RAM-Baustein

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Die Anforderung ist ein Bussystem, an das mehrere Kontroller angebunden sind. Einer schaufelt Daten in einen Zwischenspeicher, die andern Kontroller bearbeiten die Daten gemeinsam und möglichst gleichzeitig. Die Ergebnisse sollen möglichst wieder in einem Zwischenspeicher abgelegt werden.

Ich Suche aber noch, wie ich das tatsächlich umsetzen will und letztlich muss (richtet sich nach den Möglichkeiten). Der RAM war der erste Schritt dazu. Weil ich eigentlich Speicher bräuchte, den ich ständig beschreiben kann, ohne dass der nach ein paar Wochen Schaden nimmt und ausfällt.

Hallo Moppi,

ich habe noch mehrere W24M257AK-15 RAM Bausteine hier rumliegen. Ist ein 32K X 8Bit RAM und wird im Prinzip so angesteuert wie Dein 512kByte RAM.

Ich weiß zwar noch nicht wofür aber die Aufgabe mehrere Controller auf den RAM zugreifen zu lassen fand ich interessant und hat mich veranlaßt mit den 32kByte RAMs über die Realisierung nachzudenken.

Ich gehe davon aus, daß die Controller asynchron auf den RAM zugreifen können sollen. Und da bin jetzt soweit, daß ich glaube ohne einen bus arbiter, der den Aufbau komplexer macht, nicht auskommen zu können.

Hast Du auch einen eingebaut oder wie löst Du das Problem möglicher gleichzeitiger Buszugriffe?

Gruß
Searcher

[Moppi]

Das Mehrere Bausteine an denselben Bus angeschaltet sind, blieb mir auch nicht erspart. Ich musste Adress- und Datenbus zusammenlegen (nicht genug I/Os am Atmega328P-PU). Aber ich denke, die Programmierung richtet es dann. Meine Bausteine haben alle einen HIGH-Z-Zustand. Die Atmegas wohl auch, wenn man die auf Input schaltet. Ob sich da was stört weiß ich noch nicht. Nach einigem Probieren mit der seriellen Kommunikation, um Adressen zu übermitteln, habe ich das neu entworfen. Weil seriell zu langsam wäre. Funktioniert hatte das schon, mit einem Atmega328. Zu Anfang hatte ich nur einen Atmega, mit getrenntem Daten und Adressbus zum Speicher. Das war mir aber auch zu langsam, weil ich die Adressierung über Schiebregister machen musste. Dann habe ich versucht, 3 Schieberegister auf einmal zu laden, was auch ging, aber dann - erstaunlicher Weise - vom Programmcode her langsamer wurde, weil ich Adressen umrechen musste (das Schieben über die Schieberegister ging vom Code her dann schneller). Ich wollte gerne unter 1500 bis 2000 Millisekunden kommen, zum Lesen und Schreiben von 102400 Bytes. Als zentraler Speicher an einem Datenbus ist eine Beschaltung mit einem Atmega328 wegen begrenzter I/Os auch nicht tauglich, daher mein Versuch der ser. Schnittstelle, zur Adressübertragung. Außerdem hatte ich zu wenige I/Os, weil ich gerne noch SD-Karte einbinden möchte. Zwecks Ein- Auslagerung, wenn der physische SRAM zu wenig ist, weil höhere Adressen angefordert werden. Deshalb bin ich bei 2 Atmegas328 angekommen, die sich das dann teilen. Leider kann ich aber auch den Adressbus nicht vom Datenbus trennen (eben wegen der begrenzten I/Os), so dass dann das Umschalten der Pins zwischen Ein- und Ausgang nochmal Zeit kosten wird. Ich warte noch auf eine Lieferung meiner bestellten D-Latches, die ich eingeplant habe, dann fange ich mit dem Aufbau nochmal von vorne an.

Asynchroner Zugriff auf normales RAM ist nicht möglich. Dafür gibt es spezielle RAM-Bausteine, die das können. RAM-Zugriffe müssen in eine Warteschlange, bzw. muss jedes Modul, dass den RAM benötigt, warten. Hier kann man eine Hirarchielogik ausarbeiten. Da hatte ich gedacht, könnte man wenigstens einen RAM-Baustein spiegeln, damit man zwei Zugriffe gleichzeitig durchführen kann. Darum hatte ich an eine Schaltung gedacht, die am Atmega328 vorbei arbeitet und die Daten direkt von RAM zu RAM kopieren kann, so dass zwei Bausteine immer denselben Inhalt haben. Ich bin irgendwie auf eine Datenrate von ca. 16MByte/s gekommen - weiß nicht ob das richtig war, aber ich denk schon, da ein RAM nur 55ns Zugriffszeit hat. Nur das war mir zu aufgeblasen - ich hätte locker eine E100-Platine vollbekommen. Weshalb ich darauf zunächst verzichte. Verschiedene Arbeitsbereiche können natürlich ein eigenes RAM-Modul haben. So hat man verschiedene Scopes. Um Daten lokal zu verarbeiten und global auszutauschen. Das verringert die Wartezeiten.

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Mit asynchronem Zugriff meinte ich Controller, die frei entscheiden, wann sie Daten zum RAM senden bzw vom RAM holen wollen. Es könnte also zufällig passiern, daß gleichzeitig von verschiedenen Controllern auf die die Steuer/Adressleitungen des RAMs bzw der Schieberegister oder D-Latches? zugegriffen wird.

Um das zu verhindern dachte ich daran, den Controllern ein Zeitfenster zuzuordnen, in dem sie RAM Operationen durchführen dürfen. Aus Performancegründen verworfen, da eine ungenutzte reservierte Zeit einem anderen Controller verloren geht, der sie vielleicht gerade benötigt. Einen Arbiter, der den Buszugriff regelt in den Controllern selbst zu implementieren. Oder einen eigenen µC oder eine HW als Arbiter zu installieren - kleiner µC wie ATtiny24 meine favorisierte Lösung zur Zeit.

In etwa die"c) Independent request" Methode von dieser Seite
Über Datentransferrate habe ich noch gar nicht nachgedacht. Ein Mega328 kann mit 20Mhz getaktet werden. Ein ein Cycle Maschinenbefehl wird dann in 1/20MHz=50ns ausgeführt. zB ein OUT PORTB,r16. Die Daten müssen aber erst nach r16 gebracht werden. Ein zweiter Befehl ist da notwendig und noch weitere ...

Ich kann gar nicht abschätzen, wie schnell ein compilierter Arduino sketch ist. Ich nutze Bascom und da wo es schnell gehen soll oder es zeitkritisch wird mache ich Assembler Routinen.

Bin gespannt, wie es weitergeht und was das mal werden soll. Viel Erfolg!

Gruß
Searcher

[Moppi]

8-Bit programmierbare Zähler wären sinnvoll. Ich finde aber keine.

Das Problem mit dem Beschicken von Daten und Abholen von Daten, ist - finde ich - ein organisatorisches Problem. Auf die Verarbeitungsstruktur kommt es an. Das könnte man auf verschiedene Weise regeln, denke ich. Aber so weit bin ich noch nicht.

MfG

[HaWe]

ich würde ein sternförmiges Netzwerk wählen, bei denen 1 "Server" das RAM samt aller Zugriffe allein verwaltet.
Der Server kann dann per I2C rundrum alle "clients" abfragen, was sie zu melden haben, und dann die aktuellen r/w requests abarbeiten; dann kommt der nächste client dran.

Aus Performancegründen wäre dann aber sicher ein Server mit hohem Takt und großem onboard-RAM die beste Lösung, also ein M4 oder gar ein Raspi.

Sollten die Datenmengen deutlich größer sein oder werden oder auch erforderlicherweise nicht-flüchtig, könnte ein Raspi auch einen USB-Stick oder eine SSD etc. per USB verwenden.

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8-Bit programmierbare Zähler wären sinnvoll. Ich finde aber keine.

Es gibt 74HC161 (presetable 4-Bit binary counter), die kaskadiert werden können:
Wird im Datenblatt erwähnt und auch in https://forum.allaboutcircuits.com/t...8/#post-853339
Bin dort nicht registriert und bekomme den dortigen Schaltplan deswegen nicht in lesbare Größe

Ich vermute, daß Du den Zähler für die Adresseneingabe verwenden möchtest um nicht für jede Speicherstelle immer eine komplette Adresse vom Controller übertragen zu müssen, sondern einfach per Taktimpuls an den Zähler die Adresse erhöhen möchtest um damit den RAM sequenziell beschreiben/lesen zu können?

Wäre noch ein Stück mehr HW, die aber das Ding ein Stück schneller machen würde.

Gruß
Searcher

[Moppi]

Mit einem Zähler macht das durchaus Sinn. Denn das ist das, was man in der Regel bei der Datenverarbeitung macht: Adressen hintereinander auslesen.

Ich bin aus den 4 Bit Countern bisher nicht schlau geworden. Die ich gefunden hatte, waren Abwärtszähler. Man muss eine Andresse anlegen können und mit einem Taktimpuls den Zähler laden, der Stand erscheint am Ausgang und wird mit jedem Zähltakt erhöht - so sollte das sein.

Scheint so mit den 74HC161 zu funktionieren. Nur dass es hier 4-Bit Zähler sind. Macht dann bei 20 Adressleitungen 5 ICs. Da muss man dann schauen, wie der bautechnische Aufwand ist. Der Vorteil von Zähler-ICs ist, dass die um ein Vielfaches schneller zählen können und die Adresse muss nicht extra über Zwischenspeicher zum RAM übertragen werden, weil alles in einem Baustein schon drin ist.

Dann werde ich jetzt mal schauen, ob das Austauschen eines Atmega328 und zwei 8-Bit-Puffern, den Aufwand von zwei zusätzlichen ICs rechtfertigt.

Vielen Dank so weit, dafür!

MfG

[Manf]

8-Bit programmierbare Zähler wären sinnvoll. Ich finde aber keine.

Wenn solche gemeint sind:
https://www.google.com/search?client....0.3wnNNmUjr8o
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54as869.pdf

[Moppi]

Ich habe mal was zum 74HC161 zusammengebastelt. Zwecks Beschaltung und Verhalten:



Das war das erste brainstorming heute am Morgen. Ich weiß noch noch nicht, ob es so korrekt ist.

MfG


Nachtrag:

@Manf, gerade habe ich eine Bestelllung für die 4-Bit Counter getätigt - menno!
Allerdings Reichelt hat die 8-Bit Counter gar nicht. Conrad leider auch kein Treffer. Oder ich Suche falsch..

@searcher, was die Koordination der Zugriffe angeht, habe ich mir gestern Abend noch Gedanken gemacht. Das Einfachste wird sein, wenn sich alle "Teilnehmer" bei einem "Schaffner" mit einem Signal (Pin log. 1 / log. 0) anmelden und von dem "Schaffner" dann eine Signalrückmeldung kommt, dass sie mit dem Bus fahren dürfen (Signal log. 1) oder noch nicht (Signal log. 0). Wenn ein "Teilnehmer" mit dem Bus gefahren ist, meldet der sich beim "Schaffner" mit log. 0 und der "Schaffner" geht dann zum nächsten "Teilnehmer", der sich angemeldet hat und erteilt ihm dann die Erlaubnis, mit dem Bus zu fahren. Je nach Konzept könnte der "Schaffner" auch eine gültige Fahrkarte verlangen, bevor er jemanden mit dem Bus fahren lässt.