Применение ПЗУ

Основные временные характеристики микросхем ПЗУ - это две величины задержки.

Задержка выборки адреса памяти - время от установки входного кода адреса до установки выходного кода данных.

Задержка выборки микросхемы - время от установки активного разрешающего управляющего сигнала CS до установки выходного кода данных памяти. Задержка выборки микросхемы обычно в несколько раз меньше задержки выборки адреса.

Содержимое ПЗУ обычно изображается в виде специальной таблицы, называемой картой прошивки памяти. В таблице показывается содержимое всех ячеек памяти, причем в каждой строке записывается содержимое 16 (или 32) последовательно идущих (при нарастании кода адреса) ячеек. При этом, как правило, используется 16-ричное кодирование.

Пример карты прошивки ПЗУ с организацией 256х8 показан в табл. 12.1 (все биты всех ячеек считаются установленными в единицу). Пользоваться таблицей очень просто. Например для того, чтобы посмотреть содержимое ячейки памяти с 16-ричным адресом 8А, надо взять строку таблицы с номером 80 и столбец таблицы с номером А (данная ячейка в таблице выделена жирным шрифтом).

Таблица 12.1. Пример карты прошивки ПЗУ

Адрес

Любые микросхемы ПЗУ легко можно включать так, чтобы уменьшать или увеличивать количество адресных разрядов, то есть уменьшать или увеличивать количество используемых ячеек памяти.

На Рис. 12.7 показано, как из микросхемы с организацией 2Кх8 сделать микросхему 512х8. Два старших разряда адреса памяти отключены (на них поданы нулевые сигналы). Использоваться будут только младшие (верхние в таблице прошивки) 512 ячеек, и только их надо будет программировать.

Рис. 12.7. Уменьшение количества адресных разрядов ПЗУ

Задача увеличения количества адресных разрядов ПЗУ встречается значительно чаще задачи уменьшения количества адресных разрядов.

Для увеличения адресных разрядов обычно применяются микросхемы дешифраторов (Рис. 12.8).

Младшие разряды шины адреса при этом подаются на объединенные адресные входы всех микросхем, а старшие - на управляющие (адресные) входы дешифратора. Выходные сигналы дешифратора разрешают работу всегда только одной микросхемы памяти. В результате на общую шину данных всех ПЗУ выдает свою информацию только одна микросхема.

Применение дешифратора 3-8 позволяет объединить 8 микросхем ПЗУ (добавить три адресных разряда.

Рис. 12.8. Увеличение количества адресных разрядов ПЗУ

с помощью дешифратора

Часто возникает также задача увеличения количества разрядов данных. Для этого необходимо всего лишь объединить одноименные адресные входы нужного количества микросхем ПЗУ выходы же данных ПЗУ не объединяются, а образуют код с большим числом разрядов. Например, при объединении таким образом двух микросхем с организацией 8Кх8 можно получить ПЗУ с организацией 8Кх16.

Одно из самых распространенных применений микросхем ПЗУ - замена ими сложных комбинационных схем.

Если рассматривать адресные входы микросхемы ПЗУ как входы комбинационной схемы, а разряды данных - как выходы этой комбинационной схемы, то можно сформировать любую требуемую таблицу истинности данной комбинационной схемы. Для этого всего лишь надо составить таблицу прошивки ПЗУ, соответствующую нужной таблице истинности.

В качестве примера рассмотрим комбинационную схему, представленную на Рис.12.9., имеющую восемь входов и четыре выхода. Схема распознает два различных 5-разрядных входных кода (11001 и 10011) в случае, когда на входе разрешения «–Разр.» присутствует нулевой сигнал, а при приходе сигналов «–Строб 1» и «Строб 2» схема выдает на выход отрицательные импульсы. Причем первый выходной сигнал вырабатывается в случае, когда входной код равен 11001 и пришел сигнал «–Строб 1», второй выходной сигнал - при том же коде, но по входному сигналу «–Строб 2». Третий и четвертый выходной сигналы вырабатываются при входном коде 10011 и при приходе соответственно управляющих сигналов «–Строб 1» и «–Строб 2».

Рис. 12.9. Пример комбинационной схемы, заменяемой ПЗУ

Всю эту схему можно заменить одной микросхемой ПЗУ (рис. 12.10). Микросхема ПЗУ всегда выбрана (управляющие сигналы –CS1 и –CS2 - нулевые). На выходах данных памяти включены резисторы, так как тип выходов микросхемы - ОК.

Рис. 12.10. Включение ПЗУ для замены комбинационной схемы,

показанной на рис. 12.9

Микросхемы ПЗУ могут заменять собой любые комбинационные микросхемы: дешифраторы, шифраторы, компараторы кодов, сумматоры, мультиплексоры, преобразователи кодов и т.д.

В общем случае ПЗУ можно рассматривать как преобразователь входного кода (кода адреса) в выходной код (код данных) по произвольному закону, задаваемому разработчиком. Это позволяет не только преобразовывать друг в друга различные стандартные коды, но и выполнять множество других функций, например, использовать ПЗУ как простейший табличный вычислитель.

Одно из наиболее распространенных применений ПЗУ как преобразователя кодов - это построение на их основе всевозможных индикаторов, отображающих на экране буквы и цифры. ПЗУ в данном случае переводит код (номер) буквы или цифры в ее изображение. Конечно, в данном случае заменить ПЗУ комбинационной схемой совершенно невозможно, так как букв и цифр очень много, а их изображения очень разнообразны.

Простейший пример данного применения ПЗУ - это управление знаковым семисегментным индикатором, знакомым всем по калькуляторам, кассовым аппаратам, электронным часам, весам и т.д. В семисегментных индикаторах изображение всех цифр от 0 до 9 строится всего из семи сегментов (отрезков линий) (Рис 12.11.).

Рис. 12.11. Дешифратор знакового семисегментного индикатора на ПЗУ

Чтобы отобразить в виде цифры 4-разрядный двоичный код, надо этот код преобразовать в 7-разрядный код, каждому разряду которого будет соответствовать один сегмент индикатора. То есть коду 0000 должно соответствовать изображение нуля (6 сегментов, расположенных по периметру), а коду 0001 — изображение единицы (два правых вертикальных сегмента). Для повышения универсальности индикатора удобно дополнить десять цифр еще и шестью буквами, использующимися в 16-ричном коде (A, B, C, D, E, F). Семь сегментов индикатора позволяют сделать и это, правда, изображения букв получаются не слишком качественными.

ПЗУ типа РЕ3, используемое в качестве дешифратора индикатора, имеет 4 входа и 7 выходов (старший разряд адреса и старший разряд данных не используются). Карта прошивки ПЗУ приведена в табл. 12.4. Нулевой сигнал на каждом из выходов данных ПЗУ зажигает соответствующий ему сегмент.

Таблица 12.4 Карта прошивки ПЗУ для дешифратора знакового индикатора

Адрес