Разработка устройств сопряжения для ISA

При разработке УС необходимо в первую очередь сформулировать требования, предъявляемые к нему, проанализировать функции, которые компьютер должен выполнять с помощью данного УС. В общем случае эти функции могут быть реализованы как аппаратурой УС, так и программным обеспечением компьютера. В свою очередь, УС может включать в себя процессор, микроконтроллер, микропрограммный автомат, интегральные схемы программируемой логики или жесткую логику. Сочетания перечисленных решений различаются между собой стоимостью, сложностью решаемых задач, гибкостью (способностью перенастройки на другую задачу), быстродействием

При выборе того или иного решения надо учитывать степень трудоемкости его реализации. Очень часто значительные трудности вызывает составление программного обеспечения для встроенного контроллера или микропрограммного обеспечения для встроенного микропрограммного автомата. Для этого обычно требуются сложные системы разработки. В то же время проектирование жесткой логики требует большого мастерства в части схемотехнических решений. Вместе с тем при прочих равных условиях представляется наиболее разумным сочетание программных средств компьютера и жесткой логики УС с перенесением сложной обработки на компьютер и достижением высокого быстродействия с помощью жесткой логики. К сожалению, это удается не всегда.

Функции, выполняемые УС, можно разделить на две группы. К первой группе относятся интерфейсные функции, то есть те, которые обеспечивают обмен с выбранным интерфейсом компьютера (ISA, Centronics, RS-232C, USB или какие-нибудь еще). Вторую группу образуют операционные или основные функции, ради которых, собственно, и создается УС. Строго говоря, если УС предназначено для сопряжения компьютера с каким-нибудь другим устройством, также имеющим стандартный интерфейс, то добавляются еще и функции обмена с этим интерфейсом.

В соответствии с этими двумя выделенными группами функций в структуре УС можно также выделить две части: интерфейсную и операционную. При этом подходы к проектированию этих двух частей имеют принципиальные отличия. Операционные части УС могут быть самыми разнообразными. Это открывает простор для творчества, нестандартных решений, оптимизации и экспериментирования с целью наилучшего решения той уникальной задачи, для которой создается УС. А интерфейсные части практически у всех УС одинаковы или очень похожи между собой, так как интерфейсные функции жестко определяются протоколом выбранного стандартного интерфейса. Конечно, интерфейсные части могут быть более или менее сложными в зависимости от задачи, решаемой УС, но все-таки все они состоят из одного и того же набора блоков и узлов, реализующих одинаковые функции и строящиеся, как правило, по стандартным схемам. Поэтому основное внимание в этом параграфе будет уделено проектированию именно интерфейсных частей, однако будет также рассмотрено несколько конкретных схем УС, имеющих наиболее характерные операционные части.

Прежде чем перейти к методам построения отдельных блоков интерфейсных частей УС, ориентированных на ISA, надо выделить основные интерфейсные функции, определяемые стандартом магистрали. В соответствии с определением интерфейса, приведенным в другой главе, мы должны обеспечить информационную, электрическую и конструктивную совместимость устройств на магистрали. О конструктивной совместимости мы здесь говорить не будем (она относится к этапу проектирования печатной платы и сводится к точному соблюдению всех размеров платы, разъемов и крепежных элементов). Информационная совместимость предполагает точное выполнение протоколов обмена и правильное использование сигналов магистрали. Электрическая совместимость подразумевает согласование уровней вход­ных, выходных и питающих напряжений и токов.