10.6. Порты ввода/вывода

Каждый МК имеет некоторое количество линий ввода/вывода, которые объединены в многоразрядные (чаще 8-разрядные) параллельные порты ввода/вывода. В памяти МК каждому порту ввода/вывода соответствует свой адрес регистра данных. Обращение к регистру данных порта ввода/вывода производится теми же командами, что и обращение к памяти данных. Кроме того, во многих МК отдельные разряды портов могут быть опрошены или установлены командами битового процессора.

В зависимости от реализуемых функций различают следующие типы параллельных портов:

• однонаправленные порты, предназначенные только для ввода или только для вывода информации;

• двунаправленные порты, направление передачи которых (ввод или вывод) определяется в процессе инициализации МК;

• порты с альтернативной функцией (мультиплексированные порты). Отдельные линии этих портов используются совместно со встроенными периферийными устройствами МК, такими как таймеры, АЦП, контроллеры последовательных интерфейсов;

• порты с программно-управляемой схемотехникой входного/выходного буфера.

Порты выполняют роль устройств временного согласования функционирования МК и объекта управления, которые в общем случае работают асинхронно. Различают три типа алгоритмов обмена информацией между МК и внешним устройством через параллельные порты ввода/вывода: режим простого программного ввода/вывода; режим ввода/вывода со стробированием; режим ввода/вывода с полным набором сигналов подтверждения обмена.

Типичная схема двунаправленного порта ввода/вывода МК приведена на рис. 10.7. Триггер управления разрешает вывод данных на внешний вывод. В современных МК, как правило, обеспечивается индивидуальный доступ к триггерам данных и управления, что позволяет использовать каждую линию независимо в режиме ввода или вывода.

Необходимо обратить особое внимание на то, что при вводе данных считывается Необходимо обратить особое внимание на то, что при вводе данных считывается значение сигнала, поступающее на внешний вывод, а не содержимое триггера данных.

Рис. 10.7. Типовая схема двунаправленного порта ввода/вывода МК

Если к внешнему выводу МК подключены выходы других устройств, то они могут установить свой уровень выходного сигнала, который и будет считан вместо ожидаемого значения триггера данных.

Другим распространенным вариантом схемотехнической организации порта ввода/вывода является вывод с «открытым истоком», называемый еще «квазидвунаправленным». Такая организация вывода позволяет создавать шины с объединением устройств по схеме «монтажное И».

Вопросы по курсу основы микропроцессорной техники

1. Определение МП. Классификация МП. Области применения.

2. Определение МП. Основные характеристики. Обобщенная схема МПС.

3. Структура типового МП (основные блоки и их функциональное назначение). Обработка информации в МП. Цикл управления фон Неймана.

4. Логическая структура МП с развитой архитектурой.

5. МП с жестким и микропрограммным управлением.

6. Виды запросов на прерывания и способы их обслуживания.

7. Архитектура МП. Типы архитектур МП. Архитектура 8- и 16-разрядных МП.

8. Обмен информацией с внешней средой. Принцип квитирования.

9. Система команд МП. Типы и форматы команд. Способы адресации памяти.

10. Система памяти МПС. Состав и основные характеристики.

11. ОЗУ. Характеристика основных типов ОЗУ.

12. ПЗУ. Основные характеристики микросхем ПЗУ.

13. Буферная память. Стековая память. Надежность ЗУ.

14. Понятие унифицированного интерфейса. Интерфейс с изолированной и с общей шиной.

15. Программная модель контроллера ввода/вывода. Параллельный и последовательный форматы данных.

16. Контроллер последовательной синхронной передачи.

17. Контроллер последовательной асинхронной передачи.

18. Интерфейс параллельного ввода.

19. Методы и средства управления вводом/выводом данных. Программно-управляемая передача данных.

20. Обмен в режиме прерывания. Программные и аппаратные средства, обеспечивающие обмен в режиме прерывания.

21. Обмен в режиме ПДП. Виды, характеристика.

22. Однокристальные микроЭВМ фирм Intel, PIC - контроллеры.

23. Программное обеспечение МПС. Подготовка программ к вводу. Трансляторы, основные виды, их характеристика.

24. Проектирование МПС. Уровни представления МПС. Отладка. Характеристика этапов проектирования МПС.

25. Связаны ли между собой МП и роботы? Можно ли применять микропроцессорные вычислительные средства для решения задач управления? Объяснить, почему необходимо почти во всех случаях специализировать универсальные микропроцессорные средства при их применении для решения четко определенных задач.

26. Объяснить, как связано между собой микропрограммное и программное управление в МП. Возможно ли построение микроЭВМ только с одним видом управления. Какие недостатки и достоинства приобретает микроЭВМ при этом?

27. Какие задачи решает блок прерывания программ МП? Сколько уровней прерывания должен иметь МП? Перечислить задачи, которые позволяет решить стек в МПС. Какой должна быть глубина стека?

28. Перечислить основные возможности, представляемые регистровой и стековой архитектурой МП. Какими факторами объясняется возникновение МП с архитектурой "память - память"?

29. Перечислить достоинства и недостатки полупроводникового ОЗУ статического и динамического типа.

30. Объяснить, как организуются временные соотношения при выполнении операций чтения из памяти и записи в память при взаимодействии МП с ОЗУ.

31. Рассмотреть основные функции отдельных шин и их групп в информационной магистрали интерфейса.

32. Перечислить преимущества, обеспечиваемые вводом/выводом данных в канале прямого доступа в память. Какие аппаратные средства МП обеспечивают возможность реализации канала прямого доступа в память?

33. Объяснить, почему необходимо почти во всех случаях специализировать универсальные микропроцессорные средства при их применении для решения четко определенных задач.