8.4. Интерфейсные устройства
В состав микропроцессорной системы, кроме собственно микропроцессора, могут входить несколько устройств ОЗУ и ПЗУ, а также периферийных устройств – ЗУ на магнитных или лазерных дисках – и различных устройств ввода-вывода (дисплеев, цифропечатающих устройств, клавиатуры, датчиков и т. п.). Все эти устройства связываются друг с другом с помощью комплекса аппаратных средств и программы, обеспечивающей определенный протокол (алгоритм) взаимодействия. Совокупность указанных аппаратно-программых средств называется интерфейсом.При реализации микропроцессорных систем применяются чаще всего стандартные интерфейсы, предусматривающие унификацию аппаратных и программных средств поддержки интерфейса. В рамках стандартного интерфейса применяются БИС, выполняющие свои специфические функции взаимодействия, освобождая от них процессор. Возможность программной настройки этих БИС позволяет строить гибкие развивающиеся системы цифрового управления. Этому способствует магистрально-модульная структура микропроцессорной системы, когда ее отдельные узлы выполняются в виде модулей, объединяемых в систему посредством информационной магистрали (проводящих шин) и соответствующего протокола взаимодействия (рис. 8.11).
Рис. 8.11. Магистрально-модульная структура:
МП – микропроцессор; ПУ – периферийные устройства
В качестве специализированных интерфейсных устройств широко используются двунаправленные шинные усилители (формирователи) – шинные драйверы (ШД). ШД позволяют передавать по одной линии связи информацию или слева направо или справа налево (см. рис. 8.12).
а б в
Рис. 8.12. Структура шинного драйвера (а), передача от А к В (б), передача от В к А (в)
Усилитель, не участвующий в передаче, находится в Z-состоянии. В одну микросхему может входить несколько драйверов, обеспечивающих связь по стандартной для конкретного интерфейса шине. Другим примером аппаратной части интерфейса может служить порт ввода-вывода, обеспечивающий связь микропроцессора с магистралью, упрощенная схема которого представлена на рис. 8.13.
Рис. 8.13. Упрощенная структура порта ввода-вывода
Порт представляет программно-управляемый регистр, соединенный с магистралью через буферные устройства с Z-состояниями (BZ). Для приема (ввода) информации от схемы управления подается команда «запись», для вывода информации – команда «вывод», при отсутствии которой буфер BZ находится в Z-состоянии. Рассмотренные примеры далеко не исчерпывают перечень интерфейсного оборудования микропроцессорных систем, но дают представление о том, что все эти аппаратные средства строятся на основе типовых цифровых устройств, рассмотренных в данной книге.
Контрольные вопросы и задания
Что означают термины энергозависимые, энергонезависимые ЗУ? К какому типу относятся FLASHЗУ?
Чем отличаются ОЗУ и ПЗУ?
Каково сходство и различие ЗУ EPROMиEEPROM?
Какие принципы организации матрицы накопителя вы знаете?
Какие существуют принципы построения элементов памяти в динамических ОЗУ, ПЗУ, РПЗУ-ЭС.
Какие структуры ПЛИС существуют, каковы их особенности?
Что положено в основу построения ПЛМ и ПМЛ?
Перечислите достоинства ПЛИС по сравнению с использованием МС малого и среднего интегрирования.