储器或模板的主板应规定最小可能的写数据建立时间最小可能的写数据保持时间存储器或模板应规定要求的最小写数据建立时间要求的最小写数据保持时间图临界写定时电气规范本章规定了和总线接口的电气规范因为二者的门限特性不一样所以二种类型的模板不能在同一母板上使用电气规范最大额定值表给出的最大额定值是在模板连接器引脚处测量时不应超过的值不推荐使用这些值因为超过这些值就有可能损坏模板上的器件电源总线电压允差总线模板的逻辑操作需要电压当然针对不同模板的功能及设备类型的需要在电源总线上也可能用到表所列的其他电压电源信号是在模板引脚处而不是在母板
18、连线处测得的并应满足表中所列的电压要求逻辑信号特性总线设计成与工业标准的高速逻辑电平兼容所有的逻辑信号都应满足表所列的电压要求每块模板对每个总线信号最好只存在一个负载总线信号驱动器最好满足表所列的电流要求电容输入负载最大应为集电极开路信号应有一个的上拉电阻上拉电阻最好放在永久主板上表最大电压额定值参数极限值参考点加至逻辑输入或被禁止的三态输出的正压逻辑地引脚加至逻辑输入或被禁止的三态输出的负压逻辑地引脚表电源总线电压额定值模板引脚信号名称电源电压允差参考点逻辑地引脚至逻辑地引脚逻辑地引脚辅助地引脚辅助地引脚表逻辑信号电压额定值参数测试条件最小最大高电平输出电压低电平输出电压高电平输入电压低电平
19、输入电压电气规范最大额定值表给出的最大额定值是在模板连接器引脚处测量时不应超过的值不推荐使用这些值因为超过这些值就有可能损坏模板上的器件电源总线电压允差总线模板的逻辑操作需要电压当然针对不同模板的功能及设备类型的需要在电源总线上也可能用到表所列的其他电压电源信号是在模板引脚处而不是在母板连线线处测得的并应满足表中给出的电压要求逻辑信号特性总线设计成与工业标准的逻辑电平兼容所有的逻辑信号都应满足表所列的电压要求每块模板对每个总线信号最好只存在一个负载总线信号驱动器最好满足表所列的电流要求集电极开路信号应有一个的上拉电阻上拉电阻最好放在永久主板上表最大电压额定值参数极限值参考点加至逻辑输入或被禁止
20、的三态输出的正压逻辑地引脚加至逻辑输入或被禁止的三态输出的负压逻辑地引脚表电源总线电压额定值模板引脚信号名称电源电压允差参考点逻辑地引脚至逻辑地引脚逻辑地引脚辅助地引脚辅助地引脚表逻辑信号电压额定值参数测试条件最小最大高电平输出电压低电平输出电压高电平输入电压低电平输入电压采用说明原文有误端接技术本标准没有规定母板的端接要求母板上分布的电气特性使得它们在进行长距离快速上升及下降时间的操作中相当于一条传输线这些特性决定于以下诸因素母板的长度和布置所用连接器的类型以及插入母板的模板数量和位置这些特性一般通过对母板上的信号进行端接而加以控制低速运行的处理器可以有效地在短的母板上进行操作而不用端接高速
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