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

STEbus (также называется IEEE-1000 Шина ^[1] ) является непатентованное, процессор-независимый, компьютер , шину с 8 линий данных и 20 адресных линий. Он был популярен для промышленных систем управления в конце 1980-х - начале 1990-х годов, прежде чем на этом рынке доминировал вездесущий 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. Z80 и , вероятно, CMOS 65C02 были бы хорошие процессоры для использования. Стандартизованная шина позволит любителям взаимодействовать с конструкциями друг друга.

Истоки [ править ]

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. S-100 Шина основана на Intel 8080 сигналов, то СТД Шина вокруг Z80 сигналов, то СС-50 Шина вокруг Motorola 6800 , и G64 шина вокруг 68000 сигналов.

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.

VMEbus обеспечил решение высокого качества для высокопроизводительных 16-разрядных процессоров, используя надежные DIN 41612 разъемов и хорошо указанных Eurocard размеров платы и стеллажные системы. Однако это было слишком дорого, если приложению требовался только скромный 8-разрядный процессор.

В середине 1980-х стандарт STEbus решил эти проблемы, указав то, что больше похоже на VMEbus, упрощенное для 8-битных процессоров. Сигналы шины являются достаточно общими, поэтому с ними легко взаимодействовать 8-битные процессоры. Размер платы, как правило , одна высота Еврокард (100 мм х 160 мм) , но допускается для двойной высоты доски (233 х 160 мм) , а также. ^[2] Последний расположил шинный соединитель так, чтобы его можно было аккуратно объединить с системами VME-bus.

Рабочая группа IEEE P1000 первоначально рассматривала простую замену шины STD , заменив крайний разъем карты на разъем DIN41612. Но они решили создать совершенно новую высокопроизводительную 8-битную шину. Они решили сделать автобус больше похожим на VMEbus и Futurebus . STEbus был разработан, чтобы быть независимым от производителя, процессора и иметь возможность использования нескольких мастеров. ^[3]

Зрелость [ править ]

В свое время STEbus был очень успешным. Ему был присвоен официальный стандарт IEEE 1000-1987.

На картах STEbus было доступно множество процессоров, различающихся по цене и производительности. Эти платы включают Intel 8031 , 8085 , 8088 , 80188 ; National Semiconductor 32008 и 32016 ; Motorola 6809 , 68000 и 68008 ; Zilog Z80 и Z280 ; Hitachi HD64180 ; и Inmos Transputer . ^[3]

STEbus разработан для 8-битных микропроцессоров. Процессоры, которые обычно используют более широкую шину данных ( 16-битную и т. Д.), Могут использовать STEbus, если процессор может обрабатывать данные в байтовых блоках, давая подчиненному 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 достигла своей цели, предоставив достаточно надежную для промышленного использования систему для монтажа в стойку с легко заменяемыми платами и независимостью от процессора. ^[4]

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

Отклонить [ править ]

Рынок STEbus начал сокращаться по мере того, как IBM PC превратилась 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 ее было много на плате процессора.

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

Двигаясь дальше, компьютерные системы избавились от необходимости в каркасах для карт и объединительных панелях, перейдя на формат PC104 , в котором платы 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 [ править ]

3U Еврокард - Самый распространенный размер был 100 х 160 мм Еврокард.

6U Eurocard - Редкие, иногда используются в гибридных плат VMEbus

Коннектор [ править ]

DIN 41612 , ряды a и c, 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 [ править ]

Активные низкие сигналы отмечены звездочкой.

GND: Заземление опорного напряжения

+ 5В: большая сила логики.

+12 В и -12 В: 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 первую очередь силовые шины 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. В спецификации STEbus нет жестких указаний относительно того, откуда это следует брать.

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 ведомой плате может декодировать A11 ... A4, чтобы найти ведомые платы ввода-вывода по любому адресу ввода-вывода с 16-байтовым выравниванием. ^{[1] [7]} Обычно используются 8 маленьких перемычек или один блок из 8 DIP-переключателей или два шестнадцатеричных поворотных переключателя с двоичным кодированием , чтобы дать каждой ведомой плате ввода-вывода уникальный адрес. ^[1]

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

Простая процессорная плата может управлять CM2 на высоком уровне для любого доступа к шине, управлять CM1 из сигнала памяти / not_IO и CM0 из сигнала чтения / not_write. Низкое состояние CM2 используется только во время фаз «запроса внимания» (для прерываний и / или циклов DMA) для режима явного ответа. Когда используется режим неявного ответа, мастер шины опрашивает подчиненные платы, чтобы определить, какая из них инициировала запрос внимания, и сбрасывает источник сигнала. В этом случае Vector-fetch не используется.

ATNRQ0 ... 7 *: Запросы на внимание. Они зарезервированы для плат, сигнализирующих о внимании процессору, 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 шины и подтверждение шины. Необязательный. Используется системами с несколькими ведущими.

Количество запросов на внимание отражает то, что STEbus стремится быть простым. Системы с одним ведущим являются нормой, но эти сигналы позволяют системам иметь при необходимости ведущие устройства вторичной шины.

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

DATACK *: 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 владение шиной 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. Таким образом, плата расширения STEbus видит одни и те же сигналы независимо от того, в какой слот объединительной платы она вставлена. ^[7]

Типы сигналов [ править ]

SYSCLK должен управляться только одной платой в системе. Как поясняется в стандарте, этот сигнал должен генерироваться системным контроллером.

Системный контроллер также отвечает за арбитраж шины в случае наличия нескольких мастеров. Когда есть только один мастер, системный контроллер не нужен, и SYSCLK может быть сгенерирован главной платой.

Технические примечания [ править ]

• Сигнальные входы должны быть триггером Шмитта.
• Только одна нагрузка TTL на сигнал линии шины на плату
• Сигнальные выходы должны иметь разветвление 20
• Объединительная плата может иметь до 21 разъема
• Максимальная длина линии сигнальной шины 50 мм на любой плате
• Максимальная длина сигнальной линии шины 500 мм
• Рекомендуется активная оконечная нагрузка шины (с повышением напряжения 270R до 2,8 В)
• Микросхемы серии 7400 часто используются для создания специализированных плат управления, напрямую подключенных к STEbus. ^[7]

Внешние ссылки [ править ]

• Стандарт STEbus (IEEE1000) (доступен для подписчиков и членов IEEE) 8 . 1988. DOI : 10,1109 / IEEESTD.1988.122133 . ISBN 0-7381-4593-9.
• Стоимость STEbus (ISO / IEC 10859: 1997) : 192 швейцарских франка.

Ссылки [ править ]

1. Р. Дж. Митчелл "Микрокомпьютерные системы, использующие шину STE" 1989