Организация параллельного интерфейса. Программируемый параллельный периферийный адаптер 580ВВ55.
ВОПРОСЫ.
1.Организация параллельного интерфейса. Программируемый параллельный периферийный адаптер 580ВВ55.
2. Пример программно-аппаратной организации интерфейса в МПС. (УМК-580)
Литература.
1. Курс лекций по дисциплине «Цифровые устройства» , Севастополь, СВМИ, 2007 г, лекция № 39 (электронный вариант).
Лекция рассмотрена и обговорена на заседании кафедры РТС ,
протокол № 1 от 30.08.2007 р.
В качестве порта ввода-вывода ранее было рассмотрено использование многофункционального буферного регистра (МБР). Но в составе микропроцессорного комплекта БИС серии К580 имеются специальные схемы программируемых периферийных адаптеров (ППА), или программируемых контроллеров. Внутреннее устройство программируемых контроллеров схоже с центральным процессором. Каждый имеет регистр, являющийся, по сути дела, регистром команд, несколько регистров данных и регистр состояния, подобный регистру флагов ЦПЭ.
Каждый контроллер периферийных устройств выполняет следующие функции:
расшифровывает адрес, полученный из ЦПЭ, и выделяет только то внешнее устройство, код которого совпадает с указанным адресом;
декодирует код команды и организует ее выполнение;
посылает в ЦПЭ информацию о состоянии периферийного устройства, в частности о готовности к обмену данными, запрашиваемую ЦПЭ.
Работой системы в целом, в том числе и обменом данными, управляет по-прежнему центральный процессор, но он лишь инициирует работу периферийных адаптеров в требуемые моменты времени (точнее, в требуемых точках программы), а фактическое выполнение происходит под управлением соответствующего программируемого контроллера.
Условное обозначение и структурная схема ППА КР580ВВ55 показаны на рис. 2.1. Схема ППА размещена в пластмассовом корпусе с 40 выводами. Низкий уровень сигнала на управляющем входе доступа ВМ разрешает информационную связь ЦПЭ с ППА. При отсутствии, сигнала ВМ и одного из сигналов ЧТ или ЗП линии.
данных находятся в высокоомном состоянии. По шине данных происходит не только обмен данными, но изасылка из ЦПЭ в ППА управляющих слов, определяющих основные режимы работы каналов ППА, а также передача в ЦПЭ информации о состоянии периферийного оборудования.
В составе ППА имеется три канала — А, В и С, образующих три 8-разрядных порта с различными характеристиками. Функциональное назначение каналов определяется кодом управляющего слова, которое загружается микропроцессором в регистр управления адаптером. Селекцию одного из трех каналов А, В или С (или регистра управляющего слова при загрузке адаптера) производят сигналы на адресных входах А1 и А0, подключенных к младшим разрядам шины адреса. Направление обмена, задают управляющие сигналы, поступающие на входы ЧТ или З/П.
Каналы А и В состоят из 8-разрядных входных и выходных регистров с групповым управлением, т. е. все 8 разрядов сразу переводятся в режим ввода или вывода. Канал С разделен на два 4-разрядных подканала. Оба подканала в совокупности образуют 8-разрядный регистр.
В отличие от А и В канал С имеет не групповые цепи управления режимами, а поразрядное управление установкой и сбросом триггеров, образующих регистры обоих подканалов.
Режим работы каждого канала определяется содержимым регистра управляющего слова, в который заносится соответствующий код. Режимы каналов А и В устанавливаются независимо, а режим работы каждого подканала С зависит от режимов работы А и В. При каждом изменении режима работы любого канала все входные и выходные регистры сбрасываются в состояние 0. Внешние устройства системы подключаются непосредственно к выводам БИС ППА, т. е. каждый канал образует один порт. Это может быть как порт ввода, так и порт вывода — в зависимости от режима работы канала, задаваемого кодом управляющего слова. Комбинирование режимов работы каналов обеспечивает работу БИС параллельного интерфейса практически с любым периферийным оборудованием.
Рис. 1. Условное графическое обозначение (а) и структурная схема (б) ППА
Работа каналов ППА возможна в трех режимах, обычно обозначаемых 0, 1 и 2.
В режиме 0 осуществляется асинхронный обмен данными с внешними устройствами через каналы А, В и оба подканала С без управляющих сигналов о готовности к работе и без подтверждения возможности обмена. Это означает, что данные, выводимые из микропроцессора по командам вывода, фиксируются в соответствующих регистрах ППА, а затем по линиям связи, передаются во внешние устройства. Данные хранятся в ППА до выполнения центральным процессором очередной команды вывода, после чего записанная в портах информация обновляется. В режиме ввода данные считываются в аккумулятор микропроцессора по команде ввода из соответствующего порта. Поэтому изменение данных, поступающих из внешних устройств в интервалах между обращениями микропроцессора к портам, никак не отражается на работе системы управления.
Обычно режим 0 используется для ввода медленно меняющихся данных или каких-либо постоянных значений. При выводе в этом режиме на линиях, каналов можно программно формировать сигналы, соответствующие заданным временным диаграммам. Иными словами, в этом режиме можно программно управлять различным периферийным оборудованием.
В режиме 1 обмен данными между ЦПЭ и внешними устройствами, подключенными к каналам А и В (или одному из них), происходит под управлением сигналов, формируемых в канале С, который используется не как порт данных, а как буферный регистр для управления вводом-выводом. В этом режиме ППА может быть использован для системного обмена с подтверждением готовности (квитированием). В этом случае порты А и В образуют канал обмена данными, а порт С используется для накопления и сохранения сигналов управления обменом. Ввод информации в порт осуществляется по стробирующему сигналу от внешнего устройства. При записи информации в порт формируется сигнал «Входной буфер полон» (ВхБП), запрещающий внешнему устройству ввод следующего слова до чтения центральным процессором содержимого буфера. Вывод информации в режиме 1 также сопровождается управляющими сигналами.
При организации прерываний любой из разрядов порта С может быть выбран разработчиком системы в качестве триггера формирования сигнала запроса прерывания ЗПР (INТ) и триггера фиксации сигнала разрешения прерывания РПР (INТЕ). Программный доступ к разрядам порта С дает возможность программисту разработать различные процедуры обработки прерываний применительно к структуре микропроцессорной системы.
В режиме 2 может работать только канал А. При этом канал В также может работать, но только в режиме 0 или 1. Линии канала А в режиме 2 приобретают свойство двунаправленности и поэтому могут быть подключены к внешнему устройству, также использующему двунаправленные линии (дуплексный обмен). Управляющие сигналы в режиме 2 такие же, как в режиме 1. Переводом линий канала А в режимы ввода и вывода управляют поступающие от внешних устройств сигналы «Строб приема» и «Разрешение приема». При их отсутствии линии канала А остаются в высокоомном состоянии.
При выполнении команд ввода или вывода микропроцессор устанавливает на линиях А7—АО шины адреса (рис. 2.1) номер порта, с которым должен происходить обмен.
Таблица 1. Сигналы управления и функции ППА
Разряды А7—А2 подаются на контроллер ввода-вывода (селектор микросхемы), выходной сигнал которого подается на вход ВМ и определяет, какая из микросхем ППА должна быть активизирована. Младшие разряды шины адреса подключаются к выводам А1, АО и определяют, по какому из каналов данного ППА будет происходить обмен (табл. 2.1). Так же задается и обращение к регистру управляющего слова при программировании адаптера.
Значения отдельных битов управляющего слова показаны на рис. 2.2. Управляющее слово, которое требуется по условиям работы системы, должно быть сформировано в аккумуляторе, а затем по команде вывода (OUT) перенесено в регистр управляющего слова ППА.
Как уже указывалось, любой из разрядов порта С может быть индивидуально установлен в 0 или 1 по команде OUT, которая выдает управляющее слово установки разрядов. Это слово записывается в регистр управляющего слова ППА (табл. 2.2). В зависимости от кода, записанного в разрядах D3 — D1, выбирается разряд порта С, значение которого будет изменено при записи управляющего слова (рис. 2.3). Если необходимо изменить состояние нескольких линий порта С, то загружают последовательно несколько управляющих слов. Значения разрядов D6—D4 произвольное. Разряд D7 содержит признак управления: если он равен единице, то передается управляющее слово, а если нулю, то выдается слово установки разрядов канала С.
Рис. 2.Формат управляющего слова ППА
Таблица 2.Слово состояния ППА
Рис. 3 Индивидуальная установка разрядов порта С
При начальной установке микропроцессора на соответствующий вход ППА должен быть подан сигнал СБР. По этому сигналу все порты ППА настраиваются на выполнение операций ввода в режиме 0 и во всех разрядах записываются нули. Только после этого можно задавать нужные режимы работы каналов. Начальная установка необходима также при смене режимов работы. Смена режимов может производиться в ходе выполнения прикладной программы путем загрузки нового управляющего слова по команде OUT. Это позволяет простыми программными средствами изменять структуру периферийных устройств микропроцессорной системы управления технологическим оборудованием.