DE3739993C2

DE3739993C2 -

Info

Publication number: DE3739993C2
Application number: DE3739993A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Nagoya Aichi Jp Iwasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1990-10-25
Also published as: US4839795A; CN87107995A; JPH0559457B2; DE3739993A1; JPS63133251A

Description

Die Erfindung betrifft eine periphere Schaltung für einen Mikroprozessor zum Umschalten von einem internen auf einen externen Speicher der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Eine solche Schaltung ist aus der US-Firmenschrift INTEL: MCS-48 Single Component Microcomputer, Seminar Notebook, 1976, Seiten 1-21 bekannt.

Ein im wesentlichen gleicher Stand der Technik ist auch in der US-PS 44 50 521 beschrieben.

Ein-Chip-Prozessoren, wie sie in der Fig. 1 der Zeichnung dargestellt sind, enthalten für bestimmte Aufgabenbereiche alle benötigten ROMs, RAMs, Ein/Ausgabeanschlüsse usw., wobei die erforderlichen Programme in den internen ROMs auf dem Chip gespeichert sind. Für andere Anforderungen, bei denen ein geändertes Programm benötigt wird, muß das ROM modifiziert werden, was nur bei der Chip- Herstellung möglich ist und einen großen Aufwand darstellt ("Masken-ROMs", vgl. die obengenannte US-Patentschrift).

Im wesentlichen beinhaltet der bekannte Stand der Technik deshalb die Bereitstellung kompletter gedruckter Schaltungen mit den Ein-Chip-Prozessor und zusätzlichen externen Speichern, die den internen Speicher teilweise oder vollständig ersetzen und somit die Ausführung einer ganzen Reihe verschiedener Funktionen mit ein und demselben Prozessor- Chip gestatten. Mit anderen Worten ist es nach dem Stand der Technik erforderlich, für jede gewünschte Alternative (Verwendung des internen oder verschiedener externer Speicher) eine separate gedruckte Schaltung, die jeweils ihren eigenen Prozessor enthält, zu entwickeln und herzustellen. Eine Schaltung, die externe Speicher enthält, ist dabei auch nur für den vorgesehenen Betrieb geeignet und beispielsweise nicht mehr für einen Betrieb mit dem internen Speicher verwendbar, da Ein/Ausgänge des Mikroprozessors, die sonst als Signalleitungen dienen, als Adressenleitungen für den externen Speicher geschaltet sind.

Die Fig. 2 der Zeichnung zeigt ein solches Mikrocomputer- System, bei dem externe Speicherelemente Anwendung finden.

In der Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Ein-Chip-Prozessor (z. B. den Prozessor 8396 von Intel), die Bezugsziffern 6 und 7 bezeichnen jeweils einen Adressenspeicher (getaktetes D-Flip-Flop, auch "D-Latch"), die Bezugsziffern 8 und 9 Speicherelemente (z. B. ROMs), in denen einige Programme gespeichert sind, und die Bezugsziffer 10 eine Ein/Ausgabeeinheit, die als Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle ausgelegt ist.

Die Entwicklung und Herstellung solcher gedruckter Schaltungen für die externen Speicher ist jedoch ebenfalls relativ aufwendig und wirtschaftlich nur für größere Stückzahlen möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltung für einen Mikroprozessor zu schaffen, die ein wahlweises Umschalten auf einen oder mehrere externe Speicher erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit eine Grundschaltung mit einem Mikroprozessor bereitgestellt, die einfach aufgebaut ist und an die wahlweise eine Schaltung mit externen Speichern angeschlossen werden kann, wobei diese letztgenannte Schaltung beispielsweise nur an einem Verbindungsstecker angesteckt zu werden braucht, um einen Betrieb des Prozessors mit den externen Speichern zu erhalten. Ohne diese Schaltung mit externen Speichern arbeitet der Mikroprozessor auf der Basis seiner internen Programme als normaler Ein- Chip-Prozessor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht damit aus der Grundschaltung mit dem Ein-Chip-Prozessor, die ohne weitere externe Bauteile und ohne zusätzliche Modifikationen als Ein-Chip-Mikrocomputer verwendet werden kann und die, durch einfaches Anstecken einer Schaltung mit externen Speichern, genausogut als erweiterter Computer benutzt werden kann.

Bei geöffnetem Verbindungselement, das heißt wenn keine Schaltung mit externen Speichern am Mikroprozessor angeschlossen ist, wird von der CPU automatisch das interne ROM angewählt und das darin enthaltene Programm abgearbeitet. Dabei werden die Anschlüsse des Prozessors als normale Eingänge und Ausgänge verwendet.

Wenn durch einfaches Zusammenstecken der Verbindungselemente, das heißt durch Anstecken externer Speicher etwa ein entsprechender Anschluß am Prozessor auf einen niedrigen Pegel gesetzt wird, wird von der CPU automatisch das externe ROM angewählt und das darin enthaltene Programm abgearbeitet. Dabei werden alle Verbindungen an bestimmten Ausgangsanschlüssen des Prozessors in bekannter Weise für Adressendaten für den Zugriff auf den externen Speicher verwendet.

Damit nun diese Prozessor-Anschlüsse einmal für Signale (keine externen Speicher angeschlossen) und einmal für Adressen (externe Speicher angeschlossen) verwendet werden können, ist erfindungsgemäß eine Sperrschaltung für diese Anschlüsse vorgesehen, die eine entsprechende Umschaltung bzw. Sperrung dieser Anschlüsse bewirkt. Diese Signal-Sperrschaltung bewirkt mit anderen Worten, daß nach Anschließen der Schaltung mit den externen Speichern keine Signale mehr von außen an diese Anschlüsse des Prozessors gelangen können und auch vom Prozessor über diese Anschlüsse keine Signale mehr nach außen, das heißt über die Speicher hinaus, abgegeben werden können, die nicht dafür bestimmt sind.

Die Unteransprüche 2 und 3 beschreiben die alternative Verwendung von Drei-Zustands-Puffern oder Wählschaltungen für die Sperrschaltung.

Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße periphere Schaltung für einen Mikroprozessor werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 herkömmliche Peripherieschaltungen,

Fig. 3 eine Grundschaltung mit einem Mikroprozessor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 eine mit der Grundschaltung zu verbindende Schaltung mit externen Speichern und

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel für die Grundschaltung.

In Fig. 3 bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Ein-Chip-Mikroprozessor (z. B. Intel 8396), der ROMs, in denen gewünschte Programme gespeichert sind, RAMs, Zähler und Ein/Ausgangsanschlüsse enthält. Die Bezugsziffern 2 und 3 bezeichnen einen Drei-Zustands- Puffer mit einem Drei-Zustands-Verhalten mit einer logischen "1", "0" und einer hohen Ausgangsimpedanz.

Die Bezugsziffer 4 bezeichnet ein Verbindungselement, etwa einen Verbindungsstecker, zum Anschließen externer Speicher.

Die Bezugsziffer 5 in Fig. 4 bezeichnet ein Verbindungselement, etwa einen Verbindungsstecker, der an das Verbindungselement 4 in Fig. 3 anzuschließen ist. Die Bezugsziffern 6 und 7 bezeichnen Adressenspeicher zum Halten einer Adresse, die Bezugsziffern 8 und 9 ROMs, in denen Programme gespeichert sind, und die Bezugsziffer 10 eine Ein/Ausgabeeinheit. Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung und die in Fig. 4 gezeigte Schaltung können mittels der Verbindungselemente 4 und 5 verbunden werden. Die durch das Verbinden geschalteten Signale sind ein Eingangssignal und ein Ausgangssignal an den Drei-Zustands- Puffern 2 und 3, ein synchron zu der Ausgabe einer Adresse ausgegebenes ALE-Signal (Adress Latch Enable Signal), ein Taktsignal beim Schreiben und Lesen von Daten, ein EA-Signal (Extern Access Signal) zum Bestimmen, ob ein interner Speicher des Prozessors oder ein externer Speicher angewählt wird, sowie ein Signal für eine hohe Ausgangsimpedanz der Drei-Zustands- Puffer 2 und 3.

Der Betrieb des Ausführungsbeispiels wird unter Bezugnahme auf den oben beschriebenen Aufbau erläutert. Zuerst soll der Betrieb der in Fig. 3 gezeigten Grundschaltung für den Fall beschrieben werden, daß das Verbindungselement am Mikroprozessor offen ist. In diesem Fall wird der interne Programmspeicher im Mikroprozessor ausgewählt, da ein bestimmtes, durch einen Widerstand 11 hervorgerufenes Potential am EA-Signal-Anschluß anliegt. Auch bezüglich der Drei-Zustands-Puffer 2 und 3 wird über einen Widerstand 12 ein Potential an deren Auswahl-Pin angelegt, so daß sie in einen leitenden Zustand gelangen. Der Mikroprozessor 1 arbeitet entsprechend das im unteren ROM gespeicherte Programm ab, wobei alle Anschlüsse P₀, P₁ und P₂ als Ein/Ausgangsanschlüsse dienen können.

Im folgenden wird der Fall beschrieben, daß das Verbindungselement an der Schaltung nach Fig. 4 in das Verbindungselement 4 der Grundschaltung eingesetzt ist. Das Einsetzen des Verbindungselementes 5 in das Verbindungselement 4 führt dazu, daß der Auswahlanschluß EA Erdpotential annimmt, wie in Fig. 4 gezeigt. Als Programmspeicher werden damit die externen ROMs 8 und 9 angewählt, und gleichzeitig werden die Puffer 2 und 3 auf dieselbe Weise so geschaltet, daß der Ausgang eine hohe Impedanz aufweist. Der Mikroprozessor 1 kann daher über die Anschlüsse P₁ und P₂ synchron mit dem ALE-Signal Adressen ausgeben, um die Programme in den externen ROMs 8 und 9 auszulesen. Die Adressenspeicher 6 und 7 sowie die ROMs 8 und 9 sind dabei mit den Signalleitungen verbunden. Um die entsprechende Verringerung der Anzahl der Ein/Ausgabeanschlüsse beim Betrieb mit externen Speichern auszugleichen, weist die Peripherieschaltung der Fig. 4 in bekannter Weise noch eine Ein/Ausgabeeinheit 10 auf.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die mit den Eingabe/Ausgabeanschlüssen P₁ und P₂ des Mikroprozessors 1 verbundenen Drei-Zustands-Puffer 2 und 3 leitend gemacht, wenn ein Ein-Chip-Modus vorliegt, bei dem zwischen jedem der Ein/Ausgabeanschlüsse P₁ und P₂ Signale ausgetauscht werden können. Falls die externen ROMs 8 und 9 angeschlossen sind, bzw. die Drei-Zustands-Puffer 2 und 3 abgeschaltet sind, erfolgt eine Eingabe oder Ausgabe von Daten und Adressen zwischen den Ein/Ausgabeanschlüssen P₁ und P₂ und den externen ROMs 8 und 9, und gleichzeitig werden Ein/Ausgabe-Signale von der Ein/Ausgabeeinheit 10 an die Ausgangsleitungen der Drei-Zustands-Puffer angelegt. Daher ist es auch möglich, anstelle der Puffer Wählschaltungen 13 und 14 zu verwenden, um selektiv Signale auszugeben, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Dabei wird an Auswahlanschlüsse S der Wählschaltungen 13 und 14 über Widerstände 11 und 12 eine bestimmte Spannung angelegt, falls der Mikroprozessor 1 in einem Ein-Chip-Modus verwendet wird. In den Wählschaltungen 13 und 14 sind dann die mit Anschlüssen P₁ und P₂ verbundenen Eingänge A jeweils mit einem Ausgang O verbunden.

Falls das Verbindungselement 5 der peripheren Schaltung mit dem Verbindungselement 4 verbunden ist, liegt Erdpotential an den Auswahlanschlüssen (S) der Wählschaltungen 13 und 14 an, und die Ausgänge O der Wählschaltungen 13 und 14 werden auf die Anschlüsse B umgeschaltet. Mit den Anschlüssen B sind die Anschlüsse P₁′ und P₂′ der Ein/Ausgabeeinheit 10 in der peripheren Schaltung verbunden.

Claims

1. Periphere Schaltung für einen Mikroprozessor zum Umschalten von einem internen auf einen externen Speicher, mit

- einem Ein-Chip-Prozessor (1), der von einem internen ROM- Speicher-Modus auf einen externen ROM-Speicher-Modus umgeschaltet werden kann,
- Adressenspeichern (6, 7), die im externen ROM-Speicher-Modus an Ein/Ausgangsanschlüssen (P₁, P₂) des Prozessors (1) angeschlossen sind,
- externen Speichern (8, 9), die im externen ROM-Speicher- Modus über die Adressenspeicher (6, 7) an den Prozessor (1) angeschlossen sind, und mit
- einer Ein/Ausgabeeinheit (10), die im externen ROM-Speicher- Modus mit den externen Speichern (8, 9) und dem Prozessor (1) verbunden ist,

gekennzeichnet durch

- ein trennbares Verbindungselement (4, 5) und
- eine Signal-Sperrschaltung (2, 3; 13, 14) für diejenigen Anschlüsse (P₁, P₂) des Prozessors (1), an die im externen ROM-Speicher-Modus die Adressenspeicher (6, 7) angeschlossen sind, wobei
- - bei getrenntem Verbindungselement (4, 5) der interne Speicher im Ein-Chip-Prozessor (1) angewählt ist und die entsprechenden Ein-Chip-Prozessor-Anschlüsse (P₁, P₂) als Signal-Ein/Ausgänge geschaltet sind, und wobei
- - bei zusammengesetztem Verbindungselement (4, 5) die externen Speicher (8, 9) angewählt und die entsprechenden Ein-Chip-Prozessor-Ausgänge (P₁, P₂) als Adressenausgänge für die externen Speicher geschaltet sind.

2. Periphere Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Sperrschaltung (2, 3; 13, 14) Drei-Zustands-Puffer (2, 3) aufweist, die als Ausgangszustand den Zustand hoher Impedanz annehmen können.

3. Periphere Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Sperrschaltung (2, 3; 13, 14) Wählschaltungen (13, 14) zum Anwählen von Signalleitungen aufweist.