シーケンス図の基本

リファレンスマニュアルによく登場するいくつかのタイミング図については、戸惑うことがよくあります。たとえば、Flash のタイミング ダイアグラムの場合、それを理解したい場合は、その中のすべてのパラメータを系統的に学習する必要があります。また、タイミング ダイアグラム内のいくつかの記号は、その意味をよく理解していません。以前HyperRAMを調整した際、パラメータが分からずオシロスコープで波形を解析することもできず、ソフトのどこを変更すれば良いのかも分からず、適当に調整してしまいました。この記事では、74HC595 チップを例として、タイミング図の基本概念をいくつか紹介します。

1 一般的なタイミング図の記号

まず、タイミング ダイアグラムでよく見られる一般的なタイミングをいくつか見てみましょう。タイミング ダイアグラムには統一された標準がないため、以下にリストされているタイミングはマニュアルによって若干異なる場合がありますが、これらのタイミングはすべて非常に重要です。典型的。
(1) 方形波

(2) 立ち上がり/立ち下がりエッジ: 矢印は信号がトリガーされたことを示します

(3) ランピング (ランピング) は
通常、値が時間の経過とともに徐々に増加または減少する連続的に変化する信号を示します。アナログ信号の緩やかな変化や遷移を示したり、2 つの信号が反対であることを明確に示したりするために使用されます。

(4) 白十字

この信号は上の図の横十字です。これは、対応する信号の値がサンプリングされるクロック サイクル中に高い値または低い値になる可能性があり、その値は外部イベントによって決定され、データは立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジでサンプリングされることを示します。

（5）灰色交叉
在时序图中，可以有几个与灰色部分相关的定义，表示芯片不关心值是多少。比如I2C一次传输8位，但是只使用了MSB的3位，所以前3位是白色交叉，剩下5位是灰色交叉。还有一种情况，就是高阻态时也可以这样表示，参考下面74HC595的时序。

（6）省略
下面时序图中的小空隙表示有大量的数据正在传输，这里就不把每一个字节的时序图显示出来，而是省略掉。比如Flash一次可以传输256字节，就不太可能一个时序中给你展示256个字节的时序。

（7）位标记
位标记就是提供了详细的数据流指示，比如刚刚说的256字节，这里显示出时序图中的每一个字节。

（8）箭头：两个在时间上不对齐的两个点，如果用一个单向箭头相连(一般是弯的)，就表示前面时序的产生会导致后面时序的产生。比如外部中断的一个上升沿，在若干指令周期后会导致中断标志位的时序从低变高，在时序图中就会有一个箭头从外部中断上升沿处指向中断标志位的上升沿处。

2 74HC595

2.1 74HC595封装

这里以74HC595芯片为例，介绍时序图的相关概念。74HC595是一个8位串行输入、并行输出的移位缓存器。封装如下：

• Q_A~Q_H：并行数据输出
• SER：串行数据输入端
• Q_H’：串行数据输出端
• RCLK：输出存储器锁存时钟线
• SRCLK：数据输入时钟线
• $\overline{\text{SRCLR}}$：复位，高电平清空输出寄存器
• $\overline{\text{OE}}$：输出使能，低电平有效

2.2 时序图

まず、クロックパルス信号が来たときに入力データラインData( SER)が0になる状況を見て

みましょう。クロック信号の後にラッチ信号が生成され、Data常に0であることがわかります。ここでは何も行われないので、続行します。このタイミング図を拡張するには、DataHIGH にプルします。次のタイミング期間では、の立ち上がりエッジがハイレベルである

ことがわかります。そして、和が出力された後、ラッチ信号によって出力が変化します。CLOCKDataCLOCKDataQA

これはシフト チップなので、QB Outこれをタイミングに追加して見てみましょう。

次のクロック サイクルでは、別の 0 が入力されるため、ラッチの後、QAの出力が にシフトされQB、QAこの時間が保存されます0。

次に、残りの出力ピンを構成し、Data後続のすべてのクロック サイクルで 0 が出力されます。
最初のクロック サイクルの 1 入力が 1 つずつシフトされていることがわかりますQH。

タイミング図がどのように機能するかを簡単に理解したところで、実際のマニュアルのタイミング図を見てみましょう。以下は、TI の SNx4HC595 マニュアルに記載されているタイミング図です。 すべてのピンのタイミング図が図にリストされています。ここで、

Q _A ~Q _Hの先頭の点線は、現時点では$\overline{\text{SRCLR}}$ローの場合は前の状態がわかりませんが、ハイにするとレジスタ内のデータがクリアされ、出力ピンがデフォルトの状態に戻ります。最後に、メッシュ タイミングがあります。これは、出力が有効になっていないことを意味します。つまり、$\overline{\text{OE}}$1 の場合、出力は高インピーダンスの 3 番目の状態になります。

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前述したように、タイミング ダイアグラムには標準が存在しないため、74HC595 の場合、各メーカーが製造した 74HC595 のタイミング ダイアグラムは少し異なります。データ確立時間を分析するために DIODE の 74HC595 のタイミング ダイアグラムを見てみましょう。赤いボックスでマークされたものは、データがクロックの立ち上がりエッジでサンプリングされ、この時点で DS が安定に保たれる必要があることを示します。赤いボックス内の時間 (クロックの立ち下がりエッジから立ち上がりエッジまで) はセットアップ時間と呼ばれます。マニュアルの最後には、データのセットアップとホールドの詳細なタイミング シーケンスが記載されています。

ここで、t _{suはデータ セットアップ時間です。つまり、データライン}上のデータが少なくとも安定していることを確認する必要があることを意味します。クロック信号が来ます。同時に、クロックがハイレベルになった後、ラッチが正常にデータを保存できるように、データは少なくとも t _{h維持される必要があります。}確立時間 t _{su を}例にとります。この時間が要件を満たしていない場合、データが異常になる可能性があります。ここで、マニュアルの t _suの要件を確認する必要があります。ここの行( ) を見てください。は 4.5V、温度 25°C の場合、データセトリング時間の標準値は 4 ですが、これは単なる代表値であり、実際には最小値の 10 よりも低く設定すべきではありません。

DS to SHCPData set to SHCP

3 まとめ

この記事ではタイミング図の基本を簡単に紹介しますが、今チップのマニュアルでタイミング図を開いてもまだ読めないことがわかります。実際にはこれらよりもはるかに複雑であるため、それぞれを理解する必要があります。マニュアルのシーケンス図を参照して、タイミングパラメータの意味を確認し、タイミング図を解析します。