Info Guide
#06
03 декабря 2004 |
|
Железо - Описание блока памяти от принтера Robotron CM 6329.01 M. Часть 1.
Описание блока памяти от принтера Robotron CM 6329.01 M. На основании анализа схемы включения подтверждаю, что используемый в этом прин- тере чип UB880D является центральным про- цессором (CPU) Z80. Всё ниже написанное относится только к этой модели принтера и соответствующему блоку памяти. Однако ис- пользуемые (в схемах и принтера, и блока) отечественные чипы говорят о частичной или полностью "нашей" сборке устройства, резу- льтат которой может отличаться от оригина- ла. Далее в тексте и на схеме используются следующие обозначения: NC - не подключен: в данном устройстве данная точка схемы ни к чему не подключена (не используется),т.е.сигнал из этой точки никуда не идёт и ниоткуда в неё не прихо- дит. S0-S7 - выбор: это моё личное, упрощён- ное обозначение. Эти сигналы выходят с дешифратора и обозначают либо выбор одного из 8 устройств (в любой момент времени ак- тивен может быть только 1 из 8 сигналов), либо невыбор всех устройств (когда все си- гналы пассивны). P1-P5 - программирование:это моё личное обозначение. Это входы напряжения програм- мирования Upr микросхем ПЗУ,на которые на- до подавать соответствующее напряжение,как при программировании (записи), так и при работе (чтении). CS - выбор чипа: вход микросхем памяти, разрешающий работу (запись/чтение) с дан- ной микросхемой, выбирая её для доступа. WE - разрешение записи: вход микросхем памяти, разрешающий выполнение записи,либо стробирующий операцию записи информации, которая присутствует на шине данных. OE - разрешение вывода: вход микросхем памяти,разрешающий вывод информации из па- мяти на шину данных. В пассивном состоянии сигнала на этом входе выводы данных микро- схем памяти или работают как вход, или на- ходятся в Z состоянии,т.е.не нагружают ши- ну данных логическими сигналами.В активном состоянии сигнала выводы данных становятся выходами и выдают хранимую информацию на шину данных. IEI - вход разрешения прерывания: сиг- нал,поступающий на него,разрешает формиро- вание сигнала прерывания на основании дру- гих программно-аппаратных причин,иначе это никак невозможно (это моё личное предполо- жение при отсутствии справочной информа- ции). Этот вход есть у порта интерфейса CENTRONICS и других главных чипов принте- ра. IEO - выход разрешения прерывания: сиг- нал на нём говорит о возможности появления прерывания согласно какому-либо програм- мно-аппаратному событию (при отсутствии справочных данных это предпологаемая логи- ка работы).Этим выходом обладают некоторые чипы принтера и интерфейса CENTRONICS, но не всегда он использован. Такой же однои- менный сигнал разрешает формирование пре- рывания (поступает на вход IEI ). INT - прерывание: вход процессора, на который поступает внешний сигнал,обознача- ющий какое-либо событие.Процессор проверя- ет его перед выполнением очередной инстру- кции (либо в конце выполнения текущей инс- трукции) основной программы,и при активном уровне на этом входе переходит к обработке прерывания, но только если программно это было разрешено (выполнена инструкция EI ). Так же обозначают выход устройства, форми- рующего сигнал прерывания. IORQ - запрос внешнего устройства:выход процессора, обозначающий работу с внешним устройством (ввод/вывод),а также подтверж- дение прерывания (запрос вектора прерыва- ния). MREQ - запрос памяти: выход процессора, обозначающий, что происходит обращение к памяти для чтения/записи информации или регенерации памяти (для динамического ОЗУ). RD - чтение: выход процессора,указываю- щий,что происходит чтение информации с ши- ны данных. На самом деле чтение происходит несколько позднее,поскольку,получив сигнал RD, другие микросхемы только начинают вы- давать информацию на шину данных. WR - запись: выход процессора,указываю- щий, что шина данных содержит информацию для записи. Может использоваться как им- пульс записи, так как данные для этого уже присутствуют на шине. М1 - машинный цикл 1: выход процессора, который обозначает чтение данных,для непо- средственного их выполнения (чтение байта - операции,а не операнда).Также может обо- значать подтверждение выполнения прерыва- ния и чтение вектора прерывания. RES - сброс: сброс процессора и системы (принтера) в целом. Процессор начинает вы- полнять программу с адреса 0, с разрешён- ными прерываниями и сброшенными регистрами регенерации и вектора прерываний (I, R). [Ред.: Эту информацию нужно проверить! ] Соответствующие цепи схемы при сбросе мо- гут блокироваться / разблокироваться.С бо- льшой долей вероятности можно сказать, что сброс происходит только при включении при- нтера. Пока этот сигнал активен, выводы адреса и данных находятся в Z состоянии, а все управляющие выходы процессора не акти- вны. CP - часы: тактовая частота,которая яв- ляется своего рода "логическим питанием" схемы, поступает на вход CLK процессора и на другие микросхемы, синхронизируя совме- стную их работу.Периодическое переключение этого сигнала (меандр),вызывает переключе- ние внутренних триггеров,регистров и счёт- чиков микросхем, что приводит к выполнению машинных операций и работе системы в це- лом. BUSRQ - запрос шин: сигнал, поступающий на этот вход процессора,часто используется для прямого доступа к памяти.По этому сиг- налу процессор завершает выполнение теку- щей операции и переводит свои выводы адре- са, данных и основных управляющих сигналов в Z состояние,для захвата их другим - тре- бующим - устройством. RFSA - регенерация: выход процессора, обозначающий наличие на младших адресах процессора номера очередной линии памяти, для цикла её восстановления. A0 - A15 - адреса: выходы с процессора, обозначающие номер внешнего устройства или ячейки памяти.Также входы адреса микросхем памяти (не все из A0-A15 в нашем случае). D0 - D7 - данные: шина данных процессо- ра, на которую он предварительно помещает данные для записи и с которой он принимает информацию при чтении.Для микросхем памяти и портов (главных чипов принтера) шина, на которую они выдают информацию при чтении и с которой принимают данные при записи. Внимание! Сигналы: S0 - S7, CS, WE, OE, INT, IORQ, MREQ, RD, WR, M1, RES, BUSRQ и RFSA - инверсные. Они активны при логичес- ком 0 и пассивны при логической 1. Над ни- ми принято рисовать черту ("подчеркивание сверху"),но по техническим причинам в дан- нном тексте это невозможно. Просто следует знать,что они активны в нуле. Сигналы IEO, IEI, предположительно, активны в единице. На бумажной схеме интерфейса обозначе- ния: IORQ, INT, IEI,IEO - были неправильно написаны мной из-за плохого качества схем, я вместо буквы I писал J. Я не был уверен в функциональности этих сигналов, пока не покопался в принтере... Внешний вид. Блок выполнен съемным модулем,плата ко- торого размещена в пластмассовой чёрной коробочке.Примерно посередине платы распо- лагается 39-контактный разъем (штекер),ко- торым блок соединяется с основной платой. При этом все детали блока, включая микрос- хемы памяти, оказываются повёрнуты своей верхней стороной к основной плате и закры- ты коробочкой - корпусом блока. Это исклю- чает повреждение блока внешними факторами, даже при открытом корпусе принтера. Блок прижимается специальной фиксирующей план- кой с винтиком. Гнездо основной платы для подключения блока обозначено (на защитном кожухе механической части) как: MEMORY /XB 01. Детали в целом. Блок состоит из 10 микросхем и 7 блоки- ровочных конденсаторов. 1 электролитичес- кий - "низкочастотный" - конденсатор и 4 неполярных - "высокочастотных" - размещены рядом с ПЗУ,ещё два неполярных конденсато- ра размещены у ОЗУ и дешифратора. На схеме цифрами показано расположение микросхем, если смотреть на отсоединённый блок памя- ти,и условное расположение контактов разъ- ёма,которое я принял сам,оно может отлича- ться от настоящего. Также точками и чёрто- чкой показаны конденсаторы,а прямоугольни- ком - разъем. ПЗУ. 5 микросхем ПЗУ, впаянные без панелек - это отечественные чипы КМ573РФ2 объёмом всего 2 килоБайта каждый. Обозначение ПЗУ взято из справочных данных и полностью со- ответствует истине (об оригинальном обоз- начении 5 микросхем вместе читайте ниже). Для чтения информации на вход OE всех этих микросхем поступает сигнал процессора RD. Для выбора конкретной микросхемы на неё поступает соответствующий сигнал S0 - S4. Выводы Upr всех микросхем (сигналы P1-P5) подключены к отдельным контактам разъема и при работе,на все эти контакты поступает напряжение питания - +5В, необходимое для нормального функционирования (чтения дан- ных). ОЗУ. 4 микросхемы,образующие ОЗУ, импортные: U214D30. Не имея ни малейших сведений о них, могу лишь предполагать (на основании составленной схемы блока и сигналов от ос- новной платы), что это статическая память упрощённого доступа.Обозначение ОЗУ соста- вил сам,и оно может отличатся от настояще- го (например, нумерацией адресов и данных, что никак не отражается на логике памяти, поскольку общее количество адресов (и, со- ответственно, ячеек памяти) неизменно, как и количество бит). В частности,могут отли- чаться названия управляющих сигналов - CS и WE, хотя это маловероятно. Присутствие всего лишь двух сигналов говорит об упро- щённом управлении. Низкий уровень сигнала CS, поступающий с дешифратора (сигнал S6 или S7 ) при адресации к ОЗУ разрешает ра- боту с памятЬю - выбирает память для дос- тупа. А низкий уровень сигнала WE записы- вает данные в память.Есть лишь один нюанс: высокий уровень сигнала WE обозначает чте- ние памяти,т.е.этот вход управляет направ- лением передачи данных, однако при записи низкий уровень WE приходит в последнюю очередь (на WE подается сигнал WR процес- сора Z80 ), когда на шине данных уже есть информация для записи в память. Но вплоть до поступления сигнала записи (WE=0) сама память выдаёт информацию - работает в ре- жиме чтения. Поэтому при записи данных в ОЗУ на несколько тактов процессорного вре- мени шина данных оказывается перегружена двумя источниками:с одной стороны,памятью, выдающей прежнюю информацию, с другой - процессором, подготовившим новую информа- цию.Причём победить должен процессор,иначе запишется неверная информация.Это указыва- ет на специфику данного ОЗУ,оно должно об- ладать ограничением выходного тока - слож- ной схемой выхода,и рассеивать потери эне- ргии при замыкании шины данных. Возможно, поэтому память 4-битная, и каждая микрос- хема объёмом всего в одну килоТетраду. Од- нако есть и другой вариант - раздельная адресация чтения и записи. Можно предполо- жить, что один из младших адресов (A0-A9), постоянно подключеных к ОЗУ,приходит не на адресный вход, а на вход OE, и таким обра- зом управляет выводом данных из ОЗУ. Тогда по одним адресам обращения к памяти (когда этот адрес =0 ) ОЗУ выдаёт информацию,а по другим (когда этот адрес =1) ОЗУ ничего не выдаёт, но доступно для записи данных. При этом конфликта на шине данных (с двумя ис- точниками сигналов) не возникает, т.к. в прошивке предусмотрен раздельный доступ к памяти, для её записи и чтения. Но т.к. 1 адрес памяти в этом случае является входом OE, объём памяти каждой микросхемы вдвое меньше и составляет всего 0.5 килоТетрады, а суммарный объем ОЗУ - всего 1 килоБайт. Этот - бесконфликтный - вариант схемы более правдоподобен, и управляющий адрес, скорее всего, старший - A9, т.к. тогда па- мять "разбивается" на две половинки:первая для чтения,а вторая для записи - проще не- куда (при использовании другого адреса па- мять будет разбита на несколько частей,по- ловина одних будет для записи, а половина других для чтения - не слишком удобна мно- гокусочная адресация).Таким образом,в бес- конфликтном варианте адресации памяти, при управляющем адресе A9, ножка 15 ОЗУ на са- мом деле не A9, а вход OE. Но противоречит этому то,что принтер (по паспорту) поддер- живает графический режим с 1920 точками в строке. А для этого как раз надо около 2 кБайт ОЗУ.Хотя вполне логично,что в графи- ческом режиме прошивка предусматривает (по необходимости) печать в два этапа - для первой и второй половины строки отдельно, соответственно, требуется вдвое меньше па- мяти. В общем, адресация ОЗУ (без точных справочных данных) под вопросом: одно из двух. Дешифратор. Микросхема-дешифратор объединяет чипы ПЗУ и ОЗУ в общее адресное пространство процессора, позволяя получить доступ к па- мяти, на основании комбинации сигналов об- ращения к ней. Поскольку я не имею никаких сведений о чипе UCY74S405, то могу лишь предпологать (на основании составленной схемы и сигналов процессора),что это деши- фратор.На схеме он не поместился,и я прос- то перечислил все подходящие к его ножкам сигналы (с ножки 1 по ножку 16 ). С огром- ной долей вероятности можно сказать, что это косвенный аналог простого дешифратора "3 на 8" (наша маркировка: ИД7 ),поскольку логика его действия применительно к данной схеме,как и цоколевка,полностью совпадает. В этом случае дешифратор раскодирует 3 старших бита адреса A11-A13 (кроме младших A0-A10, подключеных напрямую) и выдает си- гналы выбора на микросхемы памяти (S0-S7). Но делает это,если процессор "находится" в младших адресах (сигнал A14=0 ),работает с памятью (сигнал MREQ=0) и не сброшен (либо сброс уже прошёл, сигнал RES=1 ).При пере- боре комбинаций старших (A11-A13) адресов, сигналы S0-S7 последовательно переключают микросхемы памяти.В итоге адресация памяти следующая: сначала расположены 10 килоБайт ПЗУ (микросхемы D1-D5 ), затем 2 килоБайта памяти отсутствуют (т.к. S5 не использован и обозначен как NC ),затем идет 4 килоБай- та ОЗУ (каждый килобайт ОЗУ дублируется, повторяется в адресах дважды; т.к. сигнал A10 при выборке ОЗУ не используется,в бес- конфликтном варианте ОЗУ присутствуют пер- вые 512 Байт для чтения, потом они повто- ряются для записи, потом первые 512 байт дублируются (для чтения и записи), затем аналогично располагаются вторые 512 Байт ОЗУ), затем 16 килоБайт памяти отсутствуют (сигнал A14=1 и запрещает выборку памяти) и, наконец,еще 32 килоБайта повторяют пре- дыдущую раскладку (поскольку старший адрес процессора - A15, в выборке памяти данного блока не участвует). В итоге получаем 64 килоБайта памяти для процессора Z80. Совмещённое обозначение мокросхем. На схеме изображены 2 чипа, в то время как на самом деле их 10. Дешифратор не по- местился,однако сигналы на его выводах пе- речислены, что вполне достаточно для пони- мания логики работы. Остальные 9 микросхем изображены в виде двух наборов совмещенных чипов. Такой вот "логический прием" часто используют при упрощении схем блоков памя- ти. Это экономит место на схеме и даже уп- рощает её читаемость,ускоряет понимание,не считая первых моментов ознакомления со схемой.Основное правило чтения таких схем: ножки,которые не повторяются - принадлежат (запараллелены) всем объединённым микрос- хемам (и на них подается один и тот же си- гнал);ножки,которые присутствуют несколько раз,принадлежат разным микросхемам из объ- единённых,и на них приходят разные,не сое- динённые между собой сигналы. Под ножками имеются в виду выводы микросхем,номера ко- торых присутствуют один или несколько раз на одном обозначении схемы. Напротив "мно- горазовых" ножек в обозначении стоит номер микросхемы (одной или нескольких), к соот- ветствующиму выводу которой (которых) под- ходит данный сигнал (сигналы).Нетрудно за- метить,что все микросхемы ПЗУ почти полно- стью запаралеллены,отдельно на каждую при- ходит лишь сигнал выбора и напряжение про- граммирования. А микросхемы ОЗУ соединены более хитро. Поскольку у каждой микросхемы есть только 4 бита данных, для получения байта нужно активировать доступ сразу к 2 чипам (один выдаёт младшие, а другой стар- шие биты данных), входы выбора которых за- параллелены,а выводы данных идут отдельно, но запаралелены с выводами данных других 2 микросхем ОЗУ,у которых также запараллеле- ны входы выборки,остальные входы всех мик- росхем ОЗУ запараллелены. Ёмкость указана для одной (каждой) микросхемы в наборе, и для ОЗУ может быть вдвое меньше. Другое на схеме. Сигналы питания упрощённо обозначенны как плюс и минус, минус соответствует GND, общему проводу принтера, а плюс - +5V, пи- тания микросхем принтера. Непосредственно рядом с выводами микро- схем указано обозначение сигналов, подклю- ченых к ним (одноименные сигналы на схеме, само собой, соединены),следующее обозначе- ние - координата контакта у штекера. Может показаться, что 39-контактный разъем испо- льзуется наполовину, но на самом деле не- подключенными остаются лишь 5 контактов - они перечислены в вертикальном окошке, по- середине,в итоге указаны все контакты ште- кера. Одноименные сигналы - являются сигнала- ми процессора,и при установке блока соеди- няются с ним. При перечислении ножек дешифратора D10 первым указывается название сигнала на данной ножке, вторым координаты сигнала на штекере (если он к нему подключен). Первые три ножки дешифратора (по предполагаемой аналогии с нашей ИД7 ) являются, входными битами, следующие три - сигналами разреше- ния выбора (первые два из которых инверс- ные - активны в 0 ), остальные (не считая питания) являются выходами дешифрации вхо- дных бит. Указаны конденсаторы (C1 - C7 - нумера- ция условна!). Помимо названия схемы, своего альтерна- тивного имени и даты, указана аббревиатура B.G.E - использованного при рисовании гра- фического редактора. Также есть разгрузоч- ный логотип "FREE CAT". Перспективы и модификации. Данный блок памяти является суммарным модулем памяти, включающим в себя и ОЗУ, и ПЗУ (о чем также говорит обозначение в принтере).Поскольку блок съёмный,наверняка существует множество его модификаций, и следует определить обозначение этого бло- ка. На обратной стороне платы памяти оста- лась маркировка даты изготовления (или прошивки): 26 май 1988 год (очень плохо видно,могу ошибаться). На монтажной сторо- не платы вытравлен технологический номер: 05-260-6111-0B0a (возможно,имеет отношение к прошивке или её спецификации). На штеке- ре наклеена маленькая распечатка (возмо- жно, именно этого принтера): 3.38-3-08/04; строкой ниже: V24/CL/IFSP EPS; последняя строка: US ASCII/KYR 0. Эта, последняя, информация говорит об определенной версии прошивки, возможном приоритете интерфейса, стандартной EPSON кодировке, варианте таб- лиц символов ASCII и кириллицы. 5 неиспо- льзованных (в блоке) контактов штекера, в самом принтере подключены, и на них прихо- дят следующие сигналы: B5 M1, B6 A15 (в этом принтере перерезана дорожка и устано- влена перемычка, а на самом деле сюда при- ходил сигнал RFSA),B9 BUSRQ,B13 GND,C9 CP. Можно сказать, что принтер рассчитан на подключение самых разных блоков памяти, с использованием и динамической, и статичес- кой памяти самого разного объема,вплоть до 32 килоБайт. Вообще,при наличие таких сиг- налов можно даже расширить адресуемую про- цессором память. Раньше статические ОЗУ были редкостью, и обладали малым объёмом (взять хотя бы эти 4 микросхемы - суммар- ной емкостью не более 2 килоБайт), динами- ческие были более распространены и облада- ли значительно большей емкостью.Поэтому на разъёме предусмотрен сигнал регенерации динамической памяти, хотя у этого принтера вместо него подключен A15, что позволяет использовать все возможные для Z80 64 ки- лоБайта памяти, но статической. Современный блок памяти для этого прин- тера,объёмом 32 килоБайта ПЗУ и 32 килоБа- йта ОЗУ, может состоять всего из 5 деталей (не считая штекера): низкочастотный, высо- кочастотный конденсатор, собственно ПЗУ, ОЗУ и дешифратор. Что касается этого блока памяти,то еди- нственная возможность эфективно его испо- льзовать - это собрать программатор для него. Поскольку микросхемы памяти впаяны, извлечь их (для допрошивки) проблематично. Даже если делать это, используя информацию другого блока, дорожки могут отрываться (при распайке ПЗУ и установке панелек для них),и надежность результата будет невысо- кой. Поэтому сборка программатора (в прос- том варианте это всего лишь интерфейс- переходник, с соответствующим штекером и электронным ключом,для коммутации напряже- ния программирования) - самый надежный ва- риант. К сожалению,в данном принтере не преду- смотрена возможность прошивки блоков памя- ти. Дело в том,что на контакты,к которым в блоке памяти подходят выводы напряжения программирования, в самом принтере посту- пает напряжение питания +5В. Поступает оно напрямую, и никакой возможности коммутиро- вать его нет (нет ни одной перемычки или предохранителя, который мог бы разорвать эту цепь для подачи на нее импульса прог- раммирования - 25 В ). Даже если разрезать дорожку (которая соединена под самим разъ- ёмом,и я не представляю,как это сделать) и собрать ключ напряжения программирования, то необходима соответствующая прошивка, поддерживающая это - получаем замкнутый круг. Учитывая эксплуатацию этого принтера с 1990 года, с момента последней прошивки,на сегодня прошло как минимум 14 лет. Время хранения информации микросхем 573 серии РФ2 составляет 100 тысяч часов в выключен- ном виде (во включеном в четыре раза мень- ше,но так как принтер почти не работал,мо- жно это не учитывать),т.е. 12 лет.С учётом двойного запаса надёжности можно сказать, что в следующие 12 лет (как минимум 2 года которых уже прошли) информация в ПЗУ одно- значно претерпит изменения,и на корректную работу принтера можно уже не рассчитывать. Очевидно когда-то (когда собирались эти принтеры),существовал программатор,в кото- рый вставлялся этот блок,и все ПЗУ одна за другой прошивались. Учитывая популярность этих принтеров в своё время, можно предпо- ложить, что на складах разных производст- венных организаций мог завалятся подобный программатор, но компьютер, с которым он соединялся, наверняка не пережил это время (по причине стирания своей прошивки - воз- можно даже так).Но наличие самого програм- матора,возможно,позволило бы его адаптиро- вать на другую систему. Следующая часть этого текстового файла со временем будет отсоединена, и после не- большой редакции оба файла и схема блока памяти, будут помещены в архив (с именем типа RBT ).
Другие статьи номера:
Похожие статьи:
В этот день... 21 ноября