Основа ПЗУ - накопитель информации, занимающий почти всю площадь кристалла. Вдоль и поперек кристалла проложены непересекающиеся шины, образующие прямоугольную матрицу, в узлы которой включены запоминающие элементы - МОП-транзисторы специальной структуры (рис.1). Логические сигналы на одну систему шин (например, горизонтальные) поступают с выхода дешифратора части адресных разрядов. При этом высокий уровень устанавливается только на одной из этих шин, и, следовательно, если какие-либо транзисторы в выбранном ряду открыты, то такой же уровень установится и на соответствующих вертикальных шинах.

Запоминающая способность РП3У с электрическим программированием и стиранием информации ультрафиолетовым излучением определяется особенностями транзисторных структур, входящих в матрицу запоминающих элементов [3‡]. В отличие от обычных МОП-транзисторов они имеют затвор из поликристаллического кремния, расположенный в слое его окисла, благодаря чему такой затвор и получил название "плавающего" (Запоминающий МОП-транзистор БИС К573РФ1, кроме плавающего, имеет еще один затвор, предназначенный только для считывания данных.) (рис.2). Запись информации (заряд затвора) происходит в результате приложения между стоком и истоком большого (около 30 В) отрицательного напряжения. Электроны, получающие в электрическом поле достаточную энергию, преодолевают потенциальный барьер на границе полупроводника и окисла и дрейфуют к плавающему затвору, заряжая его отрицательно. Этот заряд создает в канале электрическое поле, стремящееся открыть МОП-транзистор.

Остальные микросхемы этой серии программируют импульсом с уровнем ТТЛ, подаваемым на вход PGM. В зависимости от типа БИС для зарядки плавающих затворов одной ячейки достаточно 20-50 миллисекунд. Чтобы программирование произошло, на входе питания блока программирования (Upr) должно присутствовать напряжение 18-25В.

Проще всего запрограммировать ПЗУ, включив его в адресное пространство в РК. Именно эта идея положена в основу программатора, структурная схема которого приведена на рис.4. Цикл чтения при этом протекает, как обычно, в течение 500нс., а в качестве импульса программирования используется сигнал записи, искусственно "растянутый" на нужное время. В этом случае ПЗУ для процессора представляется как ОЗУ, но очень медленно работающее на запись. Так как в РК применено ОЗУ динамического типа, то максимальное время, на которое можно удлинить цикл записи, не может превышать 2мс - периода его регенерации.

Для удлинения цикла записи использован вход готовности процессора к обмену информацией READY. Для нормальной работы на этом входе устанавливают высокий уровень напряжения, и процессор работает с максимальной скоростью. Однако если в каком-либо цикле обмена информацией на этом входе уровень станет низким, процессор перейдет в состояние ОЖИДАНИЯ и начнет пропускать машинные такты, не изменяя сигналов на шинах адреса и данных до тех пор, пока на этом входе уровень не станет высоким (рис.5). Для перевода процессора в состояние ожидания на заданный интервал времени (1мс) использован ждущий мультивибратор.

Мнемоника и назначение отдельных разрядов слова состояния приведены в табл.1. В частности, разряд D1 слова состояния равен нулю, только в том случае, если далее процессор планирует операцию записи. Эта особенность и позволяет вовремя сформировать сигнал READY, если для запуска мультивибратора задержки использовать конъюнкцию сигналов D1, STSTB и ROMSEL. Последний должен вырабатываться дешифратором адреса при обращении к программируемому ПЗУ.

Принципиальная схема интерфейсной части программатора (рис.6) содержит уже рассмотренный нами по структурной схеме узел, формирующий при обращении к области РПЗУ импульс записи длительностью 1мс. Первый мультивибратор (DD2.1) вырабатывает импульс программирования и одновременно приостанавливает работу процессора, второй (DD2.2) индицирует режим записи в РПЗУ и формирует импульс длительностью около 10мс. При работе программы записи в РПЗУ период обращений к программатору составляет около 2мс, поэтому во время программирования на его выходе постоянно удерживается низкий уровень напряжения, включающий светоизлучающий диод HL1.

Во время работы программатора процессор формирует импульс WR длительностью 1мс. Радиолюбительский компьютер построен так, что сигнал RAS, поступающий на входы микросхем памяти, совпадает по длительности с сигналами WR и RD. Так как максимальная длительность сигнала RAS для микросхем К565РУ3 и К581РУ4 не должна превышать 32мкс, "растянутый" импульс WR может вызвать сбои внутреннего синхрогенератора БИС ОЗУ. Чтобы этого не происходило, необходимо запретить формирование "низкого" уровня на входах RAS ОЗУ на время тактов TW, воспользовавшись сигналом процессора WAIT (вывод 24). Для этого следует доработать РК так, как показано на рис.7, разместив дополнительную микросхему К155ЛЕ1 на плате компьютера.

Для установки программируемой БИС РПЗУ в программаторе необходимы две контактные панели: 24-выводная панель для БИС К573РФ1 (рис.8) н 28-выводная панель для остальных типов РПЗУ, сигналы на которую разведены в соответствии с рис.9 (БИС К573РФ2, К573РФ5 устанавливают в такую панель со смещением на 2 вывода относительно первого). Тип микросхемы, с которой предстоит работа, задается перемычками Е1-Е4. При программировании БИС К573РФ2 (К573РФ5) устанавливают перемычки Е2, Е4, а для записи информации в БИС К573РФ4 (К573РФ6) - Е1, ЕЗ. Конструктивно они могут располагаться в ответной части малогабаритного разъема. Для каждого типа БИС РПЗУ нужна отдельная ответная часть с перемычками, на которой указан тип БИС. При программировании частично годных БИС типов К573РФ21 (К573РФ22). К573РФ41 (К573РФ42) необходимо использовать перемычки для типов "РФ2" и "РФ4" соответственно.

ВНИМАНИЕ! Дополнительный источник питания должен быть рассчитан на ток 50...100 мА. Броски напряжения выше указанного Upr амплитудой более 1В недопустимы, так как могут вывести программируемую БИС из строя!

Если вы пока не предполагаете расширять РК, то интерфейс достаточно подключить к указанным на схеме шинам адреса, данных и управления, но если расширение входит и ваши планы, то запаситесь несколькими комплектами какого-нибудь низкочастотного соединителя с числом контактов не менее 64 и распаяйте входы программатора к контактам соединителя, указанным на схеме в скобках (нумерация приведена для соединителя СНП58-64). Контакты ответной части соединителя распаивают на процессорной плате РК. Выходные линии интерфейса (пронумерованы условно) также необходимо вывести на какой-либо соединитель, а ответную часть смонтировать на отдельной плате, на которой будут установлены панели для программируемых БИС РПЗУ (рис.8 и 9). Программатор подключают к плате радиолюбительского компьютера проводами длиной не более 30см, причем для шины данных необходимо использовать витые пары.

Для занесения информации необходима небольшая вспомогательная программа, исходный текст которой на языке АССЕМБЛЕР приведен в табл.2. Она состоит из двух независимых частей. Первая предназначена для записи информации в микросхемы К573РФ1 по стандартному алгоритму записи [5**], вторая необходима для программирования остальных БИС этой серии и реализует так называемый быстрый интеллектуальный алгоритм программирования, рекомендованный фирмой Intel [6††].

Суть алгоритма заключается в следующем. Каждая ячейка программируется серией попыток, длительность каждой из которых равна tмс. Максимальное число попыток программирования одной ячейки выбрано равным 50. После каждой попытки содержимое ячейки ПЗУ сравнивается с образцовой информацией, и если она записана правильно, то программа "закрепляете ее, производя еще 4N циклов записи без сравнения, где N число попыток, после которых было впервые зарегистрировано совпадение содержимого РПЗУ и образца. Если за 50 попыток РПЗУ так и не удастся запрограммировать, то программа выводит сообщение "ЯЧЕЙКА ХХХХ НЕ ПРОГРАММИРУЕТСЯ" и прерывает процесс. По окончании программирования всех ячеек происходит сравнение информации в ОЗУ и ПЗУ и если она совпадает, то программа печатает сообщение "РПЗУ ЗАПРОГРАММИРОВАНО" и также выходит в МОНИТОР.

Так как программа записи выключает изображение на экране, и регенерация ОЗУ видеоконтроллером не производится, то после каждого цикла записи в ПЗУ выполняется цикл регенерации, который оформлен в виде подпрограммы REFRESH. Распечатка содержимого загрузочного модуля программ записи приведена в табл.3. Этот модуль загружает с адреса 0000, и после запуска директивой G0 МОНИТОРА производит целый ряд дополнительных операций. Сначала он запрашивает у МОНИТОРА верхнюю границу ОЗУ РК и перегружает туда основное тело программы, производя соответствующую коррекцию адресов перехода. Затем для буфера данных программирования резервируется область размером 2 Кбайт, и нижний край этой области устанавливается в качестве новой границы свободной области ОЗУ. Таким образом, исполняемая часть как бы "запирается" в ОЗУ, и если затем будут загружаться другие программы, обладающие свойством самонастройки, то программа записи и буфер не будут ими испорчены. После окончания процесса перемещения программа сообщает адреса начала своего буфера данных ВВВВ и адреса точек входа (начальные адреса подпрограмм записи данных в БИС К573РФ1 и К573РФ2 соответственно), и передает управление МОНИТОРУ.

Для запуска программирования необходимо поместить необходимую информацию в область буфера данных, затем замкнуть контакты выключателя SA1 и запустить программу записи директивой GADDR МОНИТОРА, где в качестве аргумента используется одна из двух точек входа программы записи. Экран компьютера при этом погаснет, а через 20-80с на нем появится одно из сообщений о результатах программирования. После этого напряжение программирования отключают. Если по окончании программирования было выдано сообщение об ошибочной записи, то для поиска ошибки можно воспользоваться директивой сравнения содержимого буфера и РПЗУ:

В опубликованном варианте компьютера на экран дисплея выводятся только прописные буквы русского и латинского алфавитов и небольшое число псевдографических символов. Однако для программирования игр может потребоваться значительно больший набор графических символов, а для плодотворной работы с экранным редактором текста кроме прописных, желательно иметь еще и строчные буквы обоих алфавитов. Предлагаемая программа на "Бейсике" (табл.4) существенно облегчит подготовку информации для занесения в РПЗУ знакогенератора и позволит поупражняться в программировании РПЗУ.

НАЗНАЧЕНО КЛАВИШ УПРАВЛЕНИЯ РЕДАКТОРОМ ЗНАКОГЕНЕРАТОРОВ

С ее помощью можно увидеть на экране графический вид любого из выбранных символов знакогенератора, хранимого в буфере, а, нажимая клавиши, перемещать курсор по экрану, вставлять и стирать точки в матрице 5х8 элементов разложения, а также инвертировать изображение символов. Назначение клавиш клавиатуры показано в табл.5.

Новым знакогенератором программируют микросхему К573РФ2, устанавливаемую вместо D12. При этом линию, подключенную ранее к источнику +12В, перерезают и подключают к выходу GPA1 (вывод 34, в РК не использован) микросхемы D8. Такая переделка позволяет иметь два разных знакогенератора в одном ПЗУ и при необходимости осуществлять их программное переключение. Для этого в последнюю ячейку экранной области ОЗУ (3FF1 для версии РК с объемом ОЗУ 16К или 7FF1 - для 32К) следует занести код команды останова ПДП - F3H, а в одну из ячеек, предшествующих первой отображаемой строке текста, например 37С0 (77С0), записать код управления признаком GPA1-88Н.

* Попов С. ПЗУ для БЕЙСИКа Радио. 1987, № 3, с. 32.
† Лукьянов Д. ПЗУ - универсальный элемент цифровой техники Микропроцессорные средства и системы, 1986, № 1, с. 75- 82.
‡ Петросян О. и др. Схемотехника БИС постоянных запоминающих устройств.- М.: Радио и связь, 1987. с. 216.
§ Учись работать с ПЗУ.- Микропроцессорные средства и системы. 1985. № 3. с. 71-88.
** Дианов А., Щелкунов Н. Методика программирования микросхем ПЗУ. - " Микропроцессорные средства и системы", 1985, № 3, с. 75-79.
†† Экспресс-информация. Сер. "Вычислительная техника", 1984, № 47. с. 1-- 7.

Описание компьютера Радио-86РК

Журнал РАДИО