Расчет схем соединения AT 91 SAM 7 SE с базовыми компонентами

В вышеизложенном материале данной главы были рассмотрены схемы подключения питания к основным компонентам разрабатываемого устройства и приведены характеристики дополнительных элементов, необходимых для обеспечения корректной работы устройства.

Теперь нужно рассмотреть электрические особенности сопряжения базовых компонентов устройства между собой.

Управляющий микроконтроллер устройства AT91SAM7SE соединяется с Bluetooth аудио модулем F2M03MLA по интерфейсу SPI, с микросхемой памяти – по интерфейсу подключения внешней памяти и с LCD-дисплеем при помощи встроенного контроллера памяти.

Рассмотрим подключение по интерфейсу SPI.

SPI (Serial Peripheral Interface, последовательный периферийный интерфейс) используется для синхронной последовательной передачи данных. Интерфейс, по сути, является сдвиговым регистром, который последовательно выдает биты данных другому SPI-устройству. Во время передачи данных, одно устройство “мастер” (master) управляет потоком данных, а другие устройства, действующие в подчиненном режиме (slave), получают либо выдают данные “мастеру”.

Одно устройство “мастер” может управлять работой нескольких подчиненных устройств, для выбора определенного устройства используется сигнал. Подчиненные устройства работают в темпе, который задает устройство “мастер”.

Интерфейс SPI использует две линии для данных и две линии для управления:

Master Out/Slave In (MOSI) – выход данных для “мастера” или вход для данных для подчиненного устройства; по этой линии данные от “мастера” могут поступать одновременно нескольким подчиненным устройствам;

Master In/Slave Out (MISO) – вход данных для “мастера” или выход для данных для подчиненного устройства; в один момент времени эта линия может использоваться лишь одним подчиненным устройством;

SPCK – эта линия используется для синхронизации; подчиненное устройство должно работать в темпе устройства “мастера”;

NSS – эта линия используется для выбора подчиненного устройства; таким образом устройство “мастер” инициирует обмен данными.

Микроконтроллер AT91SAM7SE может работать как в режиме master, так и в режиме slave. В режиме master к нему можно подключить 4 внешних slave-устройства.

Модуль F2M03MLA может использоваться только в режиме slave.

Схема использования интерфейса SPI между управляющим микроконтроллером AT91SAM7SE и другим SPI-устройством приведена на рис. 10.

Рис. 10. Использование интерфейса SPI для связи двух устройств

Теперь рассмотрим способ соединения AT91SAM7SE c NAND Flash памятью. Для соединения микроконтроллера AT91SAM7SE и внешней 8-разрядной NAND Flash памяти можно воспользоваться схемой, изображенной на рис. 11, на котором также показана схема подключения питания к памяти.

Рис. 11. 8-разрядное соединение AT91SAM7SE c NAND Flash

Блок-схема памяти NAND08GW3B2A представлена на рис. 12.

Рис. 12. Блок-схема NAND08GW3B2A

Как уже упоминалось, используется интерфейс подключения внешней памяти (External Bus Interface, EBI). Для NAND Flash памяти используются следующие сигналы:

NANDCS – сигнал выбора памяти (пин E у NAND08GW3B2A);

NANDOE – сигнал разрешения для выходных буферов данных (пин R у NAND08GW3B2A);

NANDWE – сигнал разрешения записи команды, данных или адреса (пин W у NAND08GW3B2A);

NANDCLE – сигнал разрешения защёлки команды (пин CL у NAND08GW3B2A);

NANDALE – сигнал разрешения защёлки адреса (пин AL у NAND08GW3B2A).

Сигнал RB означает готовность устройства либо наоборот невозможность обращения к нему в данный момент времени. Сигнал PRL отвечает за автоматическое выполнение операции чтения при включении питания.

Также используются 8 линий ввода/вывода, по которым передаются и данные, и адреса.

Встроенный контроллер памяти AT91SAM7SE (Static Memory Controller, SMC) используется для управления внешней памятью или периферийными устройствами, в том числе LCD-контроллерами. SMC содержит следующие входы/выходы:

NCS[7:0] – 8 линий выбора внешних устройств;

NRD – сигнал чтения;

NWR0/NEW – сигнал разрешения записи;

NWR1/NUB – сигнал разрешения записи или сигнал выбора старшего байта;

A0/NLB – нулевой бит адреса или сигнал выбора младшего байта;

A[22:1] – линии шины адреса;

D[15:0] – линии шины данных;

NWAIT – внешний сигнал ожидания.

SMC контроллер полностью программируем и может обеспечить соединение с использованием 22-разрядной линии адреса и 16-разрядной шины данных.

LCD-дисплей SG12864H имеет встроенный ST7565-совместимый контроллер, обеспечивающий 8-разрядное параллельное соединение с процессором устройства. Для управления им используются следующие сигналы:

RES – сигнал сброса;

CS - сигнал выбора дисплея;

RS – сигнал выбора типа данных;

WR – сигнал записи;

RD – сигнал чтения.

Таким образом, можно организовать соединение микроконтроллера AT91SAM7SE и LCD-дисплея SG12864H по 8-разрядной шине данных с использованием управляющих сигналов SMC контроллера.