4.2. Параллельные порты

4.2.1. Параллельный порт вывода

Параллельный порт вывода, работающий в синхронном режиме, при реализации требует минимальных аппаратных затрат. На рис. 4.1 представлена функциональная схема такого порта. Порт включает в свой состав:

• параллельный регистр DD1;

• дешифратор адреса (номера) порта DD2;

• формирователь сигнала записи в регистр DD3.

Р ис. 4.1. Функциональная схема синхронного параллельного порта вывода

Разрядность регистра DD1 определяется разрядностью шины данных периферийного устройства. В регистре могут использоваться триггеры типа "защелка".

Д ешифратор адреса подключен к 8 младшим разрядам шины адреса. При наличии адреса порта (01h) и управляющего сигнала IOW на шине управления информация с шины данных МПС записывается в регистр и поступает на пери­ферийное устройство.

4.2.2. Параллельный порт ввода

Параллельный порт ввода, работающий в синхронном режиме, имеет в своем составе те же функциональные узлы, что и порт вывода. Но поскольку выходы регистра должны подключаться к шине данных МПС, необходимо использовать регистр, выходы которого имеют Z-состояние или реализованы по схеме с открытым коллектором. На рис. 4.2. приведена функциональная схема параллельного синхронного порта ввода.

П ри наличии на шине адреса кода 02h и управляющего сигнала IOR, информация записывается в регистр DD1 и выдается на шину данных. Снятие сигнала IOR переводит выходы регистра DD1 в Z-состояние и шина данных МПС освобождается.

Р ис. 4.2. Функциональная схема синхронного параллельного порта ввода

4.2.3. Параллельные порты ввода-вывода

В составе МПК имеются микросхемы, которые путем предварительного программирования могут быть настроены на ввод или вывод информации в параллельном коде в синхронном и асинхронном режимах. Примером микро­схем данного типа может служить микросхема I8255 (КР580ВВ55) "Параллель­ный программируемый интерфейс" [АЛЕК84, ХВОЩ87].

Микросхема позволяет осуществить обмен 8-разрядными данными по трем каналам. Направление обмена и режимы работы для каждого канала задаются программно. Структурная схема I8255 представлена на рис. 4.3.

Р ис. 4.3. Структурная схема микросхемы I8255 "Программируемый параллельный интерфейс

В состав микросхемы входят:

• двунаправленный 8-разрядный буфер данных (BD), связывающий мик­росхему с системной шиной данных;

• блок управления записью/чтением (RWCU), обеспечивающий управ­ление передачей информации как внутри микросхемы, так и между микро­схемой и внешними устройствами;

• три 8-разрядных канала ввода/вывода (Port A, Port B, Port C) для обмена информацией с внешними устройствами;

• схема управления группой А (CUA), вырабатывающая сигналы управ­ления каналом A и старшими разрядами канала C (PC[7-4]);

• схема управления группой B (CUB), вырабатывающая сигналы управ­ления каналом B и младшими разрядами канала C (PC[3-0]).

О бмен информацией между шиной данных МПС и микросхемой осу­ществляется через двунаправленную шину D7-0 и буфер данных, при наличии определенных сигналов на адресных входах (A1,A0), сигнала чтения (RD), сигнала записи (WR) и сигнала выбора микросхемы (CS).

Доступ к каналу A обеспечивается при наличии на входах A1, A2 адреса 00b, к каналу B – адреса 01b, а к каналу C – адреса 10b.

Сигналом, подаваемым на вход RESET, все каналы устанавливаются в нулевое состояние и переводятся в режим ввода.

Перед началом работы необходимо запрограммировать интерфейс: задать для каждого канала направление передачи информации и режим работы. Это обеспечивается путем записи определенной кодовой комбинации в регистр управляющего слова (РУС), который на структурной схеме не показан. Регистр РУС имеет адрес 11b и доступен только для записи.

Микросхема позволяет реализовать три режима обмена информацией:

• синхронный режим (Режим 0);

• асинхронный (стробируемый) однонаправленный режим (Режим 1);

• асинхронный двунаправленный режим (Режим 2).

Канал A может работать в любом из трех режимах, канал B – режимах 0 и 1. Канал С может быть использован для передачи данных только в режиме 0. Режим 0 задается для каналов C7–C4 и C3–C0 нулевым режимом той группы, в которую данный канал входит. В остальных режимах канал C используется для передачи и формирования управляющих сигналов, сопровождающих асинх­ронный обмен по каналам A и B. Каналы одновременно могут работать в различных режимах. При изменении режима канала все его разряды устанав­ливаются в нулевое состояние.

Структура управляющего слова обеспечивающего задание режимов рабо­ты каналов и направление передачи информации представлена на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Структура управляющего слова обеспечивающего задание режимов работы каналов и направление передачи информации в микросхеме I8255

Р ежим 0 – основной режим работы интерфейса, используется при органи­зации синхронного обмена информацией между микропроцессором и внеш­ними устройствами. При выводе информации по сигналу WR, данные находящиеся на ШД, запоминаются в буферном регистре соответствующего канала и сразу же передаются на его выход. При вводе информации данные с каналов A,B,C записываются в буферные регистры этих каналов без строби­рования и при поступлении сигнала RD информация выбранного канала передается на ШД.

Режим 1 – обеспечивает возможность организации однонаправленной асинхронной передачи информации по каналам A и B. Канал C(7-4), в этом случае, используется для приема и формирования трех управляющих сигналов сопровождающих асинхронный обмен по каналу A, а канал C(3-0) – трех управляющих сигналов сопровождающих асинхронный обмен по каналу B.

При асинхронном обмене информации используется работа микропро­цессора в режиме прерывания.

Режим 2 – обеспечивает двунаправленный асинхронный обмен инфор­мации по каналу A. Процесс обмена сопровождают пять управляющих сиг­налов, подаваемых по линиям С(7-3) канала C.

Регистр управляющего слова позволяет также произвести установку или сброс отдельных разрядов канала С. Структура управляющего слова позво­ляющего реализовать это представлена на рис. 4.5.

В микроконтроллерах параллельные порты ввода-вывода реализованы на том же кристалле, что и процессор. Причем линии портов могут индивидуально настраиваться или на ввод, или на вывод информации.

Р ис. 4.5. Структура управляющего слова позволяющего произвести установку или сброс отдельных разрядов канала С