6.1.2. Разновидности интерфейсов по способу подключения ву к цп.
Различают три способа подключения ВУ к ЦП:
радиальный;
цепочный;
магистральный.
Радиальный способ подразумевает использование индивидуальной системы проводов для подключения каждого ВУ. Порядок обслуживания ВУ задается самим ЦП.
Цепочный способ подразумевает использование общего для всех ВУ интерфейса ввода-вывода, но система проводов подключается к ВУ поочередно. Порядок подключения ВУ к ЦП определяет приоритеты их обслуживания.
Магистральный способ подразумевает использование общей магистрали, к которой на общих основаниях подключаются все ВУ и ЦП. Порядок Обслуживания блоков системы магистралью задается специальной системой приоритетов.
6.1.3. Разновидности интерфейсов по форме передаваемой информации.
По форме информации различают две разновидности интерфейсов:
последовательный;
параллельный.
Последовательный интерфейс используется для передачи информации на большие расстояния (выше 5-10м). В качестве линий связи используют или оптоволоконный кабель, или токовую петлю.
Оптоволоконная линия.
ПРМ - приемник; ПРД - передатчик; СD- светодиод; ФП - фотопреобразователь.
Токовая петля.
При использовании проводной линии связи требуется гальваническая развязка между ПРМ и ПРД, которая осуществляется с помощью битрона (т.е. пары светодиод-фотопреобразователь).
Возможны следующие варианты обмена данными между ПРМ и ПРД:
симплексный - однонаправленная связь;
полудуплексный - двухсторонний обмен по одной линии связи с разделением времени на прием и передачу;
дуплексный - одновременный прием и передача по раздельным линиям связи.
Кроме информационной линии при последовательном обмене используются (в общем случае):
СПРМ, СПРД - входы синхронизации приемника и передатчика;
ГТПРМ, ГТПРД - готовность ПРМ и ПРД.
Входы синхронизации ПРМ и ПРД используются, если не удается с заданной точностью поддержать частоту синхронизации по обеим сторонам линии связи.
Формат передаваемой информации на цифровой линии можно представить так.
Перед посылкой данных ПРД формирует старт-бит. После передачи данных формируется бит контроля, а затем один или несколько битов контроля. Байт данных может содержать 5-8 информационных битов. В отличие от асинхронного режима передачи синхронный режим позволяет исключить биты контроля и стоп-биты. При этом перед последовательностью байтов данных вводятся один или несколько синхросимволов.
Поскольку ВУ и ЦП используют параллельный обмен, для подключения той и другой стороны к линии связи используют:
КЦП - контроллер ЦП;
КВУ - контроллер ВУ;
ИВВ - интерфейс ВВ;
МИ - малый интерфейс.
Параллельный интерфейс использует побайтный прием и передачу информации. Имеет большую скорость обмена по сравнению с последовательным и наибольшее распространение , поэтому его рассмотрим подробнее
6.2. Магистральный параллельный интерфейс.
Магистральный параллельный интерфейс используют по определенным правилам в режиме разделения времени все подключенные к ней устройства, включая ЦП.
По функциональному назначению провода магистрали делятся на 3 группы:
Шина данных (ШД или DB), двунаправленная;
Шина адреса (ША или AB), однонаправленная;
Шина управления (ШУ или CB).
Чтобы чрезмерно не нагружать магистраль при подключении большого числа блоков, для подключения используют шинные формирователи (ШФ), которые имеют три состояния: ввод (чтение), вывод (запись) и отключен (Z).
На функциональных схемах ШФ представляется так:
С целью сокращения числа проводов интерфейсы шины адреса и данных иногда объединяют. Такие интерфейсы называют мультиплексированными.
Временная диаграмма сигналов на шинах DB, AB, CBпри передаче байта данных через немультиплексированную магистраль.
Временная диаграмма передачи байта для мультиплексированного интерфейса состоящего из двух тактов: передача адреса, передача байта. Каждый такт стробируется сигналами сопровождения: стробом (STBA) и направлением передачи (RD илиWR).
Разрядность DB определяется разрядностью ЦП и составляет обычно 1-5 байт. РазрядностьABопределяет адресное пространство системы и составляет 2-6 байт. РазрядностьCBостается примерно одинаковой для всех микропроцессорных комплектов и не зависит от разрядностиDB иAB.
В дальнейшем будем рассматривать простейшую однобайтную магистраль МП комплекта 580 серии, принимая во внимание преемственность идеологии всех последующих серий.
Состав шины управления:
RD, WR - инверсные выходные сигналы чтения (ввода), записи (вывода);
INT - запрос прерывания от ВУ;
INTA - разрешение прерывания от ЦП;
HOLD - запрос ПДП от ВУ;
HOLDA- разрешение ПДП от ЦП.
Т.к. ВУ и ЦП работают асинхронно по отношению друг к другу и скорости работы разные, то для согласования их совместной работы используется контроллер в состав которого должно входить буферное ЗУ. Разные типы ВУ имеют свои малые интерфейсы, поэтому основная функция контроллера - сопряжение интерфейсов ЦП и ВУ.
В простейшем случае входные и выходные сигналы контроллера можно представить так.
Для формирования бита готовности можно использовать триггер:
Сигнал готовности от ВУ подается при готовности RG данных ВУ к обмену данными. Сигнал сброс готовности формируется от ЦП после завершения цикла обмена байта данных с ВУ. Таким образом, для подключения ВУ, контроллер должен содержать 3 программно доступных регистра:
регистр байта данных;
регистр готовности (только чтение), одноразрядный;
регистр управления (только запись), одноразрядный.
Кроме того, контроллер должен содержать селектор адреса для выбора этих регистров.