1.2. Последовательный периферийный интерфейс

Для построения контроллеров, связывающих МПС на базе микропроцессора К1810 с ВУ, принимающими или передающими информацию в последовательном коде используется БИС КР580ВВ51А, представляющая собой универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик (УСАПП).

УСАПП преобразует поступающую с шины данных информацию из параллельного формата в последовательный для передачи в ВУ и преобразует принимаемую из ВУ в последовательном формате информацию в параллельный формат для выдачи её на шину данных МПС. Обмен информацией между УСАПП и ВУ может производиться в асинхронном или синхронном режимах.

В асинхронном режиме коды передаваемой информации разделяются специальными двоичными наборами. Каждое передаваемое слово передатчик сопровождает стартовым и стоповым битами, которыми осуществляется синхронизация запуска работы приемника. Формат передаваемого слова показан на рис. 1.7,а.

До начала передачи слова линия передачи данных находится в состоянии 1. Переход из 1 в состояние 0 отмечает начало передачи слова. Первый бит всегда содержит 0 и называется стартовым битом. Затем следуют 58 информационных бит, первым из которых является младший бит слова, и необязательный бит четного или нечетного паритета.

Бит паритета используется для контроля ошибок, вызванных помехами на линии связи. При контроле по четности бит паритета устанавливается так, чтобы общее количество единиц в информационных битах и бите паритета было четным. В случае нечетного паритета количество единиц должно быт нечетным. Ошибка нечетной кратности в информационных битах и бите паритета изменяет четность единиц, что обнаруживается схемой контроля УСАПП.

Далее идут стоповые биты. Стоповые биты задают минимальное время, которое должно пройти перед стартовым битом следующего передаваемого слова, определяющее промежуток времени для обработки приемником принятой информации.

а)

Синхро слово 1

Синхро слово 2

Слово 2

Слово 1

Слово N

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

б)

Рис 1.7. Формат передаваемой информации:

а) в асинхронном режиме; б) в синхронном режиме.

Передаваемая УСАПП в ВУ информация может иметь разные параметры, которые задаются путем программирования БИС. Отметим эти параметры и их значения при передаче в асинхронном режиме:

а) количество информационных бит в слове (5; 6; 7; 8);

б) тип паритета (четный; нечетный);

в) количество стоповых бит (1; 1,5; 2).

Кроме того, можно задавать скорость передачи информации. В БИС УСАПП при передаче данных в ВУ и при приеме данных из ВУ предназначены выводы для подключения внешнего генератора синхронизации для задания интервала каждого бита. Обычно при работе в асинхронном режиме частота внешних генераторов равна или в 16, или в 64 раза больше скорости передачи или приема (в бит/сек). Если, например, при приеме множитель равен 16, то после обнаружения перехода из 1 в 0 в начале символа узел приемника данных БИС должен отсчитать 8 импульсов синхронизации и опросить вход. При обнаружении 0 считается, что переход вызван стартовым битом, а не помехой. Тогда приемник данных БИС опрашивает вход через интервалы в 16 периодов импульсов синхронизации до ввода всех бит слова, включая и стоповые биты, после чего прекращает опрос и ожидает следующего перехода из 1 в 0 на входе. Величина значения множителя скорости передачи для асинхронного режима задается при программировании БИС.

В синхронном режиме данные передаются не по одному слову, а целыми массивами слов. Передаваемое слово также состоит из 5-8 информационных бит с необязательным битом паритета, но не имеет стартового и стопового битов. Число передаваемых информационных бит задается при программировании БИС и одинаково для всех слов. Передача любого массива слов всегда начинается с серии слов синхронизации, которые нельзя спутать с другими словами. Приемник констатирует факт начала сеанса передачи по совпадению этой серии с эталоном. Количество слов синхронизации может быть одно или два в зависимости от характера помех в линии передачи. Формат передаваемой информации в синхронном режиме представлен на рис. 1.7,б. Количество синхрослов задается при программировании БИС. Для обоих режимов если задается реализация контроля, то после каждого передаваемого слова добавляется бит паритета.

Структурная схема БИС УСАПП (КР580ВВ51А) приведена на рис. 1.8. Буфер данных является трехстабильным двунаправленным устройством для обмена данными и управляющими словами между ЦП и УСАПП. В его состав входят три 8-миразрядных регистра: регистр входных данных (Рвх ), регистр выходных данных (Рвых), регистр состояния УСАПП (РС).

TxRDY

TxD

TxE

TxC

RxRDY

RxC

RxD

SUNDET

Рис. 1.8. Структурная схема БИС УСАПП

При обмене данными с ВУ возникает необходимость контролировать состояние УСАПП. Для этой цели используется РС, в разрядах которого отображаются сбои, ошибки, возникающие при передаче и значения некоторых управляющих сигналов. ЦП может считывать содержимое РС УСАПП в любой момент времени.

Блок управления обеспечивает прием и хранение управляющих слов двух типов: инструкции режима в регистре режима (РР) и команды в регистре команд (РК). Инструкция вводится сразу после установки УСАПП в исходное состояние и заменяется лишь при смене режима. Команда осуществляет управление установленным режимом обмена и может многократно задаваться в процессе обмена, управляя различными его этапами.

Блок передачи обеспечивает преобразование параллельного 8-миразрядного кода, поступившего в УСАПП из ЦП в последовательный код. Основным узлом блока передачи является регистр передатчика (РПд), на входы которого поступают данные из РВх. Выдача информации в последовательном коде на выход передатчика (TxD) осуществляется путем сдвига данных в РПд.

Блок приема предназначен для преобразования данных, поступающих в последовательном коде на вход УСАПП (RxD) из ВУ, в параллельный восьмиразрядный код и передачи этого параллельного кода в Рвых буфера данных.

Блок регистров слов синхронизации состоит из двух регистров синхрослов (РСС). В эти регистры при работе УСАПП в синхронном режиме передачи ЦП записывает коды первого и второго слов синхронизации.

Блок управления принимает управляющие сигналы от ЦП и генерирует внутренние сигналы управления. На входы блока поступают: сигнал сброса (RESET), импульсы внутренней синхронизации УСАПП (CLK), сигналы чтения ( ­­­­­), записи ( ), выбора микросхемы ( ) и сигнал «управление/данные» (C/ ). При C/ =0 выполняется запись данных с выводов D7-D0 в Рвх или чтение данных из Рвых на выводы D7-D0. При C/ =1 - чтение из PС на D7-D0 или запись управляющих слов либо слов синхронизации одного или двух с D7-D0 в соответствующие регистры.

УСАПП занимает в адресном пространстве ввода-вывода МПС два адреса: А (четный адрес) и А+1 (нечетный адрес). При этом младший разряд адреса А0 подается на вход C/ . В табл.1.2 показаны сигналы управления, определяющие направление передачи и тип выполняемой операции. Как видно из табл.1.2 регистр режима, регистр команды, регистры слов синхронизации имеют один адрес. Выбор этих регистров зависит от последовательности обращения, схема которой представлена на рис. 1.9. После аппаратного сброса по сигналу RESET или по команде с установленным в 1 битом сброса следующий вывод по нечетному адресу (с А0=1, =1 и =0) выполняется в регистр режима. Форматы регистра режима и регистра команд рассмотрены ниже. Если режим синхронный, то следующие один или два выводимых байта по нечетному адресу (А0=1) загружаются в регистры слов синхронизации. Количество синхрослов определяется информацией в регистре режима. Все последующие байты в синхронном и асинхронном режимах направляются в регистр команды (если А0=1) или в передатчик (если А0=0). Таким образом, для правильной работы УСАПП инструкция режима и управляющая команда должны следовать в строго определенном порядке.

Таблица 1.2

Операция
Чтение из РВых	0	0	1	0
Запись в РВх	0	1	0	0
Чтение из РС	0	0	1	1
Запись управляющих слов или слов синхронизации	0	1	0	1
Отключение УСАППа от (D7-D0)	0	1	1	X
	1	X	X	X

Рис. 1.9. Схема алгоритма вывода байт управления

Важной функцией блока управления является квитирование обменов с ВУ (терминалом). На выходах блока управления формируются сигналы запроса передатчика терминала на передачу данных ( ) и запроса приемника на прием данных ( ). На выходы блока управления поступают сигналы готовности терминала передать данные ( ) и принять данные ( ). При этом квитируется только начало обмена.

Блок передачи предназначен для приема данных из РВх и выдачи их в последовательном коде на выход (TxD), а также для приема сигнала синхронизации передатчика (TxC) и формирования сигналов окончания передачи (TxE) и готовности передатчика (TxRDY).

Блок приема принимает данные в последовательном коде от ВУ (RxD) и преобразует их в параллельный формат. Кроме этого, блок приема принимает сигналы синхронизации приемника (RxC); формирует сигнал готовности приемника (RxRDY); имеет программируемый двунаправленный вывод SYNDET. В режиме синхронного ввода с внутренней синхронизацией SYNDET служит выходом, на котором формируется 1 при обнаружении слова (слов) синхронизации во входном двоичном потоке. Если же поиск слов синхронизации осуществляется внешним связным оборудованием, то на вход SYNDET подается единичный сигнал о фиксации соответствия. В асинхронном режиме SYNDET является выходом, сигнал 1 на котором называется сигналом обнаружения разрыва. Этот сигнал отмечает прием слова, состоявшего из одних нулей.