Передача сигналов телетайпа

Установлена специальная норма уровня на линиях передачи сигналов к телетайпу. Различают токовый интерфейс (Current Loop) и потенциальный интерфейс. Для токового интерфейса единице соответствует прерванный контур тока, а нулю- ток не менее 20 мА.

Для потенциального интерфейса (рекомендация CCITT V.24, стандарт США RS232C, стандарт DIN 66020) высокий уровень соответствует напряжению от + 3 до + 25 В, низкий- от - 3 В до - 25 В. Данные передаются в соответствии с отрицательной логикой, управляющие сигналы- в соответствии с положительной логикой. При передаче символа S кода ASCII получается временная диаграмма, показанная на рис. 21.29.

Рис. 21.28. Пример программирования адаптера интерфейса асинхронной передачи данных.

Рис. 21.29. Передача символов кода ASCII согласно стандарту V.24 со скоростью 110 бод.

Звездочкой отмечен наиболее ранний момент возможного появления следующею сигнала -«Старт».

Рис. 21.30. Подключение адаптера интерфейса асинхронной передачи данных к микроЭВМ и интерфейсу V.24. Цифры на выводах V.24 указывают номера выводов на 25-выводном разъеме.

Уровни обеих полярностей в ТТЛ- схемах не могут быть созданы. Поэтому необходим специальный преобразователь уровней. Он представляет собой интегральную схему фирмы Motorola, обеспечивающую, например, подключение

Соединение интерфейса V,24 с микроЭВМ и адаптером ACIA показано на рис. 21.30. Разрядность цикла можно довольно просто задавать с помощью генератора скорости передачи типа 4702 (Fiarchild, Harris). Он работает с кварцем на частоте 24576 МГц. Кроме того, с помощью четырех переключателей можно установить следующие общепринятые скорости передачи (1 бит/с == 1 бод):

Линии управления CTS, DCD и RTS служат для организации обмена данными с внешними устройствами. Вывод RTS (Reqest-to-Send) является выходом, который с помощью одного разряда в контрольном слове может быть установлен в единицу или нуль. Его можно использовать, например, для того, чтобы запустить или остановить устройство считывания с перфоленты или перфоратор. Два входа CTS (Clear-to-Send) и DCD (Data Carrier Detected) принимают сигналы подтверждения приема или выдачи данных. Если сигнал на входе CTS равен нулю» то адаптер интерфейса асинхронной передачи не выдает данных; если DCD равен нулю, то адаптер не считывает.

Обозначение DCD относится к передаче данных посредством частотной модуляции в области звуковых частот при помощи модема (модулятор -демодулятор). Если модем сообщает по линии DCD, что есть несущая частота, то это означает для ЭВМ, что поступили данные. В таком режиме можно использовать линию и в других устройствах. Если сигнал подтверждения не должен использоваться, то необходимо установить сигналы на входах CTS и DCD в неизменное состояние, равное единице; при этом адаптер интерфейса асинхронной передачи данных не будет блокирован.

Если ЭВМ связана с одним дисплеем данных, то необходимо обеспечить стандартные уровни ЭВМ как блока управления, а дисплея- как блока передачи. Часто дисплеи данных имеют устройство сопряжения стандарта V.24 для обеспечения работы модема, т.е. дисплей работает самостоятельно как блок управления. При этом устройство сопряжения ЭВМ нельзя непосредственно соединять с соответствующим дисплеем, так как это привело бы к недопустимому подключению входа к входу, а выхода к выходу. При потере сигнала подтверждения возможен обмен данными благодаря тому, что ко входам подтверждения постоянно приложена единица и обе линии данных соединены, согласно рис- 21.31, со скрещиванием. Свободный вывод адаптера RTS можно использовать для контроля считывания. Этот сигнал необходим телетайпу при подключении и отключении устройства считывания с перфоленты.

Указанными на рис. 21,31 номерами обозначены выводы разъема в соответствии со стандартом V.25; направление стрелок показывает, что оба устройства в отличие от стандарта преобразованы в управляющие блоки. Логическая единица на линиях управления задается напряжением в пределах от + 3 до +25 В. Этот уровень имеется в разъеме на выводе 20.

Рис. 21.31. Соединение ЭВМ с терминалом, который имеет вывод на модем. .

21.7.3. ИНТЕРФЕЙС МАГИСТРАЛИ «ОБЩАЯ ШИНА»

В разд. 21.6 было показано, что с помощью магистрального принципа можно достаточно просто связать друг с другом множество блоков. Этот принцип можно использовать также и для обмена данными между различными устройствами. Для того чтобы можно было соединять устройства различных изготовителей, созданы стандарты для обмена, а именно: в США применяется стандарт IEEE 488-1975, а в Европе- стандарт IEC 66.22, который кратко называют стандартной магистралью «Общая шина». По распределению выводов разъема оба стандарта являются идентичными.

Универсальный адаптер интерфейса (General Purpose Interface Adapter, GPIA) типа МС 68488 представляет собой схему высокой степени интеграции, которая обеспечивает очень простую связь микроЭВМ с магистралью «Общая шина». Для того чтобы можно было пояснить принцип его действия, рассмотрим сначала магистраль «Общая шина». Ее блок-схема представлена на рис. 21.32.

Магистраль «Общая шина» состоит из восьми линий данных и восьми линий управления. В отличие от магистрали микро-ЭВМ адреса устройств обмена передаются по линиям данных. Их идентификация производится с помощью управляющего сигнала ATN (Attention). Другое отличие от микро-ЭВМ состоит в том, что передача данных происходит не синхронно с тактовым сигналом, а асинхронно по принципу подтверждения. Для этого служат управляющие сигналы RFD (Ready for Data), DAV (Data Valid) и DAC (Data Accepted). С помощью такого асинхронного способа обмена возможна передача данных от источника к любому необходимому количеству приемников без -ограничений по скорости передачи: данные передаются до тех пор, пока их не воспримет самый медленнодействующий приемник.

Рис. 21.33 иллюстрирует эту процедуру обмена. Если на выходе передатчика возникает новый байт, он выдается на магистраль данных и контролируется сигналом RFD. Этот сигнал равен единице, если все подключенные устройства готовы к приему данных. При этом, пока передатчик находится в состоянии DAV = 1, он выдает данные. Приемник реагирует сигналом RFD = 0 для того, чтобы сообщить, что он временно не может обрабатывать следующие данные, и принимает выданный байт данных на вход своего запоминающего устройства. Прием данных всеми адресуемыми приемниками задается с помощью конъюнкции с сигналом DAC = 1. После этого передатчик устанавливает

Рис. 21.32. Подключение устройств к магистрали «Общая шина». Название линий магистрали указано для положительной логики в отличие от стандарта (с целью лучшего понимания).

Рис. 21.33. Временная диаграмма и блок-схема асинхронного способа обмена.

DAV=0. Приемник получает сообщение о том, что принят сигнал DAC. Поэтому он устанавливается в нулевое состояние.

В этот момент начинается обработка данных. Конец фазы обработки задается управляющим сигналом «Считывание данных». Если все устройства вновь готовы к обмену информацией, то RFD = 1. Для передатчика информации это является сообщением о том, что может быть передан новый байт. С целью лучшего понимания дополним временную диаграмму двумя блок-схемами, которые показывают участие передатчика и приемника в процессе асинхронного обмена.

Известно, что при передаче данных от передатчика к приемнику не требуется устройства управления. Оно впервые вступает в действие, когда необходимо адресовать новый передатчик или новый приемник. Для этого устройство управления устанавливает ATN = I и передает соответствующий адрес по линиям данных. После этого передача при асинхронном обмене заканчивается. Для обеспечения правильной работы стандартом предусмотрено, что все устройства должны быть готовы к обмену не позднее чем через 200 нс после выдачи сигнала ATN = 1.

Адреса устройств, участвующих в процессе обмена, согласно стандарту, указываются в виде символов кода ASCII. В качестве адресов приемника допускаются символы, указанные в столбцах 2 г 3 табл. 21.15, в качестве адресов передатчика- символы столбцов 4 и 5. Адреса приемника и передатчика выбираются независимо друг от друга, но должны согласовываться в последних 5 битах. Следовательно, адресу передатчика «Т» соответствует адрес приемника 4. Знак «?» задается постоянно и означает «не выполнять), Ч »то необходимо для отключения всех приемников. Адрес передатчика, обозначенный символом «», означает «Нет обращения» и служит для отключения действующего передатчика. Обычно эта операция является дополнительной мерой, так как передатчик автоматически отключается, как только на шине появляется адрес другого передатчика. Остальные символы кода ASCII определяют специальные команды, например, DC4 соответствует «Сбросу устройства».

На рис. 21.34 показано подключение универсального адаптера интерфейса к микро-ЭВМ. С помощью трех младших разрядов можно обеспечить доступ к 7 регистрам записи и 8 регистрам считывания.

Ввод-вывод данных производится с помощью регистра 7. Остальные регистры служат для задания режима работы и индикации эксплуатационного состояния. Адрес устройства записывается в регистр 4. В этот регистр он должен быть занесен программным способом. Однако нередко его необходимо задать вручную. Для этого служит адресный переключатель. Если содержимое регистра 4 считывается универсальным адаптером интерфейса, то выходы данных остаются отключенными. Вместо них посредством сигнала ASE подключается тристабильный формирователь переключателя. Благодаря этому адрес появляется на шине данных и может быть считан ЦПЭ. Посредством переключателя устанавливаются младшие 5 бит адреса в символах кода ASCII. С помощью трех старших бит можно задать особые режимы работы «Только обращение» и «Только выполнение».

Обслуживание универсального адаптера интерфейса осуществляется довольно просто, так как реакция на команды магистрали и развертывание обмена информацией происходит автоматически. Переключение направления передачи формирователя магистрали «Общая шина» тоже осуществляется автоматически в зависимости от того, адресовано ли устройство как приемник или как передатчик. На рис. 21.35 приведен пример программирования универсального адаптера интерфейса. При этом в качестве базового адреса универсального адаптера интерфейса установлен адрес 1200i6. В программе пуска выбран простейший режим работы. Однако он охватывает многие области применения.

Рис. 21.34. Соединение универсального адаптера интерфейса с микро-ЭВМ и магистралью «Общая шина». Цифры на линиях магистрали «Общая шина» обозначают номера выводов на 24-выводном разъеме IEEE- Amphenol. В скобках указаны номера выводов 25-выводного разъема.

В программе ввода контролируется, считаны ли символы с магистрали «Общая шина». Если да, то символы загружаются в аккумулятор А. Этот процесс считывания при выбранном режиме работы автоматически устанавливает RFD = 1; при этом режим асинхронного обмена данными прекращается. Путем выбора другого режима работы можно установить сигнал RFD равным нулю и блокировать магистраль «Общая шина», пока идет обработка символов. В этом случае необходимо в нужный момент установить сигнал RFD равным единице с помощью специальной команды.

После обработки символов производится возврат к началу программы ввода. Если в заданный интервал времени последующие символы не приходят, то программа ввода заканчивается.

В программе вывода прежде всего контролируется, является ли регистр вывода свободным. Если да, то выводимые символы переписываются из аккумулятора А в регистр вывода, а оттуда автоматически посредством асинхронного обмена выдаются в магистраль «Общая шина». О моменте окончания процесса асинхронного обмена свидетельствует то обстоятельство, что регистр вывода снова становится свободным. После этого можно выводить следующие символы. Если их нет, то программа вывода заканчивается.

Основная программа вызывает программы вывода и ввода попеременно. При этом в каждый момент времени устройство для магистрали «Общая шина» является приемником или передатчиком.

Рис. 21.35. Пример программирования универсального адаптера интерфейса.

21.7.4. ПРОГРАММИРУЕМЫЙ СЧЕТЧИК

В разд. 20.3 было показано, что счетчики с параллельными входами загрузки имеют разнообразные области применения. Для обеспечения взаимосвязи с микро-ЭВМ они в принципе могут подключаться к магистрали ЭВМ через адаптер интерфейса периферийных устройств. Однако можно сэкономить большой объем аппаратных и программных средств, если использовать специальный магистрально-совместимый вычислительный блок, например «программируемый модуль времени» МС 6840, Его блок-схема представлена на рис- 21.36. Он состоит из трех независимых реверсивных двоичных счетчиков с 16-разрядной длиной слов.

Каждый счетчик содержит 16-разрядный регистр, который служит для запоминания числа групп, и контрольный регистр, с помощью которого можно установить режим работы. В непрерывном режиме работы счетчик автоматически загружается числом групп в тот момент, когда содержимое счетчика становится равным нулю. В качестве тактовых импульсов можно произвольно выбрать либо импульсы, подаваемые через внешний вход С, либо такт системы Е, Выходной сигнал О изменяется каждый раз, когда результат счета проходит через нулевое состояние. Таким образом, получается симметричный сигнал прямоугольной формы, частота которого в зависимости от числа групп на коэффициент от 2 до 2¹⁷ ниже, чем тактовая частота.

Однократный режим работы (Monoflop) можно реализовать путем подачи на вход G одиночного выходного импульса, длительность которого регулируется в пределах от T до(2¹⁶-1)T.

21.7.5. ПОДКЛЮЧЕНИЕ ПЕРИФЕРИЙНЫХ МОДУЛЕЙ СЕМЕЙСТВА 8080 К МАГИСТРАЛЯМ СЕМЕЙСТВА 6800

Номенклатуру периферийных устройств можно значительно расширить, если применить модули из других семейств. Как и в случае использования модулей одного семейства 8080, при этом требуется подача управляющих сигналов. Вместо переключения запись-считывание R/W необходимо два управляющих входа: для считывания (RD) и для записи (WR).

Рис. 21.36. Внутренняя структура программируемого счетчика типа МС 6840.

Рис. 21.37. Выработка управляющих сигналов для периферийных устройств семейства 8080 из сигналов магистрали 6800.

Процесс записи и считывания в этом случае начинается не сразу с сигнала выбора кристалла, как в семействе 6800; сначала необходимо выполнить дополнительное условие, которое заключается в том, чтобы сигнал WR или RD был равен нулю. При этом получается схема перекодирования управляющего сигнала, изображенная на рис. 21.37. Временная диаграмма, приведенная на рис. 21.38, поясняет принцип действия этой схемы.

21.7.6. ОБЗОР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ

Наряду с описанными модулями ввода-вывода имеется еще целый ряд специальных периферийных модулей. В табл. 21.16 приведены характеристика важнейших типов этих модулей.