STEbus - STEbus
STEbus (aynı zamanda , IEEE-1000 yolu ) olmayan bir özel işlemci bağımsız olduğu bilgisayar toplama çubuğu 8 veri hatları ve 20 adres hatları ile. Her yerde bulunan IBM PC'nin bu pazara hakim olmasından önce, 1980'lerin sonunda ve 1990'ların başında endüstriyel kontrol sistemleri için popülerdi . STE açılımı ST andard E urocard.
İyi tasarlanmış bir standart olmaya devam ediyor. Artık orijinal pazarında rekabetçi olmasa da, 'ev yapımı' bilgisayar sistemleri yapmak isteyen hobiler için geçerli bir seçimdir. Z80 ve muhtemelen CMOS 65C02 kullanmak iyi işlemciler olurdu. Standartlaştırılmış veri yolu, hobicilerin birbirlerinin tasarımlarına arayüz oluşturmasına olanak tanıyacaktı.
Kökenleri
1980'lerin başında, her biri kendi güçlü ve zayıf yönlerine sahip birçok tescilli otobüs sistemi vardı. Çoğu geçici bir şekilde, tipik olarak belirli bir mikroişlemci etrafında büyümüştü. S-100 veri yolu dayanır Intel 8080 sinyalleri, STD otobüs yaklaşık Z80 sinyalleri, SS-50 otobüs çevresinde Motorola 6800 ve G64 yolu yaklaşık 68000 sinyaller.
Bu, diğer işlemcilerle bağlantı kurmayı zorlaştırdı. Daha güçlü bir işlemciye yükseltmek, zamanlamaları ince bir şekilde değiştirirdi ve zamanlama kısıtlamaları her zaman kesin olarak belirlenmemişti. Elektriksel parametreler ve fiziksel boyutlar da değildi. Genellikle otobüs için kire ve titreşime karşı savunmasız olan kenar konektörleri kullandılar.
VMEbus yüksek performanslı için yüksek kaliteli bir çözüm sağlanan 16-bit güvenilir kullanılarak işlemci DIN 41612 konektörleri ve iyi tanımlanmış Eurocard kartı boyutları ve sistemleri raf. Bununla birlikte, bir uygulamanın yalnızca mütevazı bir 8 bit işlemciye ihtiyaç duyduğu durumlarda bunlar çok maliyetliydi .
Ortalarında 1980'lerde STEbus standart yerine bir şey olduğunu belirterek bu konuları ele VMEbus 8-bit işlemciler için basitleştirilmiş. Veriyolu sinyalleri, 8 bitlik işlemcilerin arayüz oluşturması kolay olacak şekilde yeterince geneldir. Kart boyutu genellikle tek yükseklikte bir Eurocard'dı (100 mm x 160 mm), ancak çift yükseklikte tahtalar (233 x 160 mm) için de izin verildi. İkincisi, veri yolu konektörünü VME-veri yolu sistemlerine düzgün bir şekilde birleştirilebilecek şekilde konumlandırdı.
IEEE Çalışma Grubu P1000 başlangıçta sadece STD Veriyolunu yeniden takmayı, kart kenar konektörünü DIN41612 konektörüyle değiştirmeyi düşündü. Ancak tamamen yeni, yüksek performanslı 8 bitlik bir veri yolu oluşturmaya karar verdiler. Daha çok VMEbus ve Futurebus gibi bir otobüs yapmaya karar verdiler . STEbus, üreticiden bağımsız, işlemciden bağımsız ve multimaster özelliğine sahip olacak şekilde tasarlanmıştır.
Olgunluk
STEbus zamanında çok başarılıydı. Resmi standart IEEE 1000-1987 verildi.
STEbus kartlarında, fiyat ve performans aralığında birçok işlemci mevcuttu. Bu anakartlar arasında Intel 8031 , 8085 , 8088 , 80188 ; National Semiconductor 32008 ve 32016 ; Motorola 6809 , 68000 ve 68008 ; Zilog Z80 ve Z280 ; Hitachi HD64180 ; ve Inmos Transputer .
STEbus, 8 bit mikroişlemciler için tasarlanmıştır . Normalde daha geniş bir veri yolu ( 16 bit , vb.) Kullanan işlemciler, eğer işlemci veriyi bayt genişliğinde parçalar halinde işleyebilirse, STEbus'ı kullanabilir ve bu da slave'e yanıt vermesi gerektiği sürece verir.
STEbus, popüler Z80 6809'dan güçlü 68020'ye kadar işlemcileri destekledi. Göze çarpan tek popüler mikro 6502 idi, çünkü yazma sırasında bekleme durumlarını doğal olarak desteklemiyordu. CMOS 65C02'nin bu kusuru yoktu, ancak bu NMOS 6502 ve Z80'den daha nadir ve daha pahalıydı. 6809 döngü germe kullandı.
Çevre birimleri arasında prototipleme kartları, disk denetleyicileri, video kartları, seri G / Ç, analog ve dijital G / Ç yer alıyordu. STEbus , kolayca değiştirilebilir kartlar ve işlemci bağımsızlığı ile endüstriyel kullanım için yeterince sağlam bir raf montaj sistemi sağlama hedefine ulaştı .
Araştırmacılar, STEbus sistemlerini sağlam, uyarlanabilir ve uygun maliyetli olarak tanımlıyor.
Reddet
IBM PC endüstriyel kontrol sistemlerinde ilerleme kaydettikçe STEbus pazarı düşmeye başladı. Yazılım tabanı daha büyük ve daha ucuz olduğu için müşteriler PC tabanlı ürünleri tercih etti. Daha fazla programcı PC'ye aşinaydı ve yeni sistemleri öğrenmek zorunda kalmadı.
Bellek maliyetleri düştü, bu nedenle işlemci kartında bol miktarda varken veri yolu tabanlı bellek genişletmeye sahip olmak için daha az neden vardı.
Dezavantajlara rağmen, üreticiler endüstriyel PC sistemleri yarattılar ve sonunda diğer veri yolu sistemlerini bıraktılar.
PC sistemleri, kartların üst üste istiflendiği PC104 formatına geçerek kart kafeslerine ve arka planlara olan ihtiyacı ortadan kaldırdı . STEbus kadar iyi tasarlanmamış olsa da, PC104 birçok uygulama için yeterince iyidir.
Zirve dönemindeki büyük üreticiler artık STEbus'u çoğunlukla onlardan çok fazla ürün satın alan eski müşterilerle iyi niyet için destekliyor.
2013 itibariyle, bazı üreticiler STEbus, G64, Multibus II ve diğer eski veri yolu sistemlerini desteklemeye devam etmektedir.
IEEE, herhangi bir hata nedeniyle değil, artık güncelleme için yeterince aktif olmadığı için standardı geri çekti.
Fiziksel format
3U Eurocard - En yaygın boyut 100 x 160 mm Eurocard'dı.
6U Eurocard - Nadir, bazen VMEbus hibrit kartlarda kullanılır
Bağlayıcı
DIN 41612 , satırlar a ve c, 0.1 "aralık.
VME / STE hibrit kartlarında STEbus ve VMEbus VME P2 konektörünü paylaşır, VME sinyalleri satır b'de bulunur. Bu nedenle, STEbus kartları herhangi bir amaç için satır b'yi kullanamaz.
Pin yapısı
| num. | isim | ABC | isim |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | o + o | GND |
| 2 | + 5V | o + o | + 5V |
| 3 | D0 | o + o | D1 |
| 4 | D2 | o + o | D3 |
| 5 | D4 | o + o | D5 |
| 6 | D6 | o + o | D7 |
| 7 | A0 | o + o | GND |
| 8 | A2 | o + o | A1 |
| 9 | A4 | o + o | A3 |
| 10 | A6 | o + o | A5 |
| 11 | A8 | o + o | A7 |
| 12 | A10 | o + o | A9 |
| 13 | A12 | o + o | A11 |
| 14 | A14 | o + o | A13 |
| 15 | A16 | o + o | A15 |
| 16 | A18 | o + o | A17 |
| 17 | CM0 | o + o | A19 |
| 18 | CM2 | o + o | CM1 |
| 19 | ADRSTB * | o + o | GND |
| 20 | DATACK * | o + o | DATSTB * |
| 21 | TRFERR * | o + o | GND |
| 22 | ATNRQ0 * | o + o | SYSRST * |
| 23 | ATNRQ2 * | o + o | ATNRQ1 * |
| 24 | ATNRQ4 * | o + o | ATNRQ3 * |
| 25 | ATNRQ6 * | o + o | ATNRQ5 * |
| 26 | GND | o + o | ATNRQ7 * |
| 27 | BUSRQ0 * | o + o | BUSRQ1 * |
| 28 | BUSAK0 * | o + o | BUSAK1 * |
| 29 | SYSCLK | o + o | VSTBY |
| 30 | -12V | o + o | + 12V |
| 31 | + 5V | o + o | + 5V |
| 32 | GND | o + o | GND |
Yıldız işaretiyle gösterilen aktif düşük sinyaller.
GND: Toprak referans voltajı
+ 5V: En mantığa güç verir.
+ 12V ve -12V: Öncelikle RS232 tampon gücü için kullanışlıdır. + 12V, voltaj jeneratörlerini programlamak için kullanılmıştır. Her ikisi de analog devrede kullanılabilir, ancak bunların öncelikle dijital devre için güç rayları olduğunu ve bu nedenle genellikle dijital gürültüye sahip olduklarını unutmayın. Analog devre için bir miktar ayırma veya yerel düzenleme önerilir.
VSTBY: Bekleme gerilimi. İsteğe bağlı. Bu hat, onu besleyen veya tüketen kartlara yedek pil voltajı taşımak için ayrılmıştır. 3.6V NiCad pil yaygın bir kaynaktır. STEbus özellikleri, bunun nereden kaynaklanması gerektiği konusunda katı değildir.
Pratikte bu, yedek güç gerektiren çoğu kartın güvenli oynama eğiliminde olduğu ve genellikle VSTBY'den güç sağlamasına veya kabul etmesine izin veren bir bağlantıyla birlikte bir bataryaya sahip olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, sisteminizde ihtiyacınız olandan daha fazla pil ile karşılaşabilirsiniz ve daha sonra birden fazla pilin VSTBY'yi çalıştırmamasına dikkat etmelisiniz.
D0 ... 7: Veri yolu. Bu yalnızca 8 bit genişliğindedir, ancak çoğu G / Ç veya bellek eşlemeli çevre birimi bayt odaklıdır.
A0 ... 19: Adres veriyolu. Bu, 1 MByte'a kadar belleğin adreslenmesine izin verir. Mevcut teknoloji, büyük miktarda bellek gerektiren işlemcinin işlemci kartında buna sahip olacağı şekildedir, bu nedenle bu büyük bir sınırlama değildir. G / Ç adresi çözmeyi pratik bir düzeye çıkarmak için G / Ç alanı 4K ile sınırlandırılmıştır. Her bir bağımlı kart üzerindeki tek bir 74LS688, 16 bayt hizalamayla herhangi bir G / Ç adresindeki G / Ç bağımlı kartlarını bulmak için A11 ... A4'ün kodunu çözebilir. Tipik olarak 8 küçük atlama kablosu veya tek bir 8 DIP anahtar birimi veya iki ikili kodlu onaltılık döner anahtar , her bir G / Ç bağımlı kartına benzersiz bir adres vermek için kullanılır.
CM0 ... 2: Komut Değiştiriciler. Bunlar, veri aktarım döngüsünün doğasını gösterir.
| CM 2 1 0 |
Fonksiyon | |
|---|---|---|
| 1 1 1 | okumak | hafıza |
| 1 1 0 | yazmak | |
| 1 0 1 | okumak | G / Ç |
| 100 | yazmak | |
| 0 1 1 | Vektör getirme | |
| 0 1 0 | ayrılmış | |
| 0 0 1 | ||
| 0 0 0 | ||
Basit bir işlemci kartı, tüm veri yolu erişimi için yüksek CM2, bellek / not_IO sinyalinden CM1 ve okuma / yazma sinyalinden CM0 sürebilir. CM2 düşük durumu, Açık Yanıt modu için yalnızca "dikkat isteği" aşamalarında (kesintiler ve / veya DMA döngüleri için) kullanılır. Örtük Yanıt modu kullanıldığında, veri yolu yöneticisi, hangisinin Dikkat İsteğini tetiklediğini bulmak için bağımlı kartları sorgular ve sinyal kaynağını sıfırlar. Bu durumda Vektör getirme kullanılmaz.
ATNRQ0 ... 7 *: Dikkat İstekleri. Bunlar, Kesmeler ve Doğrudan Bellek Erişimini (DMA) kapsayan bir terim olan işlemcinin dikkatini çekmek için kartlar için ayrılmıştır. Akıllı sinyal seçimi, bu hatları, maskelenebilir kesintiler, maskelenemeyen kesintiler veya DMA gibi belirli tipler olarak kabul etmez.
Dikkat İsteklerinin sayısı, gerçek zamanlı kontrol sistemlerinde STEbus'ın amaçlanan rolünü yansıtır. Sekiz satır öncelikli olarak üç bit olarak kodlanabilir ve işlenmesi oldukça pratik bir satır sayısıdır.
BUSRQ0 ... 1 * ve BUSAK0 ... 1 *: Veriyolu İstekleri ve Veriyolu Kabulü . İsteğe bağlı. Çoklu ana sistemler tarafından kullanılır.
Dikkat İsteklerinin sayısı, STEbus'ın basit olmayı amaçladığını yansıtır. Tek ana sistemler normdur, ancak bu sinyaller, sistemlerin gerekirse ikincil veri yolu ana birimlerine sahip olmasına izin verir.
DATSTB *: Veri Strobe. Bu, veri aktarım döngülerindeki birincil sinyaldir.
DATACK *: Veri Kabulü . Bir slave, STEbus üzerinden bir veri transferinin güvenli bir şekilde tamamlandığını onayladığı zaman bu sinyali bildirecektir. Bu, STEbus sistemlerinin çok çeşitli hızlara sahip eklenti kartları kullanmasına olanak tanır; bu, her şeyin en yavaş aygıtın hızında çalışmasını gerektiren eski veri yolu sistemlerinde bir gelişme.
TRFERR *: Transfer Hatası. Bir slave, STEbus üzerinden bir veri transferinin hatalı olarak tamamlandığını kabul ettiğinde bu sinyali onaylayacaktır.
ADRSTB *: Adres Strobe. Bu sinyal, adres veriyolunun geçerli olduğunu gösterir. Başlangıçta, bu, veri yolu hazır olmadan önce adres hatlarını DRAM yongalarına sokmaya başlayabilen DRAM kartlarında bazı pratik kullanımlara sahipti. STEbus spesifikasyonu daha sonra DATSTB * hazır olana kadar slave'lerin transferleri başlatmalarına izin verilmediğini söyleyerek güçlendirildi, bu nedenle ADRSTB * oldukça gereksiz hale geldi. Günümüzde, STEbus ana cihazları aynı mantık sinyalinden basitçe DATSTB * ve ADRSTB * üretebilir. Slave'ler sadece DATSTB * 'nin ne zaman geçerli olduğunu not ederler (çünkü veri yolu tanımı, adresin verilerle aynı zamanda geçerli olacağı konusunda ısrar eder). ADRSTB * ayrıca, iki DATSTB * darbesi sırasında aktif kalarak, bölünmez okuma-değiştirme-yazma döngüleri sırasında bir veri yolu yöneticisinin veri yolunun sahipliğini korumasına izin verir. Sıra 68008'in veriyoluyla eşleşiyor. Diğer CPU'lar, okuma-değiştirme-yazma döngüleri oluşturmak için ek mantık gerektirebilir.
SYSCLK: Sistem Saati. 16 MHz'de sabitlendi. % 50 görev döngüsü.
SYSRST *: Sistem Sıfırlama.
Arka panel, tüm DIN konektörlerini paralel olarak bağlar. Dolayısıyla bir STEbus genişletme kartı , arka panelin hangi yuvasına takılı olursa olsun aynı sinyalleri görür.
Sinyal türleri
| Sinyal | Tür |
|---|---|
| A [19..0] | Üç devlet |
| D [7..0] | Üç devlet |
| CM [2..0] | Üç devlet |
| ADRSTB * | Üç devlet |
| DATSTB * | Üç devlet |
| DATACK * | Açık toplayıcı / Açık tahliye |
| BUSRQ [1..0] * | Açık toplayıcı / Açık tahliye |
| TFRERR * | Açık toplayıcı / Açık tahliye |
| ATNREQ [7..0] * | Açık toplayıcı / Açık tahliye |
| SYSRST * | Açık toplayıcı / Açık tahliye |
| SYSCLK | Totem direği |
| BUSAK [1..0] * | Totem direği |
SYSCLK, sistemdeki yalnızca bir kart tarafından sürülmelidir. Standartta açıklandığı gibi, bu sinyal Sistem Kontrolörü tarafından üretilecektir.
Birden fazla yönetici olması durumunda Sistem Kontrolörü ayrıca Veri Yolu Tahkiminden de sorumludur. Yalnızca bir Master olduğunda, Sistem Denetleyicisine gerek yoktur ve SYSCLK, Ana kart tarafından oluşturulabilir.
Teknik notlar
- Sinyal girişleri Schmitt tetikleyici olmalıdır
- Kart başına veri yolu hattı sinyali başına yalnızca bir TTL yükü
- Sinyal çıkışlarının fan çıkışı 20 olmalıdır
- Arka panelde 21 adede kadar soket olabilir
- Herhangi bir kart üzerinde 50 mm maksimum veri yolu sinyal hattı PCB izi
- 500 mm maksimum veri yolu sinyal hattı uzunluğu uzunluğu
- Aktif veri yolu sonlandırma önerilir (270R, 2,8 V'a kadar çekme)
- 7400 serisi yongalar genellikle doğrudan STEbus'a bağlanan özel kontrol panoları oluşturmak için kullanılır.
Dış bağlantılar
- STEbus (IEEE1000) standardı (aboneler ve IEEE üyeleri tarafından kullanılabilir) 8 . 1988. doi : 10.1109 / IEEESTD.1988.122133 . ISBN 0-7381-4593-9 .
- STEbus (ISO / IEC 10859: 1997) maliyeti: 192 İsviçre frangı