МПУЭВС. Лекции. Задания / pdf_ПрилПЦиПУ / Приложение _Ж_Адаптер последовательной передачи данных

1

Приложение Ж

Адаптер последовательной передачи данных

Ж.1 Общие сведения

На рисунке Ж.1 приведена структура и состав сигнальных связей УСАПП 580ВВ51А (аналог i8251А). Модули «Буфер ШД» и «Узел управления вводом/выводом» обеспечивают согласование линий взаимодействия УСАПП с магистралями адресации, данных, управления МПУ. Модули «Передатчика» и «Приёмника» являются преобразователями Пф1 и Пф2 соответственно.

Рисунок Ж.1 - Структура УСАПП Эти модули с одной стороны содержат регистры выводимых и

принимаемых данных, состояния процесса приёма и передачи, а с другой стороны содержат сдвиговые регистры преобразователей. Работа передатчика инициируется после загрузки кода символа в его регистр данных. Код данных по тактам последовательности TxС (transmitter clock) от внешнего генератора выводится в линию передачи TxD (transmitter data).

2

Состояние передатчика определяется сигналами TxE (transmitter empty -

передатчик пуст) и TxRDY (transmitter ready - передатчик готов принять

входных данных и по тактам от внешнего генератора последовательности

RxС (receiver clock) заносится в сдвиговый регистр с последующим

переносом в параллельный регистр данных. Готовность данных в

приёмнике RxRDY (receiver ready - готовность приёмника заполнен) может

считываться, как состояние для последующего ввода данных, и дублируется

выводом на линию для применения, по необходимости, в качестве запроса прерывания к МПУ. В режиме передачи посылками с синхронного формата

модуль приёмника позволяет считыванием состояния или применением

сигнальной линии SYNDET (synchronization detection - обнаружение синхронизации) отслеживать состояние процесса синхронизации.

Модуль управления средствами модуляции/демодуляции битовых

посылок (модемом) формирует выходные сигналы /RTS (request to send -

запрос передачи через модем в линию) /DTR (data transmitter request -

запрос данных из модема к УСАПП). Ответные сигналы из модема /CTS (clear to send - модем очищен к передаче) и /DSR (data set receiver - приёмник модема содержит данные к передаче в УСАПП).

Период синхронизирующей последовательности CLK в модели

УСАПП ограничен минимальным значением 0,4 мкс и должен быть менее

1/30 периодов последовательностей TxС=RxС. Вход С/D (control/data -

управление/данные) при высоком уровне С/D=1 соответствует операциям управления или контроля состоянием УСАПП, а при С/D=0 соответствует операциям с данными. Для смены уровня С/D может, в частности,

использоваться адресная линия магистрали адресов (например, A0).

3

Ж.2. Программная модель УСАПП.

Аппаратные средства последовательной передачи данных между удалёнными объектами минимально содержат два УСАПП - по одному на каждой стороне соединения. Как объект программного доступа УСАПП для МПУ на каждой из сторон должен настраиваться, управляться, загружаться данными к передаче и допускать съём данных. Для МПУ УСАПП, как объект программного взаимодействия представляется программной моделью,

показанной на рисунке Ж.2.

Рисунок Ж.2 - Регистровый состав программной модели УСАПП Доступ к объектам ПМ осуществляется по одному адресу в

определённой последовательности в соответствии с алгоритмом программирования и загрузки данными. Сигнальная линия С/D

идентифицирует назначение, а, по существу, работу с объектами модели для работы с командами (С/D=1) или с данными (С/D=0).

Регистры сдвига приёмника и передатчика этой модели не являются

4

программно доступными. Они являются технологически носителями слова до той поры, пока не освобождён регистр данных приёмника, или не загружен регистр передатчика. Формат каждого из регистров адаптера в части размера соответствует байту. Битовый состав слов данных в регистрах приёмника и передатчика соответствует типовому формату кодирования передаваемых и принимаемых символов и может быть представлен 5-8

разрядным двоичным кодом. К формату кода слов загрузки регистров SYN1

и SYN2 особых требований не предъявляется. Битовый состав регистров

режима, приказа и состояния жёстко определён спецификацией УСАПП.

Регистр режима специфицирован для настройки конфигурации УСАПП по размеру кода передаваемых символов, скорости передачи,

режимов передачи (синхронного/асинхронного), составу служебных битов поддержки посимвольной и блочной передачи символов. Формат слова настройки режима показан на рисунке Ж.3. Состояния битов D0, D1

кодируют выбор синхронного или асинхронного обмена. Для асинхронного формата кодируют три скорости передачи по длительности бита τ.

Рисунок Ж.3 - Слово настройки режима УСАПП

Биты D2, D3 кодируют размер кода передаваемого символа от 5 до 8

5

бит. Бит D4 слова настройки режима соответствует управлению разрешением контроля паритета (рarity еnable). Бит D5 управляет установкой вида контроля (контроль на чётность или нечётность) символа. В

размер кода символа бит проверки на чётность не входит. Он добавляется на аппаратном уровне адаптером в регистр сдвига передатчика при последовательной передаче символа. приёму одного (D7=1) или двух (D7=0)

символов синхронизации.

Поле битов D6, D7 в синхронном режиме битом D6 изменяет функцию линии SYNDET (выходная/ входная/), битом D7 подготавливает УСАПП к настройки режима и символы синхронизации при настройке в синхронный режим приёма передачи программируют общую подготовку к последовательному обмену данными. Фактическую операцию адаптера над данными устанавливает слово приказа, формат которого приведен на рисунке Ж.4.

EH - режим поиска D7=1; IR - internal reset-внутренний сброс D6=1; RTS- request to send - запрос на передачу (вывод) через модем D5=1 на выходе

/RTS; ERerror reset- сброс ошибок D4=1; SBRK-set break- установка разрыва

D3=1; RxE-receiver enable-разрешение приёма D2=1; DTRdata transmitter request - запрос готовности к приёму (вводу) через модем D1=1 на выходе

/DTR; TxEN- transmitter enable – разрешение передачи D0=1.

Рисунок Ж.4 - Формат слова приказа

Установка EH=1 в синхронном режиме вводит поиск символов синхронизации. В асинхронном режиме его состояние безразлично.

Установка IR=1 инициирует сброс УСАПП, для последующей настройки режима. Установка SBRK=1 устанавливает низкий уровень на выходе передатчика, иначе уровень выхода нормальный. Установка ER=1

6

сбрасывает состояния ошибок в слове состояния УСАПП. Слово состояния процессов в УСАПП может быть принято для анализа в МПУ на любом этапе его функционирования. Формат слова состояния адаптера представлен рисунком Ж.5. Как видно по рисунку, часть состояний, отображаемых в формате, уже комментировалась. Расширение комментария необходимо к сигналам на позициях D6 (SYNDET), D5 (Frame Error), D4 (Over Error), D3 (Parity Error). Состояние SYNDET связано с синхронным режимом. Если вывод SYNDET УСАПП запрограммирован как выходной, то при обнаружении символов SYN, в середине приёма последнего бита последнего

SYN устанавливается состояние SYNDET=1, которое сбрасывается при считывании. Если вывод SYNDET запрограммирован как входной, то подача на него внешнего сигнала SYNDET =1 высокого уровня фиксируется момент начала приёма символа. Состояние Frame Error (ошибка кадра)

Рисунок Ж.5 - Формат слова состояния адаптера

устанавливается в асинхронном режиме, если в конце принятой посылки не обнаружен стоповый бит. Состояние Over Error (ошибка переполнения)

устанавливается в режиме, если МПУ не успел считать принятый символ.

Состояние Parity Error ошибка паритета устанавливается при несоответствии паритета в асинхронном режиме.

Доступ к объектам программной модели определяется активизацией линии /CS (crystal select - выбор кристалла), типа структурной единицы программной модели (C/D = 1 - управление, или C/D = 0 - данные) и

операции (чтение или запись). К объектам управления относятся регистры режима, приказа, символов синхронизации, состояния. К трём первым применяется операция «запись (вывод)», а регистр состояния доступен

7

только по «чтению». К объектам данных относятся регистр приемника с доступом по чтению и регистр передатчика с доступом по записи. У всех перечисленных объектов один общий адрес выбора кристалла /CS. Загрузка слов режима, приказа, символов синхронизации при одинаковом адресе рассчитана на фиксированную очерёдность выполнения их загрузки.

Ж.3 Инициализация и программирование ввода /вывода УСАПП

Программирование последовательной передачи данных через УСАПП должно осуществляться в соответствии со схемой алгоритма, приведенной на рисунке Ж.6 б. Структура пакета управляющих слов и слов данных при работе с адаптером приведена на рисунке Ж.6 б.

Рисунок Ж.6 - Состав пакета слов управления, данных (а)

и алгоритм управления загрузкой и передачей УСАПП (б)

Как уже отмечалось, в работе с адаптером на любом этапе для анализа может быть введено его слово состояния. Для иллюстрации адресации объектов программной модели можно положить применение линейной селекции к выбору кристалла состоянием A1=0 магистрали адреса A7-A1

МПУ, состояние линии A0 к выбору типа структурной единицы. Тогда

8

адреса регистров режима, приказа, символов синхронизации, слова состояния будут представлены кодом FDh, а адреса регистров приёмника и передатчика

- кодом FCh. В алгоритме на рисунке Ж.6 б сброс УСАПП на входе может быть выполнен, как аппаратный системный сброс или программный внутренний (IR.). Загрузка слова режима предшествует загрузке и слов символов синхронизации, если они предусмотрены, и слову приказа.

С другой стороны, установка новой конфигурации УСАПП возможна только после слова приказа с внутренним сбросом. Начальный внутренний сброс, в соответствии со структурой пакета загрузки, может быть выполнен последовательностью: слово произвольного асинхронного режима, слово внутреннего сброса, слово требуемого режима. Если выбрать в качестве подготовительной к внутреннему сбросу загрузку слова синхронного режима, то потребуется загружать одно или два слова синхронизации в зависимости от принятого значения разряда D7. (см. рисунок Ж.3). Если требуется изменить режим в процессе передачи данных, то после передачи текущей посылки необходимо выполнить загрузку приказа внутреннего сброса с последующей загрузкой слова вновь устанавливаемого режима.

Доступ к объектам модели словами управления выполняется по классической схеме - подготовка слова, загрузка в соответствующий порт УСАПП.