А0а15 – виводи мп, які приєднуються до ша мп-системи;
D0d7 – двонапрямлені виводи мп, які приєднуються до шд мп-системи;
INT – сигнал ЗАПИТ ПЕРЕРИВАННЯ, що аналізується при виконанні поточної команди;
INTE – сигнал ЗАПИТ ПЕРЕРИВАННЯ ЗАДОВІЛЬНЕНИЙ, який відображує стан тригера дозволу переривання МП і при INTE = 1 вказує, що переривання дозволене;
WAIT – сигнал ОЧІКУВАННЯ. WAIT = 1 означає, що МП знаходиться в стані очікування або зупинки;
HOLD – сигнал ЗАХОПЛЕННЯ. HOLD = 1 переводить МП в стан захоплення;
HOLDA – сигнал ПІДТВЕРДЖЕННЯ ЗАХОПЛЕННЯ. HOLDA = 1 вказує, що МП знаходиться в стані захоплення, відключений від ША та ШД і периферійні пристрої можуть самостійно використовувати ША та ШД для прямого доступу до пам’яті;
READY – сигнал ГОТОВНІСТЬ. READY = 0 означає, що пристрій, з яким МП обмінюється інформацією, не готовий до передачі даних. При такому значенні сигналу МП переходить в стан очікування і залишається в ньому до надходження READY = 1;
RESET – сигнал СКИДАННЯ. При RESET = 1 виконання операцій в МП переривається, лічильник команд, регістр команд, внутрішні тригери дозволу переривання і підтвердження захоплення скидаються в нульовий стан, а МП виводиться із стану зупинки або захоплення;
DBIN – сигнал ЧИТАННЯ. DBIN = 1 вказує, що ШД знаходиться в режимі прийому. DBIN можна використовувати як стробуючий сигнал дозволу прийому інформації з ШД в МП;
–сигнал
ЗАПИС.
=
0 вказує, що МП видав інформацію на ШД.
використовується
також для керування записом інформації
на зовнішні пристрої;SYNC – сигнал синхронізації, який видається МП в першому такті кожного циклу виконання команди. За цим сигналом на ШД видається інформація про стан МП;
1, 2 – зсунуті в часі сигнали тактової частоти. Безперервно надходять від зовнішнього генератора прямокутних імпульсів.
Лекція 31. Мікропроцесорні системи.
План.
Особливості побудови МП-систем.
Мікропроцесорні засоби в системах керування
Особливості побудови мп-систем
МП-система – це сукупність взаємодіючих ВІС МП–набору, яка організована в систему з мікропроцесором (вузол обробки інформації) (див. лекцію 18). До складу типової структури МП–системи входять мікропроцесор, генератор тактових імпульсів, основна пам’ять системи (зовнішня відносно мікропроцесора), яка складається з оперативного запам’ятовуючого пристрою (ОЗП) та постійного запам’ятовуючого пристрою (ПЗП), інтерфейсів введення і виведення, пристроїв введення-виведення.
Генератор тактових імпульсів є джерелом послідовності прямокутних імпульсів. Він задає цикл виконання команди – інтервал часу, необхідний для зчитування команди з пам’яті і її виконання. Цикл команди складається з певної послідовності елементарних дій, що називаються станами (тактами). У деяких мікропроцесорів генератор тактових імпульсів знаходиться безпосередньо в МП. В МП КР580ИК80 генератор тактових імпульсів – зовнішній.
МП-система вступає у взаємодію із зовнішньою середою за допомогою периферійних пристроїв (пристроїв введення-виведення). Для включення мікропроцесора в будь-яку МП-систему необхідно встановити єдині принципи і засоби його сполучення з іншими пристроями системи. Для цих цілей служить уніфікований інтерфейс, який являє собою сукупність правил і засобів, що встановлюють єдині принципи взаємодії пристроїв МП-системи. До складу інтерфейсу входять: апаратурні засоби з’єднання (роз’єми і зв’язки), номенклатура і характер зв’язків, програмні засоби, що описують характер сигналів інтерфейсу і їх часову програму, а також опис електрофізичних параметрів сигналів.
Для інтерфейсу введення-виведення характерні чотири функції:
буферизація інформації;
дешифрування адреси або вибір пристрою;
дешифрування команди;
синхронізація і керування.
Буферизація необхідна для синхронізації обмінів даними між процесором і периферійними пристроями. Дешифрування адреси потрібне для вибору конкретного пристрою введення-виведення в МП-системах кількох периферійних пристроїв. Дешифрування команди проводиться для пристроїв, які крім передачі даних виконують і інші дії, наприклад зворотну перемотку магнітної стрічки. При реалізації будь-якої з перерахованих функцій необхідні синхронізація і керування процесами.
В МП-системі використовують спеціальні інтерфейсні ВІС для сполучення системи з периферійними пристроями. Для цих ВІС характерна універсальність, яка досягається шляхом програмної (або мікропрограмної) зміни функцій, що ними виконуються.
Простіші задачі розв’язують порти введення-виведення – схеми, що спроектовані (запрограмовані) для обміну даними з конкретними периферійними пристроями: прийому даних з клавіатури або зчитуючого пристрою, передачі даних на індикатори і т.п. Порт містить багаторежимний буферний регістр введення-виведення з логікою керування і виводами для підключення пристроїв введення-виведення. Можливості перепрограмування портів обмежені.
Якщо периферійні пристрої (ПП), що входять до складу МП-системи, виконують численні складні операції, то для сполучення використовують ускладнений інтерфейс, який називається периферійним адаптером, що програмується. Він містить набір вбудованих портів і інших регістрів, що полегшують програмування часового узгодження обміну з ПП. До одного адаптера, що програмується, можна підключити кілька ПП. Подібний інтерфейс вважають універсальним інтерфейсом широкого застосування, оскільки його можна сполучати майже із всіма ПП. Робота ВІС КР580ВВ55 – інтерфейсу, що програмується, детально розглядається в лабораторних роботах № 9, 10 та ін.
Складність виконання розгалужених зв’язків між різними вузлами при проектуванні МП-системи обумовила широке розповсюдження магістральної структури зв’язків.
Єдина інформаційна магістраль МП-системи зв’язує між собою всі пристрої і функціонально складається з інформаційних шин адрес та даних і шини сигналів керування. Ці шини з’єднують мікропроцесор з пристроями пам’яті (ОЗП, ПЗП) і інтерфейсами введення-виведення, що створює можливість обміну даними між МП і іншими модулями системи, а також передачі керуючих сигналів.
Шина даних – це двонапрямна шина, по якій дані можуть направлятись або до МП, або від нього. Для МП КР580ИК80 шина складається з восьми ліній (D0 D7). Вісім виводів з корпусу МП, що підключені до шини даних, можуть виконувати функції і вхідних, і вихідних виводів. Одночасна передача даних в обох напрямках неможлива. Ці процедури рознесені в часі в результаті застосування часового мультиплексування.
Шина адреси – це шина, по якій інформація передається тільки в одному напрямку – від МП до модулів пам’яті або введення-виведення. Крім того, при наявності в МП–системі пристрої із правом прямого доступу до пам’яті, то інформація у шину адрес може надходити від таких пристроїв. Якщо шина адрес складається з 16 ліній (А0 А15), як наприклад в МП КР580ИК80, то по ній можна передати 216 = 65 536 різних комбінацій двійкових чисел – адрес. Кожна із них відповідає певному вічку пам’яті або пристрою введення-виведення.
Шина керування служить для передачі сигналів, що обумовлюють взаємодію, синхронізацію роботи всіх модулів МП-системи і внутрішніх вузлів МП. Одна частина ліній шини керування передає сигнали, які генерує МП, а інша частина ліній передає сигнали до МП – це сигнали про стан елементів МП–системи.
В складних МП–системах, до складу яких входять багато різноманітних пристрої із різною швидкодією, наприклад в комп’ютерах, магістраль має розгалуження на кілька магістралей. В цьому випадку є окремі магістралі для зв’язку з повільнодіючими пристроями (принтер, клавіатура) і з швидкодіючими, в яких інформація передається достатньо великими блоками (жорсткі диски, дисплей).
Перевагою шинної структури є можливість підключення до МП-системи нових модулів, наприклад кількох блоків ОЗП і ПЗП, для отримання потрібної ємності пам’яті.