Микропроцессор КР580ВМ80А в экономичном режиме

Как запустить процессор к580вм80 (к580ик80) в режиме экономии энергии, также легендарный кр580вм1.

Все журналы Радиолюбитель с упоминанием про Орион128

И. ГИЛЬМАНОВ, г. Стерлитамак (журнал Радиолюбитель 8/1994 стр 11)

8-РАЗРЯДНЫЙ МИКРОПРОЦЕССОР КР580ВМ1 - документация

Легендарный микропроцессор кр580вм1

А.В. Кобылинский, В.В. Бестенков, Е.Я. Столяров, В.А. Темченко

Наиболее распространен в практике приборостроения на сегодняшний день МПК серии КР580. Описания систем на базе данной серии есть во многих учебных пособиях, монографиях и любительских журналах.

Наименования приборов и систем на ее основе исчисляются тысячами, а потребность в ИС растет из года в год с геометрической прогрессией.

Однако, хорошо разобравшись с особенностями применения в качестве ЦП МП КР580ВМ80А, многие потребители пришли к выводу, что возможности данного МП исчерпаны, и хотя существует огромный задел по рабочим местам отладки ПО, КИО, организации входного контроля, пакетам ППО, возникла необходимость использования в качестве ЦП других МП. К тому же применение трех источников питания для МП КР580ВМ80А существенно снижает технико-экономические и малогабаритные показатели аппаратуры и является просто анахронизмом. Возникает вопрос: имеет ли перспективы серия КР580?

В качестве ответа предлагается МП КР580ВМ1, который позволит МПК серии КР580 продолжить жизнь при внедрениях в новые разработки и серийную продукцию. При разработке МП КР580ВМ1 6ыла поставлена и решена задача максимально избавиться от недостатков МП КР580ВМ80А при повышении технологичности, существенном улучшении эксплуатационных характеристик и расширении функциональных возможностей МП.

Это достигнуто за счет реализации в МП двух режимов работы:

первый - позволяет потребителям, которые в силу объективных причин не могут переработать изделие, существенно повысить эксплуатационные характеристики изделия в целом: увеличить быстродействие в 2,5 раза, уменьшить потребляемую мощность при сохранении всех пакетов ПП;

второй - возможность наряду с повышением аппаратного 6ыстродействия увеличить производительность за счет расширения системы команд, адресации памяти до 128 Кбайт, использования периферийных БИС серии КР1810.

К указанным условиям следует добавить, что в новых применениях необходим генератор тактовых импульсов с одной серией тактовых сигналов (КР1810ВГ84).
Благодаря свойствам МП за счет реализации функций системного контроллера можно, применяя серийные ИС, реализовывать устройства при меньших аппаратурных затратах.
Микросхема КР580ВМ1 - БИС однокристального высокопроизводительного 8-разрядного микропроцессора, предназначенная для использования в качестве центрального процессорного устройства при построении средств вычислительной техники - от простейших школьных микро-ЭВМ до мощных мультипроцессорных систем, систем управления технологическими процессами и производственным оборудованием, контрольно-измерительных систем. МП КР580ВМ1 разработан в развитие серии КР580 с сохранением наработанного матобеспечения.

Микросхема функционирует в двух режимах:

- обычном режиме эмуляции МП КР580ВМ80А (режим 0)
- расширенном режиме непосредственного формирования сигналов управления обменом (режим 1).

Структурная схема и условное графическое обозначение МП КР580ВМ1 приведены на рис.1 и 2, назначение выводов, сравнительные характеристики МП КР580ВМ80А и КР580ВМ1 и основные эксплуатационные параметры - в табл.1 - 3.

Рис. 1. Структурная схема МП КР580ВМ1 (в скобках указаны обозначения выводов в режиме 1)

Рис. 2. Условное графическое обозначение МП КР580ВМ1

Особенности микросхемы

- система команд совместима с системой команд МП КР580ВМ80А на уровне кодов команд;
- МП в одном из режимов аппаратно совместим с МП КР580ВМ80А;
- микросхема по входам и выходам совместима с микросхемами серий КР580, КР1810;
- в состоянии захвата шины адреса и данных и основные управляющие сигналы находятся в третьем состоянии, что позволяет применять МП в мультипроцессорных системах;
- для защиты от электрических перегрузок необходимо применять меры по защите микросхемы от статического электричества более 200 В.

МП предоставляет пользователю возможность выбора выходных управляющих сигналов в соответствии со степенью сложности проектируемой микропроцессорной системы с помощью специального вывода выбора режима конфигурации СО.

В режиме эмуляции МП КР580ВМ80А (устанавливается подачей напряжения 0 В на вывод 11) сохраняются все временные диаграммы и режимы работы МП КР580ВМ80А, а выводы 15 и 28 (10/М и ЕХМ) находятся в третьем состоянии, что позволяет использовать МП КР580ВМ1 вместо МП КР580ВМ80А с минимумом переделок, так как расположение их выводов совпадает.

При подаче напряжения 5 В на вывод 11 МП переводится в другой режим работы. В этом режиме изменяется функциональное назначение ряда выводов МП (указывается в скобках), при этом назначение остальных выводов МП остается прежним. Адресуемая память МП 128 Кбайт. В МП введены дополнительные регистры общего назначения HI и LI, которые можно использовать аналогично регистрам Y и L

Система команд МП КР580ВМ1 не зависит от режима конфигурации МП.

 

И. ГИЛЬМАНОВ, г. Стерлитамак (журнал Радиолюбитель 8/1994 стр 11)

Микропроцессор КР580ВМ80А в экономичном режиме

Применение микропроцессора КР580ВМ80А обусловлено, в основном, его дешевизной и доступностью. Но за это приходится расплачиваться усложнением источника питания и генератора тактовых импульсов. Использование КР580ВМ80А затруднено в устройствах с автономным питанием. Особенно большое неудобство создает необходимость в источнике питания +12 В (Vdd) . Получение напряжения -5 В (Vdd) не представляет трудностей, т.к. мощность, потребляемая от этого источника, незначительна.

Я провел ряд экспериментов с целью минимизации потребляемой мощности КР580ВМ80А и упрощения генератора тактовых импульсов. Эксперименты вначале были направлены на определение минимально необходимого напряжения Vdd. Они проводились на компьютере "Радио-86РК". Напряжение Vdd на КР580ВМ80А и КР580ГФ24 подавалось через гасящий переменный резистор. Было установлено, что нормальная работа компьютера сохраняется при снижении напряжения Vdd до 9 В. При этом амплитуда тактовых импульсов снизилась до 7...7,5 В.

В дальнейшем для уменьшения мощности, потребляемой КР580ВМ80А, уменьшалось напряжение источника питания +5 В (Vcc). Оказалось, что для Vcc допустимо напряжение ниже 3 В. Мощность, потребляемая КР580ВМ80А, при уменьшении напряжения Vdd и Vcc снизилась более чем в два раза. В таком режиме "Радио-86РК" эксплуатировался в течение нескольких месяцев. Сбоев в работе компьютера не было.

Однако, не удовлетворившись этими результатами, я решил продолжить эксперименты. На этот раз варьировалось напряжение источника питания Vbb. Этот эксперимент принес неожиданные результаты. При уменьшении напряжения Vbb

появилась возможность дальнейшего уменьшения напряжения Vdd. При уменьшении напряжения Vbb до нуля стало возможным уменьшение напряжения Vdd ииже 5 В. Для работы микропроцессора КР580ВМ80А не требовалось ни напряжения +12 В, ни напряжения -5 В!

Дальнейшие эксперименты были связаны с тактовым генератором для КР580ВМ80А. Хотя тактовый генератор КР580ГФ24 сохранил работоспособность при снижении напряжения Vdd до 5 В, амплитуда импульсов Ф1 и Ф2 составила всего 2,5 В. Мощность, потребляемая КР580ГФ24 в данном режиме, была значительно выше мощности, потребляемой микропроцессором. Поэтому был сконструирован более экономичный генератор тактовых импульсов.

Тактовый генератор (рис. 1) предназначен для применения в простых микропроцессорных устройствах. Возможность выработки сигналов "готов" и "строб состояния" не рассматривалась. Для получения сигнала "сброс" можно использовать упрощенную схему. Генератор вырабатывает тактовые импульсы Ф1 и Ф2 с частотой около 1,7 МГц и амплитудой 3,0...3,2 В.

Длительность импульсов: Ф1 - около 0,18 мкс, Ф2 - около

0,3 мкс. Ток, потребляемый генератором, составляет 6...7 мА. Катушка L1 намотана проводом ПЭВ 0,12 на каркасе гетеродинной катушки приемника "Сел-га-404" и содержит 50 витков с отводом от середины. Генератор испытывался на компьютере "Радио-86РК". Тактовые импульсы, идущие от КР580ГФ24, отключались от микропроцессора, а тактовые импульсы от испытываемого генератора подавались на соответствующие выводы КР580ВМ80А. С помощью гасящих резисторов на микропроцессоре были установлены напряжения питания: Vdd-4,7 В и Vcc~2,5 В. Вывод Vbb был соединен с общей шиной. Общий ток, потребляемый КР580ВМ80А, составлял 19...20 мА. Компьютер после подключения нового тактового генератора работал нормально.

В ходе эксплуатации обнаружились редкие сбои, которые устранились после установки нагрузочных резисторов сопротивлением 10 кОм на шине данных. Выяснилось также, что небольшой потенциал -0,08 В в точке подключения Vbb к общей шине отрицательно влияет на работу микропроцессора. После подключения вывода Vbb непос-редственно к общему выводу микропроцессора сбои исчезли. Испытания в течение двух-трех часов с разными программами показали нормальную работу компьютера. При испытаниях с разными экземплярами КР580ВМ80А выяснилось, что для нормальной работы некоторых микропроцессоров требуется уменьшение тактовой частоты до 1,4...1,5 МГц и увеличение напряжения Vdd до 5 В.
Описанные здесь режимы работы КР580ВМ80А весьма далеки от рекомендованных заводом-изготовителем. Поэтому у некоторых радиолюбителей может возникнуть желание убедиться в работоспособности микропроцессора в предложенном мной режиме. Для экспериментов подходят компьютеры с тактовой частотой до 1,8 МГц, например, "Радио-8бРК". В цепи питания Vdd КР580ВМ80А и КР580ГФ24 необходимо установить переменный гасящий резистор сопротивлением около 1 кОм, в цепи питания Vcc КР580ВМ80А - гасящий резистор сопротивлением 200...300 Ом.

Вывод питания Vbb КР580ВМ80А необходимо соединить с общей шиной, к выводам Vdd и Vcc микропроцессора - подключить шунтирующие конденсаторы емкостью 0,1...0,47 мкФ. При регулировке Vdd сопротивление гасящего резистора нельзя доводить до нуля.

Несколько слов в качестве комментария. Эксперименты проводились в основном на одном экземпляре КР580ВМ80, но практические результаты для меня очевидны. Вот уже полгода микропроцессор моего "РК-86" работает, потребляя всего около 100 мВт (с гасящими цепями). Обозначения Vdd, Vcc, Vbb даны по книге Дж.Коффрона "Технические средства микропроцессорных систем".

От редакции: к сожалению, мы не смогли на практике проверить возможность работы процессора в предлагаемом режиме. Редакция ждет писем от тех, кто опробовал его на практике.

 

 

 

Полезные и интересные статьи

На предыдущую страницу  На главную страницу  На следующую страницу