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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 80C31er IDE Interface an Datenbus anschliessen?


Autor: Matze (Gast)
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Hallo
Ich habe in den Letzten Par Tagen mit Eagle einen Mikrocontroller 
Basierend auf dem 80C31 entworfen Er soll mit 32 KByte RAM und ROM 
ausgestattet werden. Zur CS-Decodierung wird ein GAL 16V8 Verwendet.

Schon vor ein par Monaten hab ich den IDE-Controller von 
[/http://www.pjrc.com/tech/8051/ide/]
In als Layout verwirklicht.

Dem nächst möchte ich sie Ätzen, somit stellt sich jetzt zum einen die 
Frage ob sie so I.O. sind oder noch Nachbesserungen nötig sind.

Und zum anderen ist mir unklar wie der IDE-Controller an den 
Daten-Adress-Bus des 8031 anzuschließen bzw. zu Programmieren ist denn 
ich gehe davon aus, das der Wert des Programm-Counters geändert werden 
muss um die entsprechende Adresse an den Adressbus anzulegen. Somit 
würde der Controller den Wert an dieser Adresse als Befehl 
Interpretieren und sich somit Verhaspeln.

Wie kann ein Byte im durch den Adressbus Adressierten Speicher gelesen 
bzw. beschrieben werden?

Ich möchte in Assembler Programmieren.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Matze schrieb:
> Ich habe in den Letzten Par Tagen mit Eagle einen Mikrocontroller
> Basierend auf dem 80C31 entworfen Er soll mit 32 KByte RAM und ROM
> ausgestattet werden. Zur CS-Decodierung wird ein GAL 16V8 Verwendet.

Warum diese Umstände?
Solche Boards hat man vor 20 Jahren mal gemacht, als es noch keine MCs 
mit internem Flash gab.

Wäre es nicht angenehmer, den MC in der Schaltung umzuprogrammieren?
Schau Dir mal den AT89C51RE2 an, der hat 128kB Flash und 8kB RAM.


> Und zum anderen ist mir unklar wie der IDE-Controller an den
> Daten-Adress-Bus des 8031 anzuschließen bzw. zu Programmieren ist denn
> ich gehe davon aus, das der Wert des Programm-Counters geändert werden
> muss um die entsprechende Adresse an den Adressbus anzulegen. Somit
> würde der Controller den Wert an dieser Adresse als Befehl
> Interpretieren und sich somit Verhaspeln.

Du hast Dich also noch garnicht mit dem 8051 beschäftigt. Sollte man 
aber tun, bevor man die Schaltung macht. Der 8051 hat ne Harward 
Architektur, d.h. getrennte Adreßräume für Daten und Code.


> Wie kann ein Byte im durch den Adressbus Adressierten Speicher gelesen
> bzw. beschrieben werden?

Siehe Datenblatt.


> Ich möchte in Assembler Programmieren.

Nicht wirklich.
Programme über 2..4kB sollte man besser in C programmieren.


Peter

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Harward
Harvard, bitteschön ;-)

> Der 8051 hat ne Harward Architektur, d.h. getrennte Adreßräume
> für Daten und Code.
Er hat aber keine getrennten Busse für den entsprechenden Zugriff (wie 
so mancher Signalprozessor) und kann somit ganz einfach auf Von-Neumann 
umgebogen werden. Auf diese Art leifen auch die meisten Debugger: erst 
wurden Daten in die oberen 32K geladen und dann als Code ausgeführt...

> Und zum anderen ist mir unklar wie der IDE-Controller an den
> Daten-Adress-Bus des 8031 anzuschließen
Siehe http://devster.monkeeh.com/ee.html
-->
http://images.google.de/imgres?imgurl=http://devst...

> bzw. zu Programmieren ist
Da hilft nur noch lesen...

> denn ich gehe davon aus
Na, das ist auch mal eine Entwicklungsstrategie    :-o

Autor: Matze (Gast)
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Umprogrammieren möchte ich ihn nicht großartig in dem EPROM soll
Keil Monitor 51 reinkommen somit muss das EPROM normalerweise nicht 
umprogrammiert werden.

Ein modernerer Mikrocontroller kommt trotz des geringeren Aufwands nicht 
in frage denn es sollte extra dieser Controller sein.
Auch wenn der AT89C51RE2 sicher auch keine schlechte Wahl wäre.

Jetzt verstehe ich auch wozu das /RD Signal da ist. Denn wenn es Aktiv 
ist wird auf den Datenspeicher zugegriffen.

Das heißt ich müsste den Datenspeicher mittels indirekter Adressierung 
anstrechen?
z.b.
mov DPTR,#0xFFFF ; Datenpointer Laden
mov r0,#0x90     ; Register 0 mit Adresse von P1 Laden
mov a,@dptr      ; Akku mit durch DPTR Adressiertem wert Laden
mov @r0,a        ; Inhalt des Akku auf Port 1 Schreiben

Dennoch ist mir die Trennung nicht ganz klar, wenn der PC von 0 bis FFFF 
und der DPTR Speicher von 0 bis FFFF Adressieren können warum 
überschneiden sich Daten und Befehle nicht?


Ich hab mit dem 80535 in der Schule schon ein Mikrocontroller Pong 
Programmiert (ca 800 Befehle), AD-Wandler, Interrupts, Timer (0/1), 
RS232 verwendet. Bus-Zugriffe oder die Captute & Compare Einheit sind 
jedoch nie richtig zur Sprache gekommen.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Matze schrieb:
> Ein modernerer Mikrocontroller kommt trotz des geringeren Aufwands nicht
> in frage denn es sollte extra dieser Controller sein.

Das verstehe ich nicht. Für die Programmierung ist es doch wurscht, 
welcher aus der 8051-Familie.
Was stört Dich an nem 8051, der den Flash und Bootloader schon intern 
hat und doppelt so schnell ist?


> Dennoch ist mir die Trennung nicht ganz klar, wenn der PC von 0 bis FFFF
> und der DPTR Speicher von 0 bis FFFF Adressieren können warum
> überschneiden sich Daten und Befehle nicht?

Beim internen Flash sind es getrennte Busse. Externer Code wird über 
PSEN gelesen und nicht über RD.


Peter

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Dennoch ist mir die Trennung nicht ganz klar, wenn der PC von 0 bis FFFF
> und der DPTR Speicher von 0 bis FFFF Adressieren können warum
> überschneiden sich Daten und Befehle nicht?
Wie Peter es schon aufgeführt hat hat, sind die Zugriffe auf externen 
Speicher über PSEN und RD aufgetrennt (die beiden könnte man quasi als 
ausdecodiertes 17. Adressbit sehen). An die 16 Adressleitungen können 
dann theoretisch 64k PROM und 64k RAM (abzüglich internem RAM) 
angeschlossen werden.

> Keil Monitor 51
Der Betrieb eines Monitors wird allerdings das RAM und das ROM in 
einen linearen Speicherbereich gemappt, damit über PSEN aus dem RAM 
auch Code ausgeführt werden kann.

Autor: Sebastian (Gast)
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Also die Zugriffe auf Adreß- und Datenbus werden mittels MOVX Befehl 
ausgeführt, ohne das laufende Programm zu stören. Dennoch möchte ich 
anmerken, daß die Lösung über den 82(C)55 nicht wirklich schön ist. 
Selbst der Erfinder dieser Schaltungsvariante gibt schließlich auf 
seiner Seite zu, daß sie sehr langsam sei.

Ich möchte hier gar nichts gegen den externen Datenspeicher sagen, es 
mag gute Gründe geben, so etwas auch heute noch zu benutzen, und seien 
sie didaktischer Natur. Aber wie wäre es denn, wie bei "Onhold" 
(http://www.users.on.net/~jsno/proj_micro/onhold.html) das IDE-Interface 
direkt anzuschließen und dafür einen 8051-kompatiblen Mikrocontroller 
mit externem Speicher zu benutzen, der einfach etwas größer ist, was die 
Anzahl der Ports betrifft? Programmiert sich dann übrigens auch besser, 
als wenn man noch den '55er ansprechen muß.
Es muß dazu auch nicht gleich der teure 80C535 sein, es gibt auch Typen, 
die einfach zwei oder drei Ports mehr haben, i.A. im PLCC-Gehäuse.

Aber wenn natürlich das Layout schon gemacht ist...

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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Anzumerken wäre noch, daß das IDE-Interface einen 16 Bit breiten 
Datenbus hat, und nur ausgesuchte IDE-Devices auch einen 
8-Bit-Kompatibilitätsmodus anbieten (CF-Karten i.d.R. ja, Festplatten 
eher nein).
Daher ist es suboptimal, diesen Datenbus mit einem 8-Bit-Prozessor zu 
bedienen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Den 8bit Bus kann man mittels 2er Latches auf 16bit erweitern: Erst 
schreibt man das Highbyte in das Latch, und sobald das Lowbyte 
geschrieben werden, bekommt das IDE Interface das 16bit Wort. Das Lesen 
funktioniert umgekehrt über ein weiteres Latch genauso: Das Lowbyte wird 
direkt gelesen, das Highbyte wandert in ein Latch und wird hinterher 
gelesen.
So hatte ich das damals gemacht. Außer einem Adressdekoder und den 
beiden Latches ist keine weitere Hardware notwendig.
IDE Platten die mit 8bit laufen ist mir zumindest noch keine begegnet. 
Diese Spezifikation ist wohl nur nur Ballast aus der Anfangszeit von 
IDE.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>An die 16 Adressleitungen können
>dann theoretisch 64k PROM und 64k RAM (abzüglich internem RAM)
>angeschlossen werden.

Die 64k RAM hast du gleichzeitig mit dem internen RAM. Da ist sich 
nichts im Weg da fuer das interne RAM andere Befehle benutzt werden als 
fuer das externe.

Internes RAM = direkter Zugriff
Externes RAM = indirekter Zugriff mit Pointer

Gruss Helmi

Autor: Matze (Gast)
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Ich möchte keinen Schnelleren, Moderneren Mikrocontroller verwenden das 
Hauptaugenmerk dieses Proyekt`s darin liegt genau zu verstehen wie das 
Bussystem des Mikrocontrollers, das IDE-Interface einer Festplatte, und 
letztendlich auch das FAT16 Dateisystem verwaltet werden muss. Dafür 
reicht er aus.

Neue Controller erschlagen mich bisher mit ihren Möglichkeiten.

Die Hardware soll seriell an ältere PCS (8088/86/286) angeschlossen 
werden und als externes Laufwerk dienen. In sofern sind 
Übertragungsraten über 9600 Baud nur wenig interessant.

Heute habe ich erfahren das es möglich sein soll den Controller mit 
128KByte RAM und dennoch mit dem KEIL Monitor 51 zu betreiben.

Grundsätzlich können 128 KByte (64KB Code / 64KB Daten) über PSEN, RD, 
WR adressiert werden. Es müsste möglich sein den kompletten ROM nach dem 
Start aus dem ihm in einen 128K RAM zu Kopieren und dann einen Port- Pin 
zu setzen der auf das CS-Decoder GAL geht. So das dann alles was vorher 
im Rom war nun vom unteren Teil des RAMs weiterläuft.

Auf diese Weise wären die Vorteile von ROM und RAM kombiniert.
Was haltet ihr davon?

Die 16Bit des IDE Interfaces mit 2 8Fachen Biditektionalen Latches zu 
realisieren währe auch möglich, nur müssten die Steuerleitungen auch ihr 
eigenes Latch bekommen somit ist der Hardware aufwand nicht geringer?

Autor: holger (Gast)
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>Ich möchte keinen Schnelleren, Moderneren Mikrocontroller verwenden das
>Hauptaugenmerk dieses Proyekt`s darin liegt genau zu verstehen wie das
>Bussystem des Mikrocontrollers, das IDE-Interface einer Festplatte, und
>letztendlich auch das FAT16 Dateisystem verwaltet werden muss. Dafür
>reicht er aus.

Richtig so! Es muss nicht immer der modernste uC sein um was
zu lernen. Das Zauberwort heißt Memory Mapped. Binde deinen
82C55 über den GAL an eine bzw. mehrere feste Adressen.
Am besten im oberen RAM Bereich z.B. 0xFFFx. Der GAL muß
dann dafür sorgen das dort nicht das RAM sondern dein 82C55
angesprochen wird.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Am besten im oberen RAM Bereich z.B. 0xFFFx.

Ich würde den Bereich 0000 .. 00FF wählen.
In dem Bereich kannst du mit den Registern R0,R1 indirekt zugreifen und 
kannst das DPTR für andere zwecke nutzen.

Autor: holger (Gast)
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>Ich würde den Bereich 0000 .. 00FF wählen.
>In dem Bereich kannst du mit den Registern R0,R1 indirekt zugreifen und
>kannst das DPTR für andere zwecke nutzen.

Würde ich nicht so machen. Wenn er 32kB Eprom und 32kB RAM
nimmt ist der Adressbereich 0x8000 bis 0xFFFF frei für
MemoryMapped Devices. Da reicht schon ein gesetztes A15
und eine Adressleitung z.B. A0 um den 82C55 über den
GAL zu adressieren. Eine vollständige Adressdekodierung
ist dann nicht nötig.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Matze schrieb:

> Die 16Bit des IDE Interfaces mit 2 8Fachen Biditektionalen Latches zu
> realisieren währe auch möglich, nur müssten die Steuerleitungen auch ihr
> eigenes Latch bekommen somit ist der Hardware aufwand nicht geringer?

A0-2 kann man direkt an den Adressbus anschließen. IOR und IOW kommen an 
RD und WR, die beiden CS Anschlüsse müssen über Adressdekoder 
entsprechend angesteuert werden.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Matze schrieb:
> Neue Controller erschlagen mich bisher mit ihren Möglichkeiten.

Das ist doch schnurz, 8051 bleibt 8051.
Du kannst auch die moderneneren wie die alten programmieren. Niemand 
zwingt Dich, die zusätzlichen Features sofort zu benutzen.

Und wenn er Dir vorerst zu schnell ist, nimm eben nen kleineren Quarz. 
Später wirst Du noch froh sein, noch aufdrehen zu können.


> Es müsste möglich sein den kompletten ROM nach dem
> Start aus dem ihm in einen 128K RAM zu Kopieren.

Was soll das bringen?
Der CPU ists egal, ob der Code ausm Flash oder RAM kommt. Bloß Deine 
Ansteuerlogik wird nen ordentlichen Zacken komplizierter.

Ich hab sowas früher mal gemacht, weil es damals noch keine so schnellen 
Flash gab und es ein schneller 8051 war (DS80C320).
Damals hatte Philips gerade die Coolrunner CPLDs neu herausgebracht. In 
den hatte ich dann einen 128Byte großen Urlader als Wahrheitstabelle 
programmiert, der dann den Flash in den SRAM umkopiert hat. Gestartet 
wurde der Urlader durch den Codezugriff auf 0x0000 (Resetvektor).


> Die 16Bit des IDE Interfaces mit 2 8Fachen Biditektionalen Latches zu
> realisieren währe auch möglich, nur müssten die Steuerleitungen auch ihr
> eigenes Latch bekommen somit ist der Hardware aufwand nicht geringer?

Ich habe glücklicher Weise noch nie nen 82C55 benutzen müssen, außer daß 
er groß und umständlich ist, sehe ich auch keinerlei Vorteile.

Wenn Du aber nen CPLD benutzt, kann das dort mit rein, das ist dann auch 
ordentlich schneller.


Peter

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