3. Организация обмена информацией в микроЭвм

3.1. Описание микропроцессора кр 580 вм 80а

Для включения микропроцессора, а также и других элементов в любую МПС, необходимо установить единые правила и средства их сопряжения с остальными устройствами системы. Такое сопряжение достигается применением совокупности унифицированных аппаратурных, конструктивных и программных средств, необходимых для реализации взаимодействия. Неотъемлемой частью этой совокупности является протокол обмена, то есть набор правил взаимодействия во времени и причинно-следственных связей между сигналами МПС. Вся совокупность аппаратурных, конструктивных, программных средств вместе с протоколом обмена называется интерфейсом данной МПС.

Инициатором создания требуемой последовательности системных интерфейсных сигналов является микропроцессор МП. Рассмотрим основные управляющие сигналы МП, которые используются при работе с ним. На рис. 3.1. показана упрощенная структура однокристального микропроцессора КР 580 ВМ 80A, который используется в лабораторной МПС. Вообще МП представляет собой сложное устройство, насчитывающее несколько тысяч транзисторов и несколько десятков регистров. Из них не все являются программно-доступными, то есть такими, содержание которых пользователь может прочитать или изменить программным способом с пульта оператора. На рис. 3.1 показаны только программно-доступные регистры МП.

Микропроцессорная БИС КР 560 ВМ 80A представляет собой однокристальный 8-ми разрядный МП с двумя внутренними шинами: однонаправленной 16-разрядной шиной адреса, двунаправленной 8-разрядной шиной данных и 12 сигналами управления (шесть входных и шесть выходных).

Рисунок 3.1 - Структура МП КР 580 ВМ 80А

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
S	Z	O	AC	O	P	1	C

Рисунок 3.2 - Формат регистра признаков F

Функциональную основу МП составляет арифметико-логический блок АЛБ, в котором осуществляются все арифметические и логические операции над данными, поступающими в МП.

Внутри МП находится восемь 8-рязрядных регистров A, F, В, С, D, E, Н и L и два 16-разрядных регистра: SP (stack pointer) - указатель стека и PC (program counter) - программный счетчик команд. При некоторых режимах работы (в зависимости от используемых команд) регистры В, С, D, E, H, и L могут объединяться в три шестнадцатиразрядные регистровые пары ВС, DE и HL.

Регистр А называется аккумулятором. Через него происходит основная передача данных внутри МП.

Регистр F называется регистром признаков. По результатам выполнения арифметико-логических операций АЛБ устанавливает в регистре признаков F пять разрядов. Расположение этих разрядов показано на рис. 3.2, а смысл каждого из них поясняется ниже:

Бит Z - признак нуля. Устанавливается в 1, если результат выполнения команды =0;

Бит S - признак знака. Устанавливается в 1, если результат выполнения команды < 0;

Бит Р - признак четности (паритет). Устанавливается в 1, если количество единиц в результате четное;

Бит С - признак переноса. Устанавливается в 1, если в результате сложения двух восьмиразрядных чисел возникает перенос из старшего разряда или в результате вычитания возникает заем;

Бит AC - признак вспомогательного переноса. Устанавливается в 1, если возникает перенос из четвертого разряда Д₃.

Остальные разряды регистра признаков F сохраняет неизменное значение, показанное на рис.3.2.

Значения разрядов регистра F будут играть существенное значение в программировании МП (п.4).

Содержание программного счетчика PC автоматически увеличивается на 1 (инкрементируется) при выборке каждого байта команды.

Указатель стека SP хранит адрес последней занятой ячейки в стековой памяти. Содержимое SР автоматически уменьшается перед записью кода в стек и увеличивается после чтения.

При описании сигналов управления будем давать в скобках их русские обозначения.

Ф₁, Ф₂ - входные синхронизирующие тактовые сигналы, вырабатываются специальным генератором тактовых импульсов. Все изменения сигналов МП происходят синхронно с ними.

SYNC (СИНХР) - выходной синхронизирующий сигнал, определяет начало каждого машинного цикла.

READY (Г) – входной сигнал. Информирует МП, что данные из внешнего источника переданы на системную ШД. Служит для синхронизации работы МП с более медленными устройствами. При нулевом значении (Г=0) на такте Т₂ машинного цикла М1 МП переходит в состояние ожидания Т_W. При этом все сигналы на выходах МП фиксируются.

WAIT (ОЖД) – выходной сигнал ожидания. Указывает, что МП находится в состоянии ожидания Т_W появления сигнала Г=1 (READY).

HOLD(3.3х) - входной сигнал запроса захвата. Переводит МП в состояние захвата (ША и ШД МП переводятся в состояние высокого сопротивления) после завершения обмена данными между МП, памятью или ВУ.

HLDA(п.3x) - выходной сигал подтверждения захвата МП. Этот сигнал появляется в ответ на сигнал HOLD(3.3x) и указывает, что ША и ШД МП находятся в состоянии высокого сопротивления.

INT(3.Пр) - входной сигнал прерывания, воспринимаемый МП БИС после выполнения текущей команды или в режиме останова. Прерывание не воспринимается МП БИС, если она находится в режиме ЗАХВАТА (HLDA=1) или в режиме запрета прерываний (устанавливается программно командой D1 ) или в режиме ОЖИДАНИЯ (WAIT =1).

INTE(Р.Пр) - выходной сигнал разрешения прерывания. Указывает на состояние внутреннего триггера разрешения прерывания. Этот триггер может быть сброшен в 0 командой DI и установлен в 1 командой EI. Если триггер сброшен, то МП БИС не реагирует на входной сигнал прерывания INT. Сигнал INTE автоматически сбрасывается в 0 после приема сигнала INT.

DBIN(П) - выходной сигнал приема данных. Указывает памяти и ВУ, что ШД МП находится в режиме приема информации в МП.

WR(ЗП) - выходной сигнал выдачи. Указывает, что данные виданы на ШД МП и могут бить записаны в память или ВУ.

RESET(Р) - входной сигнал сброса. Обеспечивает установку в 0 регистра PC, триггеров разрешения прерывания и подтверждения захвата. Состояния остальных регистров не сохраняются.