Реализация периферийных функций в вычислителях.
Управляющие вычислительные устройства в процессе функционирования должны выполнять не только действия по обработке цифровой информации, но и широкий спектр функций, называемых периферийными. Под периферийными функциями традиционно понимают действия невычислительного характера, реализуемые при обмене информацией между микропроцессорной системой и различным внешним оборудованием – так называемыми внешними устройствами (ВУ). Эти действия реализуются, как правило, с помощью различных контроллеров и устройств ввода-вывода, и могут быть представлены такими группами, как параллельная и последовательная передача данных, реализация функций времени, обработка сигналов внешних прерываний от объектов и устройств вычислителя и реализация режима прямого доступа в память.
В данном разделе рассматривается обмен информацией между собственно вычислительным блоком и так называемыми внешними, или периферийными устройствами (датчиками, объектами регулирования и исполнительными устройствами, по каналам связи с удалённым оборудованием и т.п.). Обмен данными реализуется на основе портов ввода-вывода (портов ВВ, ПВВ), которые могут аппаратно выполняться в виде регистров или специализированных микросхем. С логической точки зрения порт ВВ – это буферная ячейка памяти. Порт ВВ обязательно имеет входные и выходные информационные линии. В зависимости от формы передаваемой и принимаемой информации различают порты с параллельной ипоследовательнойпередачей.
Параллельная и последовательная передача данных
Как правило, управление портами и доступ к ним обеспечивается сигналами от МП-блока (рис. 7.1), причём логически порт является обычной ячейкой памяти, размещённой в системном АП или АПВВ.
Рис. 7.1. Обобщенная структура параллельного порта вывода (а) и ввода (б).
При выводе (режим записи в порт – рис. 7.1.-а) информация помещается в регистр порта и фиксируется в нём по сигналу Запись. Таким образом, на выходах порта данные будут присутствовать статически до тех пор, пока со стороны МП не будет выполнена следующая запись.
При вводе (режим чтения из порта – рис. 7.1-б) по сигналам управления от МП или ВУ в регистр порта записывается информация, присутствующая на внешних входных выводах, а по сигналу Чтение информация считывается по ШД в МП.
В современных МП-системах используют, как правило, параллельные двунаправленные порты ВВ. Традиционным является применение микросхемы К580ВВ55 (аналог Intel8255), содержащей три порта ВВ с возможностью программной настройки режима работы каждого порта. Данная микросхема позволяет реализовать как синхронный программно-управляемый, так и асинхронный обмен.
Порты последовательной передачи (УАПП – UART) строят на основе сдвигающих регистров (рис.7.2). На такой регистр обязательно нужно подавать синхроимпульсы сдвига, под воздействием которых выполняется преобразование кода из параллельного в последовательный или наоборот. Это могут быть импульсы от системного ГТИ или от автономного генератора. Поскольку последовательные порты требуют минимум восемь тактов для передачи информации, т.е. являются медленнее действующими по сравнению с МП, то необходима обратная связь с МП по сигналам «Конец передачи» или «Конец приёма». Такие сигналы обрабатывают обычно как сигналы прерываний на основе контроллера прерываний.
Рис. 7.2. Обобщенная структура последовательных портов:. а) порт передачи; б) порт приема
(!) Самостоятельно нарисовать временные диаграммы сигналов для рис.7.2.
Порты последовательной передачи также строят на основе либо автономных сдвигающих регистров, либо специализированных микросхем (например, К580ВВ51 – аналог Intel8251) с возможностью программной настройки. Это позволяет регулировать скорость передачи, структуру кодовой посылки (генерацию старт-бита и стоп-бита, передачу бита контроля четности).
Традиционное использование последовательного порта – передача данных на удаленное оборудование – по “витой” паре, через модем, радиоканал, волоконно-оптическую линию связи.
Уважаемый читатель, хотим обратить ваше внимание на интересный метод использования одной карты доступа спутникового телевидения, как - кардшаринг. Почитать подробней об этом можно на сайте tvboom.net
|
