Контроллер параллельного обмена К580ВВ55

Подсистема параллельного обмена на базе буферных регистров

Простейшая подсистема параллельного обмена должна обеспечить лишь дешифрацию адреса ВУ и электрическое подключение данных ВУ к системной шине данных DB по соответствующим управляющим сигналам. На Рис. 6.1 показаны устройства параллельного ввода (DD1) и вывода (DD2) информации в составе МПС на базе МП К580ВМ80 на базе буферных регистров К580ИР82.

В настоящее время во многих микропроцессорных комплектах выпускают специальные интерфейсные БИС, существенно расширяющие (по сравнению с использованием регистров) возможности разработчиков при организации параллельного обмена в МПС. Наиболее популярной БИС этого класса можно считать контроллер К580ВВ55.

БИС. .ВВ55 представляет собой трехканальный байтовый интерфейс и позволяет организовать обмен байтами с периферийным оборудованием в различных режимах. Внутренняя структура. .ВВ55 показана на Рис. 6.2, а подключение его к системной шине МПС - на Рис. 6.3.

Рис. 6.1. Параллельный обмен на базе буферных регистров

Контроллер параллельного обмена К580ВВ55 (далее - "контроллер") включает в себя оборудование трех 8-разрядных каналов ввода/вывода (регистр и буферную схему), буфер шины данных, 8-разрядный регистр управления Y и блок управления.

Контроллер подключается к системной шине МПС, причем адресация его внутренних объектов осуществляется (младшими) разрядами шины адреса след. образом:

Таблица 6.1

В МПС контроллер размещают, как правило, в пространстве адресов ввода/вывода. Поэтому в качестве стробов чтения и записи используются сигналы RDIO, WRIO, а для селекции контроллера дешифрируются старшие разряды адреса.

При подаче сигнала SR все регистры контроллера, в том числе и регистр управления Y, устанавливаются в состояние 00h.

В каждый момент времени процессор может поддерживать связь только с одним каналом, в зависимости от состояния линий A[1:0] (см. табл. 6.1). Функцию каждого канала и режим его работы определяет состояние управляющего слова Y, помещенного в регистр управления.

Каналы контроллера могут работать в одном из трех режимов:

· Режим "0" - синхронный однонаправленный ввод/вывод;

· Режим "1" - асинхронный однонаправленный ввод/вывод;

· Режим "2" - асинхронный двунаправленный ввод/вывод.

Кроме трех перечисленных, существует еще режим сброса-установки произвольного разряда канала C.

В режиме "0" контроллер может работать как четыре порта ввода/вывода: A[7:0], B[7:0], C[7:4], C[3:0], причем каждый порт может быть независимо запрограммирован на ввод или на вывод. При этом к порту, определенному как выходной, нельзя обращаться по чтению (будет прочитан "обрыв" - FFh), а на входной порт нельзя выводить информацию).

Рис. 6.2. Внутренняя структура контроллера К580ВВ55

Рис. 6.3. Подключение контроллера ВВ55 к системной шине

В режиме "2" может работать только канал A, к которому в этом случае можно обращаться как по записи, так и по чтению (двунаправленный стробируемый обмен).

Выбор режимов каналов и направления передачи данных в них осуществляется загрузкой в регистр Y управляющего слова, формат которого представлен на Рис. 6.4.

Рис. 6.4. Формат управляющего слова. .ВВ55

Загрузка управляющего слова осуществляется путем записи его в регистр Y по адресу A[1:0] = 11, причем в старшем (D7) разряде такого слова должна стоять логическая единица.

Если при записи по адресу 11 D7 = 0, то такое слово не будет воспринято как управляющее и не будет помещено в регистр Y. Такие действия обеспечивают установку или сброс одного разряда регистра C, причем номер изменяемого разряда записывается в разрядах D[3:1], а значение записываемого бита - в D0. Состояние разрядов D[6:4] - безразлично (Рис. 6.5).

В разряде 0 - значение устанавливаемого бита порта С

Рис. 6.5. Управление битами канала C

Рассмотрим подробнее работу контроллера в различных режимах.

Режим "0". При работе в этом режиме на вывод информация, поступающая с системной шины DB, запоминается в буферном регистре канала, адресуемого A[1:0] и сразу же передается на его выход. При вводе информации данные с линий соответствующего канала, минуя регистр, поступают через буфер данных на системную шину данных DB. Временные диаграммы режима "0" приведены на Рис. 6.6, где под именем K понимается один из трех каналов: A, B или C.

Рис. 6.6. Временные диаграммы режима «0»

В режиме "0" канал C может быть разбит на два подканала, один из которых запрограммирован на ввод, а другой - на вывод. Обращение к обоим подканалам осуществляется по адресу A[1:0] = 10, причем в цикле ввода на DB подключаются только 4 входные линии, на остальных четырех - код 1111. При выводе информация с DB попадает только в 4 разряда регистра канала C, объявленные как выходные.

Режим 1 обеспечивает однонаправленную асинхронную передачу информации между МП и ВУ. При этом каналы A и B используются как регистры данных, а канал C - для приема и формирования сигналов, сопровождающих асинхронный обмен, причем каждый разряд канала C имеет строго определенное функциональное назначение. В Табл. 6.1 показано использование линий канала C для передачи управляющих сигналов в режимах "1" и "2".

Табл. 6.1

В Табл. 6.1 использованы следующие обозначения:

СТР - строб записи в регистр канала (вход);

ППР - подтверждение приема (выход);

ГТВ - готовность (выход), может использоваться в качестве запроса на прерывание;

ППРД - подтверждение передачи (вход);

КГТ - канал готов к обмену (выход).

Символ "" после имени сигнала обозначает, как и ранее, что активный уровень этого сигнала - низкий.

Работа канала в режиме 1 "ВВОД" иллюстрируется временной диаграммой
Рис. 6.7. ВУ, будучи готовым выдавать информацию в контроллер, выставляет стробирующий сигнал, поступающий на вход СТР (C2 - для канала A, C4 - для B). По спаду строба байт данных с входных линий A или B "защелкивается" в регистр соответствующего канала. При этом контроллер формирует управляющий сигнал ППР (подтверждение приема), который высоким уровнем запрещает ВУ вырабатывать новый строб.

Информация, попавшая в регистр канала, должна быть передана в МП. Контроллер вырабатывает по фронту СТР при ППР = 1 сигнал ГТВ, который поступает в качестве запроса на прерывание в подсистему прерываний (см. раздел 7) и инициирует процедуру чтения байта из канала. Сигнал ГТВ формируется контроллером только при условии установления в "1" внутреннего триггера разрешения прерывания по каналу (разряды 2 и 4 регистра порта C для каналов A и B соответственно). Эти триггеры могут быть установлены и сброшены программно с помощью команд установки/сброса разряда порта C (см. Рис. 6.5).

МП может не сразу удовлетворить запрос контроллера, т.к. занят обслуживанием более приоритетного запроса. В этом случае контроллер поддерживает активный уровень на выходе ГТВ и высокий уровень на ППР, запрещая выработку нового строба. Промежуток времени t₁ (Рис. 6.7) может быть произвольно большим и характеризует время ожидания реакции МП.

При появлении сигнала RD по соответствующему адресу содержимое регистра канала передается на шину данных DB и далее - в МП. По спаду RD снимается запрос ГТВ, а по фронту RD снимается ППР и ВУ получает возможность формировать новый строб записи данных. Промежуток времени t₂ характеризует быстродействие ВУ и может, как и t₁, иметь произвольную длительность.

Таким образом, в описанном режиме осуществляется асинхронный ввод информации в МП с анализом готовности вводимой информации и исключением потери информации (в контроллере). Подсистема прерываний может быть выключена (сброшены триггеры разрешения прерывания или сигнал ГТВ не заведен в систему), однако МП может осуществлять программный опрос состояния каналов, считывая значение регистра порта C и анализируя значения разрядов готовности (C3 и C0 для каналов A и B соответственно). Модификация управляющих сигналов на линиях порта C может осуществляться программно с помощью соответствующих команд МП и аппаратно со стороны контроллера.

Работа контроллера в режиме "1" на ВЫВОД показана на Рис. 6.8. По стробу WR производится запись байта с системной шины данных в регистр канала. Одновременно снимается сигнал запроса на прерывание ГТВ. По фронту WR контроллер посылает на ВУ сигнал КГТ, подтверждая, что данные для ВУ записаны в регистр и присутствуют на выводах канала. После получения КГТ ВУ начинает прием данных (отрезок времени t₂), а закончив прием - формирует сигнал подтверждения передачи ППРД. Получив ППРД, контроллер формирует для МП сигнал ГТВ, сообщая, что можно выводить следующий байт данных. Время ожидания реакции МП - отрезок t₁. Программная установка/сброс триггеров разрешения формирования сигналов ГТВ осуществляется с помощью команд переключения разрядов C6 и C2 - соответственно для каналов A и B.

Рис. 6.8. Вывод в режиме "1"

Как и в случае режима ВВОД возможна реализация программно-управляемой процедуры асинхронного обмена.

В режиме "1", как и в режиме "0", недопустимо обращение по чтению к каналу, объявленному выходным и по записи к входному каналу. Для организации двунаправленного обмена предназначен режим "2", в котором может работать только канал A, которому для передачи управляющих сигналов придается 5 линий порта C (см. Табл. 6.1). Канал B может при этом работать в режиме "1" - совместно с оставшимися линиями порта C, или в режиме "0", тогда C[2:0] будут работать тоже в "0"-режиме.

Направление передачи по каналам B и C определяется разрядами управляющего слова Y.

Процедуры ВВОД и ВЫВОД в режиме "2" осуществляются аналогично соответствующим процедурам в режиме "1".