Universität Bielefeld - Technische Fakultät - Neuroinformatik



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Blockdiagramm der Hardware

Abb. 7.1 stellt den Aufbau des Moduls dar. Es besteht im wesentlichen aus dem Microcontroller HC11, einem Speicherbaustein und der Arbitrierlogik zur Simulation von einem Zweitorspeicher.

  
Figure 7.1: Blockdiagramm des Puffermoduls BRAD : Der Microcontroller erhält Datenpakete über die getaktete serielle Schnittstelle und schreibt diese Daten in einen acht kByte großen Pufferspeicher. Dieser Speicher kann über den M-Bus ausgelesen werden. Der Adressraum des M-Busses beträgt nur sieben Bit, zur Adressierung von acht kByte sind aber 13 Bit notwendig. Die oberen sechs Bit befinden sich in einem Page-Register, das bei Schreibzugriffen vom M-Bus gesetzt wird. Der Controller greift synchron zu seinem Systemtakt auf den Speicher zu und darf dabei nicht unterbrochen werden; der M-Bus-Zugriff geschieht über Zweidraht-Handshake. Eine Arbitrierlogik regelt den Zugriff beider Partner auf den Speicher. Der Controller kann über die RS232-Schnittstelle konfiguriert werden.

Folgende Eigenschaften des Microcontrollers werden im Modul ausgenutzt:

  1. Der Expanded Multiplexed Mode: Im Normalfall kommt der Controller mit seinem Programmspeicher von 2048 Bytes EEPROM und seinem Variablenspeicher von 256 Bytes RAM aus (single-chip mode). Das RAM ist aber sehr knapp bemessen und von außen nicht zugänglich. Damit Peripheriegeräte diesen Speicher lesen können, muß ein Programm im Controller den Handshake regeln (etwa mittels einer Parallelschnittstelle). Diese Methode ist zu langsam im Vergleich zur Rate, mit der Daten eintreffen. Deshalb ist externer Speicher notwendig, der von Peripheriegeräten ohne Belastung des Controllers gelesen werden kann.

    Der Controller läßt sich dazu so konfigurieren, daß bis zu 64 kByte externer Speicher adressiert werden kann. Port B und Port C übernehmen dann Daten- und Adressbusfunktionen. Port B enthält die oberen acht Bits des Adressbusses (A[8:15]hc); Port C enthält während der ersten Hälfte eines Taktzyklus' die unteren acht Bits des Adressbusses, während der zweiten Hälfte stellt er den Datenbus dar (AD[0:7]hc). Um Speicher an den Controller anschließen zu können, muß Port C einen Demultiplexer bekommen.

  2. Der Echtzeit-Zähler: In BRAD wird der Echtzeitzähler zum Messen des Zeitabstandes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Paketen benutzt. Die Eigenschaften des Zählers wurden bereits in Kapitel 6 dargestellt.
  3. Die getaktete serielle Schnittstelle: Über diese Schnittstelle nimmt das Modul Daten in Empfang. Siehe Kapitel 6.
  4. Die RS232-Schnittstelle: Ebenso wie MASS läßt sich BRAD mit einem Terminal-Emulator bedienen. Da das Puffermodul jedoch keiner Umkonfigurierung bedarf, dient diese Schnittstelle lediglich zu Diagnosezwecken. Siehe auch Kapitel 6.

Das RAM ist ein statischer 100ns-Speicher, der über Tri-State-Treiber an den Controller und den M-Bus angeschlossen ist.

Der Zugriff auf diesen Speicher wird von einem Arbitrier-Schaltwerk übernommen, das im Anhang B dokumentiert ist. Der Arbiter schaltet die Treiber der beiden Partner und die Steuersignale für das RAM so, daß einerseits der Controller ungebremsten Schreib- und Lesezugriff bekommt, und daß andererseits der Lesezugriff vom M-Bus mit möglichst wenig Wartezeit verbunden ist.

Der M-Bus besitzt 16 Daten- und sieben Adressleitungen. Das entspricht einem Adressraum von 256 Bytes. Mit den vom Controller verwendeten acht Datenleitungen können jedoch nur 128 Bytes direkt adressiert werden. Die oberen sechs Bits der Adresse werden mit einem Schreibzugriff in ein Register auf dem Modul geladen. Schreibzugriffe über den M-Bus greifen also nicht auf das 8-kByte-RAM zu, sondern auf das sogenannte Page-Register. Die Software auf BRAD ordnet die Daten so an, daß möglichst wenige Schreibzugriffe notwendig sind.



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Markus Jankowski Jan Jockusch Lars Jansen Michael Jandrey Marjan Tomas , 1996-Dec-06