31. Параллельные порты и дискретный ввод-вывод.

М икроконтроллер имеет некоторое количество одиночных линий ввода/вывода, которые объединены в многоразрядные (4, 8 или 16 линий разрядов) параллельные порты ввода/вывода [1]. Разрядность параллельных портов может быть нестандартной, например, 5-разрядный порт у микроконтроллера PIC16F84. Через порты процессорное ядро взаимодействует с различными внешними устройствами – считывает значения входных сигналов и устанавливает значения выходных сигналов. В памяти МК каждому порту ввода/вывода соответствует свой адрес регистра данных. Обращение к регистру данных порта ввода/вывода производится так же, как и обращение к памяти данных. Параллельные порты могут использоваться для ввода-вывода многоразрядного кода данных для быстрого обмена с находящимися в непосредственной близости от МК периферийных устройств. Кроме того, во многих МК линии параллельных портов могут служить для ввода-вывода отдельных дискретных сигналов, для них предусмотрены битовые команды процессора, позволяющие опросить или установить отдельные разряды портов. По алгоритму обмена различают параллельные порты следующих типов [2]: 1. С программно-управляемым (программным) вводом-выводом – установка и считывание данных определяется только ходом вычислительного процесса. Нет защиты от повторного считывания-записи одного и того же (не изменившегося) значения на выводе и считывания-записи во время переходного процесса на выводе. 2. Со стробированием – каждая операция ввода-вывода подтверждается импульсом синхронизации (стробом) со стороны источника сигнала (при выводе – процессор, при вводе – внешнее устройство). Считывание информации приемником происходит только по стробу, что позволяет защититься от приема данных во время переходного процесса входного сигнала. Пример: порт PSP (Parallel slave port) в ОКМЭВМ PICmicro. 3. С полным квитированием. Данный режим чаще всего используется для обмена данными с другой вычислительной системой по параллельной шине. Кроме сигналов синхронизации со стороны передатчика используются сигналы подтверждения (готовности к следующему обмену) со стороны приемника. Это позволяет управлять интенсивностью обмена обоим взаимодействующим сторонам и предотвращает потерю данных, когда одна из них перегружена. Пример порта с квитированием, порт LPT персонального компьютера. В зависимости от реализуемых функций различают следующие типы параллельных портов: однонаправленные порты, предназначенные только для ввода или только для вывода информации; двунаправленные порты, направление передачи которых (ввод или вывод) определяется циклом чтения или записи МС; Однонаправленные порты ввода-вывода могут иметь либо однотактную выходную схему (с открытым коллектором или стоком), либо двухтактную выходной схемой (с комплементарной парой). Порты вывода с двухтактной выходной схемой являются самыми распространенными и реализованы, например, в семействах Atmel AVR, Microchip PICmicro, AMD AM186, Motorola HC08, HC11. Они дают возможность отключаться от линии при отсутствии обмена, т. е. обеспечивают z-состояние. Порты дискретного ввода-вывода микроконтроллера должны иметь цепи защиты и развязку от внешних линий датчиков и исполнительных устройств для обеспечения требуемого уровня помехозащищенности, а также схемы формирования стандартного логического сигнала. На рис. 6.16 приведена схема подключения внешней линии к порту дискретного ввода. Цепь развязки дискретного порта ввода.