Texas Instruments TMS9901

Конечно, вот подробное описание TMS9901, легендарного микросхемы от Texas Instruments.

TMS9901 Программируемый системный интерфейс (PSI)

Описание: TMS9901 — это специализированная микросхема, разработанная компанией Texas Instruments для своей 16-битной семейства микропроцессоров TMS9900. Это не просто таймер или контроллер прерываний, а многофункциональный Программируемый Системный Интерфейс (Programmable System Interface, PSI), который служит ключевым компонентом для построения простых и эффективных систем на базе TMS9900.

Его основная задача — освободить центральный процессор от рутинных операций ввода-вывода и управления временем, предоставляя:

• Программируемый интервальный таймер.
• Контроллер прерываний с маскированием и фиксацией запросов.
• Порты ввода-вывода общего назначения (GPIO).

Микросхема общается с процессором TMS9900 через его шину CRU (Communication Register Unit) — специализированный последовательный интерфейс для управления периферийными устройствами, что отличает архитектуру TI от других производителей.

Основные технические характеристики:

• Архитектура: Сопутствующая микросхема для 16-битного процессора TMS9900 (CRU-интерфейс).
• Таймер:
  • 14-битный программируемый интервальный таймер/счётчик.
  • Тактируется от внешнего сигнала (обычно от системного генератора).
  • Генерирует прерывание по переполнению.
• Прерывания:
  • Обработка до 5 внешних линий запроса прерывания (INT1*-INT5*).
  • Внутренний источник прерывания от таймера.
  • Программируемая маска разрешения прерываний.
  • Фиксация состояния линий запросов (регистр состояния).
• Порты ввода-вывода:
  • 14 независимых линий ввода-вывода, которые можно индивидуально программировать на ввод или вывод.
  • Линии ввода могут использоваться для чтения состояния внешних устройств или клавиатурных матриц.
  • Линии вывода — для управления периферией.
• Интерфейс CRU:
  • Связь с процессором через 3 линии: CRUIN, CRUOUT, CRUCLK.
  • Прямой доступ к 64 битам CRU-пространства (адреса 0000-003F hex).
• Клавиатурный сканер:
  • Аппаратная поддержка сканирования матричной клавиатуры (до 6x8 клавиш) с использованием линий ввода-вывода, что критически важно для домашних компьютеров (TI-99/4A).
• Напряжение питания: +5 В.
• Техпроцесс: NMOS.
• Корпус: Стандартно — 40-контактный DIP (Dual In-line Package).

Парт-номера и обозначения

• Основной промышленный парт-номер: TMS9901NL (пластиковый DIP, коммерческий температурный диапазон).
• Военный/высоконадёжный вариант: TMS9901JL (керамический DIP, расширенный температурный диапазон).
• Совместимые/клон-микросхемы от других производителей:
  • Texas Instruments также выпускала модификации под другими номерами для конкретных применений, но TMS9901NL является основным.
  • TMS9901 использовался практически исключительно в экосистеме TI-99, поэтому сторонних полных аналогов от других крупных производителей (Intel, Motorola) не существует.

Совместимые модели и системы применения

TMS9901 является неотъемлемой частью следующих систем:

1. Домашний компьютер TI-99/4A — самое известное применение. В нём TMS9901 выполнял функции:

   • Сканирования клавиатуры.
   • Управления видеопроцессором TMS9918/9928 через линию /INTREQ.
   • Опроса джойстиков.
   • Генерации звуковых сигналов (через таймер) для встроенного динамика.

2. Промышленные и учебные микрокомпьютеры на базе TMS9900:

   • TM990 серия модульных микрокомпьютеров от TI.
   • Мини-ЭВМ TI-990 и контроллеры на её основе (в некоторых моделях).
   • Самодельные и любительские системы на базе процессора TMS9900.

3. Совместимые модели (альтернативы/потомки):

   • TMS9901A — Незначительная ревизия с улучшениями в синхронизации и времени доступа CRU. Часто используется как прямая замена в TI-99/4A.
   • TMS9995 — Поздний однокристальный микропроцессор, в который функции, аналогичные TMS9901 (таймер, контроллер прерываний, CRU-интерфейс), были интегрированы непосредственно в кристалл CPU.

Важное замечание: TMS9901 не является самостоятельным микроконтроллером или универсальным контроллером периферии для других процессорных семейств (Z80, 6502, x86). Его архитектура и интерфейс CRU жёстко привязаны к набору команд и системе адресации процессоров семейства TMS9900.