Р исунок 22 – Двухшинная организация микропроцессорной системы

Во всех МПС применяется программно-управляемый обмен данными с ПУ. При этом обмен идет под управлением программы через регистры процессора одним из трех способов - синхронным, асинхронным и по прерыванию.

При синхронном обмене синхронизирующие сигналы МП задают временной интервал, в течение которого производится обмен с ПУ.

При асинхронном обмене интервал между командами передачи данных задается самим внешним устройством. При этом МП тратит время на ожидание готовности ПУ к обмену и во время этого ожидания не производит никакой другой работы по обработке данных.

Обмен по прерыванию программы отличается от асинхронного обмена тем, что готовность ПУ к обмену проверяется при помощи аппаратных средств МПС. При этом МП выполняет какую-либо из программ (основную, фоновую), не связанную с обменом. Когда ПУ готово к приему или выдаче информации, оно посылает сигнал готовности, воспринимаемый контроллером прерываний (КП). КП прерывает исполнение основной программы и передает управление подпрограмме, организующей нужный вид обмена данными. Когда выполнение подпрограммы завершается, возобновляется работа МПС по основной программе.

Обмен большими массивами данных с. памятью осуществляется в режиме прямого доступа к памяти (ПДП) под управлением контроллера прямого доступа в память. В этом режиме шины данных и адресов отдаются в распоряжение ПУ и МП в операциях обмена участия не принимает.

Для обеспечения связи МП с различными внешними устройствами разработаны контроллеры (адаптеры), обеспечивающие связь с ПУ по стандартному параллельному каналу передачи данных и связь с ПУ по стандартному последовательному каналу передачи данных.

На рисунке 23 представлен программируемый параллельный адаптер (ППИ), который обеспечивает подключение ПУ к шине данных системного интерфейса МПС через три независимых двунаправленных канала (порта) ввода-вывода: А, В и С. Управляющие сигналы определяют режим работы (синхронный, асинхронный, чтение, запись) и используемые для обмена каналы.

Р исунок 23 – Схема программируемого параллельного адаптера

Программирование ППИ осуществляется подачей в его регистр (РУС) управляющего слова, с помощью которого, при первом его формате задается направление передачи каждого из портов и один из трех режимов работы:

1) режим 0 – простой ввод-вывод данных в синхронном режиме побайтно через порты А,В, и С или дополнительно через порт С- потетрадно;

2) режим 1 – стробируемый ввод-вывод, при котором происходит обмен данными с ПУ через порты А и В в асинхронном режиме и режиме прерывания программы, сопровождаемая управляющими сигналами, проходящими через порт С;

3) режим 2 – двунаправленная магистраль обмена данными с ПУ через порт А в режиме прерывания программы, при этом пять разрядов порта С используются для передачи и приема управляющих сигналов. Порт В можно запрограммировать на работу в режимах 0 и 1.

Второй формат управляющего слова используется для установки или сброса произвольного разряда порта С.

Н а рисунке 24 представлено приемно-передающее устройство, предназначенное для преобразования информации, снимаемой с МД МПС из параллельной формы в последовательную и обратно. Другое название устройства - универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик. Устройство имеет в своем составе два независимых последовательных интерфейса: ввода (приемник) и вывода (передатчик). Связь приемника и передатчика БИС с системным интерфейсом МПС осуществляется через двунаправленный буфер данных по шине данных.

Рисунок 24 – Схема приемно-передающего устройства

Схема управления адаптера служит для формирования внутренних управляющих сигналов из сигналов системного интерфейса. Она содержит регистры слова приказа и слова режима, содержимое которых определяет режим работы устройства: синхронный или асинхронный . В слове режима также задается скорость передачи, длина передаваемого символа, количество стоп-битов, наличие проверки на четность.

Для организации работы микропроцессорной системы в режиме реального времени можно использовать программируемый таймер, который позволяет формировать сигналы с разными временными интервалами и частотными характеристиками.

Важной архитектурной особенностью МПС являются прерывания, которые позволяют эффективно организовать работу МП при наличии нескольких параллельных процессов. Для технической реализации прерываний используют программируемые контроллеры прерываний.