литература / Пухальский Проектирование микропроцессорных систем 2001

514ПР1 — преобразователь XI7S с инверсными открытыми коллекторными выходами

АG для СИД-индикаторов с общим анодом;

133ПП4 CS7V5449 фирмы Texas Instruments) — преобразователь ХП S с прямыми открыты­ ми коллекторными выходами А G для СИД-индикаторов с общим катодом;

176ИД2 — преобразователь ХП S для жидкокристаллических индикаторов (VDD = +9 В);

176ИДЗ — преобразователь ХПS с открытыми истоковыми выходами А + G для жидко­ кристаллических и люминесцентных индикаторов (VDD= +9 В). Допустимое напряжение между контактами VDD и А н - G равно 30 В, что необходимо для управления люминесцентными инди­ каторами (на контакты А + G через резисторы подается высокое отрицательное напряжение);

564ИД4 (CD4055 фирмы RCA Corp.) — преобразователь ХП S для жидкокристаллических индикаторов ( VDD = +3 ... +15 В, РО — Polarity Output — сигнал PI, переданный на выход через повторитель);

564ИД5 (CD4056 фирмы RCA Corp.) — преобразователь X/1S для жидкокристаллических индикаторов (VDD= +3 ... +15 В).

16-разрядный дисплей будет представлять собой матрицу 7 х 16 СИД. Выпускаются также ИС (например, ИС КР514ИД5), преобразующие 4-разрядные двоичные числа в 16-ричные сим­ волы 0 + 9, А F в соответствии с рис. 3.145, в. Принципиальные схемы часов, построенных на жидкокристаллических, люминесцентных и СИД-индикаторах приведены в книге [8].

Программное управление БИС 8279. Для задания режимов работы и управления БИС в распоряжение программиста предоставлено 8 команд — CW7_0 (Command Word — разряды D-,D6D5 команд используются для адресации их получателя внутри БИС 8279):

CWU— команда установки режима работы клавиатуры и дисплея (рис. 3.150). Если уста­ новлен режим сканирования клавиатуры с внутренней дешифрацией, то на дисплей выдаются только первые четыре символа ОЗУ дисплея независимо от значения поля DD;

CW\ — команда программирования тактовой частоты (рис. 3.151). Для получения базовой частоты внутренней синхронизации f CY = 100 кГц следует установить коэффициент деления прескалера РРРРР = fcuclfcY (смРис- 3.140);

CW2 — команда чтения буферной памяти клавиатуры или матрицы датчиков (рис. 3.152). Эта команда подается в контроллер 8279 перед чтением данных из FIFO/Sensor RAM последо­ вательностью команд IN port при значении разряда адреса А0 = 0 (см. табл. 3.26). Действие ко­ манды CW2 остается в силе, пока не будет подана команда CW3 (команды CW2 и CW3 определя­ ют источник данных для чтения). В режиме сканирования клавиатуры флаг автоинкремента AI

иадрес ААА игнорируются (FIFO — безадресная память и данные выдаются в том же порядке,

вкаком они были занесены в FIFO при нажатиях клавиш). В режиме сканирования матрицы датчиков адресные разряды ААА выбирают один из 8 байтов ОЗУ датчиков. Если флаг AI = 1, то при каждом чтении адрес автоматически увеличивается на 1;

CW3 — команда чтения кода символа из ОЗУ дисплея (рис. 3.153). Эта команда подается в контроллер 8279 перед чтением данных из Display RAM последовательностью команд IN port при значении разряда адреса А0= 0 (см. табл. 3.26). Действие команды CW3 остается в силе, по­ ка не будет подана команда CW2. Адресные разряды Аа АА выбирают один из 16 байтов ОЗУ дисплея. Если флаг AI = 1, то при каждом обращении к ОЗУ дисплея (и при чтении, и при запи­ си) адрес автоматически увеличивается на 1;

CW4 — команда записи кода символа в ОЗУ дисплея (рис. 3.154). Эта команда задает зна­ чение флага A I и адреса АААА для записи кодов символов в ОЗУ дисплея последовательностью команд OUT port при значении разряда адреса А 0= 0 (см. табл. 3.26). Команда CW4 не влияет на задание источника чтения данных {FIFO/Sensor RAM или Display RAM), но изменяет значение флага AI и адреса АААА для чтения кодов символов из ОЗУ дисплея;

21 Г. И. Пухальский

AAA = 0 * 7 — адрес буферной памяти ОЗУ датчиков

Auto-Incrementflag — флаг автоинкремента адреса буферной памяти

Рис. 3.152. Команда CW2 чтения буферной памяти клавиатуры и матрицы датчиков

IWA и IWB используются для раздельного запрета записи в старшую А3_0 и младшую 5 10 тетра­ ды ОЗУ дисплея, что позволяет производить независимую запись 4-разрядных кодов символов в ОЗУ дисплея при использовании двух 16-разрядных 7-сегментных дисплеев. Для раздельного гашения таких индикаторов предназначены флаги BLA и BLB. При использовании 8-разрядных кодов символов, а значит, и одного дисплея, для его гашения следует установить значения

BLA= 1 и BLB = 1;

CWb — команда очистки (рис. 3.156). По этой команде при значении D4 v D 0 = 1 во все 16 ячеек памяти ОЗУ дисплея записывается код гашения дисплея, заданный разрядами D3D2. Вре­ мя записи в одну ячейку памяти равно 10 мкс, поэтому на время 160 мкс ОЗУ дисплея недос­ тупно для записи данных, что фиксируется в слове состояния FIFO (см. рис. 3.158) значением разряда D-i - Б и = 1. После окончания записи кода гашения разряд Dv автоматически устанав­ ливается в 0. Этот разряд предназначен для квитирования вывода кодов символов в ОЗУ дис­ плея сразу после подачи команды очистки CW6. Если задано значение разряда D, - CF = 1, то выполняется очистка слова состояния FIFO (см. рис. 3.158), сбрасывается в 0 сигнал запроса прерывания IRQ и устанавливается указатель адреса ОЗУ датчиков на строку 0. Задание значе­ ния Do = Сд = 1 эквивалентно заданию значений разрядов D4 = D, = 1 (при этом производится еще и перезапуск внутренних цепей синхронизации);

CW-) — команда конца обработки прерывания и установки режима обнаружения ошибок (рис. 3.157). В режиме матрицы датчиков команда CW7 при значении разряда Е = 1 сбрасывает в 0 сигнал запроса прерывания IRQ и разрешает дальнейшую запись информации в ОЗУ датчи­ ков (после обнаружения изменения состояния датчиков сигнал IRQ устанавливается в состоя­ ние 1 и запрещается запись в ОЗУ датчиков). В режиме независимого ввода кодов N одновре­ менно нажатых клавиш команда CW7 при значении разряда Е = 1 включает специальный режим обнаружения ошибок (описание см. на с. 326).

Слово состояния FIFO. Слово состояния FSW (рис. 3.158) содержит информацию о со­ стоянии FIFO, ошибках и запрещении записи в ОЗУ дисплея.

Врежимах сканирования клавиатуры и стробируемого ввода слово состояния FSW ис­ пользуется для указания числа введенных в FIFO символов (разряды D2D tD0 = NNN = 0 ... 7), полного FIFO (разряд D3 = 1) и фиксации ошибок (разряд D4 = 1 — чтение данных из пустого FIFO, разряд D5 = 1 — запись данных в полное FIFO).

Разряд D7 = 1 указывает на недоступность ОЗУ дисплея для записи данных до тех пор, по­ ка команда CW6 не завершит операции очистки Clear Display или Clear All (см. рис. 3.156).

Врежиме сканирования матрицы датчиков разряд D6 = S/E - 1 указывает на изменение показаний, по крайней мере, одного датчика в содержимом ОЗУ датчиков. В режиме обнару­ жения ошибок разряд D6 = S/Е устанавливается в состояние 1 при одновременном нажатии (за­ мыкании) нескольких клавиш.

Ф орматы данных. Формат байта данных в режиме сканирования клавиатуры, поступаю­ щий в FIFO при нажатии клавиши показан на рис. 3.159. Разряды D5D4D3 принимают значение номера столбца, в котором обнаружена нажатая клавиша, а разряды D2D xDa — значение номера строки (линии возврата) RL?.о этой клавиши (см. рис. 3.143). Номера столбцов определяются номерами сигналов М7_0, получаемых декодированием линий сканирования SL2_jq. Например, клавиша, подключенная к столбцу М5 и строке RL2, будет иметь номер 101 010 = 2Аh = 42d (см. рис. 3.145, а). Номера клавиш необходимо знать для дальнейшего их преобразования про­ граммным способом в А5С//-коды с учетом значений разрядов D7 = CNTL и D6 = SHIFT, так как клавиши маркируются алфавитно-цифровыми символами для ввода в память МП-системы тек­ стовой информации.

1 — сброс в О сигнала IRQ в режиме матрицы датчиков или задание специального режима обнаружения ошибок в режиме одновременного нажатия N клавиш

Рис. 3.157. Команда CW7 конца обработки прерывания и установки режима обнаружения ошибок

Номер линии возврата RL1A] нажатой клавиши Номер столбца сканирования М1(] нажатой клавиши (см. рис. 3.143)

Значение сигнала SHIFT на входе SHIFT PKDI

Значение сигнала CNTL на входе CNTL/STB PKDI (см. рис. 3.143)

Рис. 3.159. Формат данных в режимах сканирования клавиатуры

Т

Данные на линиях RL?_0 опрашиваемого столбца матрицы датчиков или данные на линиях RL?_0, вводимые в FIFO по положительному фронгу сигнала STB

Рис. 3.160. Формат данных в режимах сканирования матрицы датчиков и стробируемого ввода

326 Глава 3. Интерфейсные БИС

Формат данных в режимах сканирования матрицы датчиков и стробируемого ввода пока­ зан на рис. 3.160:

RLjA) — байт данных опрашиваемого в данный момент столбца матрицы бинарных датчи­ ков, записываемый в ОЗУ датчиков по адресу, равному номеру этого столбца (сигналы CNTL и SHIFT в режиме сканирования матрицы датчиков игнорируются, а в качестве матрицы датчи­ ков к линиям возврата R L j^ можно подключить восемь 8-канальных мультиплексоров, на ад­ ресные входы А 2-о которых должны быть поданы сигналы SL2 Uдля сканирования каналов);

RL7-о — байт данных на линиях RL1{h поступающий от внешнего устройства и записывае­ мый в FIFO положительным фронтом сигнала STB, поданного на вход CNTUSTB.

Режим сканирования клавиатуры с блокировкой наж атия двух клавиш (Scanned Keyboard Mode, 2-Key Lockout). При обнаружении нажатой клавиши включается схема подав­ ления “дребезга” контактов (debounce) и производится обнаружение других нажатых клавиш в течение двух следующих циклов сканирования (время выполнения одного цикла сканирова­ ния клавиатуры равно 5,12 мс при базовой частоте f CY = 100 кГц, а время выполнения цикла de­ bounce равно 10,24 мс). Если других нажатых клавиш не обнаружено, то код нажатой клавиши (см. рис. 3.159) вводится в FIFO при ее отпускании. Если FIFO было пусто, то устанавливается значение сигнала запроса прерывания IRQ = 1, сообщающее МП о наличии в FIFO данных для ввода. Если FIFO было полно, то код нажатой клавиши в FIFO не вводится и в слове состояния FSW устанавливается в 1 значение флага переполнения О (см. рис. 3.158). Если будет нажато несколько клавиш с любым интервалом времени, то в FIFO вводится только код первой нажа­ той клавиши при условии, что она будет отпущена последней.

Если две клавиши нажаты в пределах цикла debounce, то это считается одновременным нажатием. В этом случае в FIFO вводится код последней отпущенной клавиши.

Режим сканирования клавиатуры с одновременным нажатием N клавиш (Scanned Keyboard Mode, N-Key Rollover). Каждая клавиша в этом режиме рассматривается независимо от всех остальных. При обнаружении нажатия клавиши ее состояние проверяется по истечении цикла debounce. Если клавиша все еще нажата, ее код вводится в FIFO.

Если одновременно нажаты несколько клавиш, то их коды будут введены в FIFO в после­ довательности, в которой они были обнаружены при сканировании.

Сканирование клавиатуры с обнаружением ошибок (Scanned Keyboard — Special Er­ ror Modes). Для предыдущего режима командой CW7 можно задать специальный режим обна­ ружения ошибок. В этом случае при обнаружении в одном цикле debounce двух нажатых кла­ виш в слове состояния FSW устанавливается в 1 значение флага ошибки S/Е (см. рис. 3.158), что блокирует запись в FIFO кодов нажатых клавиш и задает значение сигнала запроса преры­ вания IRQ = 1 (если оно еще не было установлено). Сброс флага ошибки S/Е в 0 производится командой очистки CW6 при значении разряда CF= 1 (см. рис. 3.156).

Режим матрицы датчиков (Sensor Matrix Mode). В этом режиме схема debounce отклю­ чена. Состояние ключей датчиков (0 и 1) сенсорной матрицы 8 x 8 при сканировании непосред­ ственно вводится в ОЗУ датчиков размера 8 x 8 (периодически байт за байтом, появляющимися при сканировании на линиях возврата R L ,^ — см. рис. 3.160). Таким образом, ОЗУ датчиков хранит образ состояний ключей датчиков сенсорной матрицы и непрерывно отслеживает его изменения (например, снабдив шахматную доску герконовыми магнитными датчиками, можно отслеживать перемещение всех фигур).

При любом изменении состояния датчиков, обнаруженном в течение цикла сканирования клавиатуры, устанавливается значение сигнала запроса прерывания IRQ - 1. Если флаг автоин­ кремента AI = 0, то первая же операция чтения данных из ОЗУ датчиков сбросит сигнал IRQ в 0. Если флаг автоинкремента AI = 1, то сигнал IRQ сбрасывается в 0 только командой СЩ

конца обработки прерывания (см. рис. 3.157). Изменение состояния нескольких датчиков в ма­ трице при значениях сигналов SL2SLiSLq = ООО (SU, = 0 в декодированном режиме), может вы­ звать несколько прерываний (это же может вызвать и сброс БИС 8279 значением сигнала

RESET = 1).

Режим работы дисплея с вводом слева (Left Entry). Это самый простой режим работы дисплея — каждый разряд дисплея непосредственно соответствует байту (или тетраде) в ОЗУ дисплея. Адрес 0 в ОЗУ дисплея соответствует крайнему левому разряду дисплея, а адрес 15 (или адрес 7 в 8-разрядном дисплее) — крайнему правому разряду дисплея (рис. 3.161). Ввод символов слева с автоинкрементом, начиная с адреса 0, последовательно заполняет слева на­ право всю строку дисплея (следует помнить, что автоинкремент адреса 15 дает адрес 0).

При выводе коротких сообщений по центру дисплея целесообразно предварительно гасить его (стирать предыдущее сообщение) командой очистки CW6, а затем командой CW4 задавать режим записи с автоинкрементом и необходимым начальным адресом.

Адрес ОЗУ дисплея и номер разряда дисплея

ASCII-коды выводимых на дисплей символов

Рис. 3.161. Вывод сообщения на дисплей

Задача 1 (файл 3#10_01.asm). Для контроллера клавиатуры и дисплея, изображенного на рис. 3.144 и 3.145, а, произвести задание режимов работа клавиатуры (Encoded Scan Keyboard, 2-Key Lockout) и дисплея (16 8-bit character display, Left entry) с установкой модуля пересчета прескалера равным 26. Вывести на дисплей сообщение, приведенное на рис. 3.161, с предвари­ тельным гашением дисплея. Решение-.