МПиС

Загальні принципи апаратного і програмного забезпечення введення/виведення даних. Паралельне введення/виведення.

Переважна частина мікропроцесорних систем працює не автономно, а в режимі обміну даними з зовнішнім середовищем. Іншими словами, в мікропроцесорній системі виникає необхідність введення даних для певної обробки і виведення її результатів у зовнішнє середовище. Для реалізації цієї функції в мікропроцесорну систему вводиться відповідне апаратне і програмне забезпечення. Інколи таке забезпечення називають інтерфейсом мікропроцесорної системи. Апаратну частину інтерфейсу називають також пристроями введення/виведення (ПВВ), або пристроями зв’язку з об’єктом (ПЗО, або на рос. мові устройства связи с объектом –УСО, або на англ. мові Data Acquisition Unit).

МП системи можуть працювати з ПВВ у трьох режимах: програмного опитування ПВВ з очікуванням його готовності, в режимі переривання мікропроцесора і в режимі прямого доступу до пам’яті. Розглянемо докладніше ці режими.

В режимі програмного опитування ПВВ МП в разі необхідності звертається до ПВВ, перевіряє готовність даних в ньому і, якщо вони готові, виконує зчитування/запис даних в/з МПС (рис.6.1). Якщо ж у ПВВ готових даних немає, МП може очікувати їх підготовки. Цей алгоритм обміну простий, але вимагає чималих непродуктивних витрат машинного часу мікропроцесора, особливо, якщо ПВВ має малу швидкодію.

Скорочення витрат машинного часу на обмін даними забезпечується в режимі переривання МП з боку ПВВ. В цьому випадку мікропроцесор переважно виконує основну програму. Якщо ПВВ готовий до обміну, він ініціює перехід МП в особливий стан – обробки підпрограми переривання, головним змістом якої і є власне обмін даними з зовнішнім середовищем. Після закінчення короткочасного обміну даними процесор повертається до виконання основної програми.

Найвищу швидкість обміну має режим прямого доступу до пам’яті (ПДП) мікропроцесорної системи з боку ПВВ. Є ПВВ, які здатні обмінюватися масивами інформації настільки значного розміру, що при використанні згаданих вище режимів час обміну стає неприпустимо значним. В подібних випадках використовують одмін в режимі ПДП. Для цього МП система повинна підтримувати режим ПДП. Суть цього режиму полягає в тому, що МП на час обміну передає управління шинами МП системи спеціальному контролеру ПВВ, який задає сигнали на шинах без участі МП. Мікропроцесор в цей час може реалізовувати іншу програму. В режимі ПДП обмін даними відбувається між ПВВ і пам’яттю МП системи мимо мікропроцесора.

Розглянемо програмне забезпечення введення/виведення. Як правило, до складу ПВВ входять кілька програмно доступних регістрів. Серед них можна назвати регістри ініціалізації, регістр даних і регістр стану ПВВ. Регістри мають вихід на системну шину МП системи і мають певні конкретні адреси. Для адресації регістрів до ПВВ повинна підводитися певна частина бітів шини адреси МП. Для обміну даними ПВВ підключається до шини даних МП системи. Для реалізації власне обміну на фізичному рівні до ПВВ подаються сигнали вибору пристрою і сигнали операції читання/запису зовнішніх пристроїв.

Спільність операцій введення/виведення стимулювала розроблення спеціалізованих інтегральних мікросхем, які реалізують такий обмін. За рахунок оперативного перепрограмування такі мікросхеми дозволяють значно розширити функціональні можливості обміну даними. надають можливості

Підключення ПВВ до шин МП на прикладі мікросхеми КР580ВВ55 (аналог і8055) (рис.6.1) здійснюється за допомогою двонаправленої 8-бітової шини даних МД, ліній А₁,А₀, що підключаються до шини адреси ША, виводу /CS (Chip Select) – для вибору мікросхеми, входів /RD, /WR для читання/запису в регістри мікросхеми, вхід RESET для скидання (встановлення) мікросхеми у початковий стан.

Програмування ІМС КР580ВВ55 виконується командами IN/OUT. При виконанні цих команд МП встановлює на шині адреси А₇…А₀ та А₁₅…А₈ двійковий код № порта, до якого відбувається звертання. Цей код ідентифікується дешифратором DC, на його виході генерується короткий імпульс рівня «лог.0».

Перед власне використанням ІМС КР580ВВ55 вона повинна бути запрограмована певним чином. Для цього в регістр управління завантажується слово (наказ) управління.

ІМС КР580ВВ55 може працювати в 3-х режимах: 0, 1 та 2.

Режим 0 використовується для програмного обміну з повільними зовнішніми пристроями.

Режим 1 стробованого введення/виведення використовується для однонаправленої передачі даних, що ініціюється перериваннями. При цьому порти А і В використовуються власне для передачі даних, а 6 бітів регістра С – для організації сигналів управління, що супроводжують обмін.

В режимі 2 двонаправленої шини працює тільки порт А. П’ять бітів порта С працюють для організації сигналів квитирування і переривання.

Приклад програми роботи з ІМС КР580ВВ55

Код Операнд Коментар

; Підпрограма ініціалізації адаптера

MVI A, 0AAh ;Слово-наказ конфігурування ІМС 580ВВ55

OUT CONTROL ;

MVI A, 01h ;cкидання строба

OUT A, CONTROL ;

RET

Содержание