4.4 Программируемый контроллер клавиатуры и индикации кр580вв79

БИС КР58ОВВ79 представляет собой про­граммируемое интерфейсное устройство, предназначенное для ввода и вывода ин­формации в системах на основе микро­процессоров КР580ИК80А и К1810ВМ86 [3, 11]. Микросхема программируемого контроллера клавиатуры и индикации (ПККИ) состоит из двух основных функ­ционально разделимых частей; клавиа­турной и дисплейной. Клавиатурная часть предназначена для сопряжения с клавиатурой печатающих устройств и с произвольными наборами переключате­лей. Дисплейная часть ПККИ позволяет отображать информацию с помощью ин­дикаторов различных типов. Упрощенная структурная схема ПККИ приведена на рисунке 24.

Рисунок 24 — Структурная схема программируемого контроллера клавиатуры и индикации КР580ВВ79

В состав БИС входят: буферы клавиатуры и дат­чиков (ВF), включающие также схему управления и устранения дребезжания клавиатуры, предназначенные для хране­ния входной информации в режимах ска­нирования клавиатуры, наборов датчиков и ввода по стробу; схема управления вво­дом/выводом (RWCU), вырабатывающая сигналы управления обменом с МП и внутренними пересылками данных и команд; буферы канала данных (ВD), предназначенные для обмена информа­цией между ПККИ и МП; ОЗУ клавиа­туры датчиков (SТАСК), работающее по принципу ПРО и предназначенное для хранения кодов позиций клавиш и со­стояний ключей датчиков; ОЗУ отобра­жения (RАМ), сохраняющее информацию, отображаемую на дисплее; регистр адреса ОЗУ отображения (RGА), предназна­ченный для хранения адреса данных, за­писываемых или считываемых микропро­цессором; схема управления и синхрони­зации (СU), состоящая из регистров хра­нения команд и счетчика синхронизации и осуществляющая управление работой всей микросхемы; схема анализа состоя­ния ОЗУ-датчиков (STCU) контролирую­щая число символов в ОЗУ и формирую­щая сигнал прерывания INТ; регистры ОЗУ отображения (RG), предназначенные для хранения данных отображаемых на выходах каналов А и В; счетчик сканиро­вания (СТ), вырабатывающий сигналы сканирования клавиатуры, датчиков и дисплея.

Назначение входных, выходных и управляющих сигналов ПККИ при-ведено при описании выводов микросхемы в таблице 15.

Таблица 15 — Описание выводов программируемого контроллера клавиатуры и индикации КР580ВВ79

Обозначение вывода	Номер контакта	Назначение вывода
1	2	3
RET (7-0)	8;7;6;5;2; 1; 39; 38	Входы линий возврата, служащие для подачи сигналов от датчиков через контакты клавиш или ключа
SH	36	Вход сигнала сдвига, используемого для ска-нирования клавиатуры
V/ STB	37	Вход сигнала управления для режима сканирования клавиатуры или стробирующего сигнала для режима ввода по стробу
R	10	Вход сигнала чтения L-уровня, разрешающего передачу информации из ПККИ в канал данных МП
INT	4	Выход сигнала прерывания
CLR	9	Вход сигнала установки ПККИ в исходное состояние

Продолжение таблицы 15

1	2	3
W	11	Вход сигнала записи L-уровня, разрешающего передачу информации из канала данных МП в ПККИ
	21	Вход для управления записью/чтением данных или команд; при сигнале Н-уровня происходит запись команды или чтения состояния ПККИ, при сигнале L-уровня — запись или чтение данных
CS	22	Вход сигнала выбора микросхемы; L-уровень сигнала разрешает работу схемы
CLK	3	Вход сигнала синхронизации микросхемы
D(7~0)	19;18;17;16; 15;14;13;12	Входы/выходы канала данных
DSP A( 3-0)	24-27	Выходы канала А
DSP B( 3-0)	28-31	Выходы канала В
BD	23	Выход сигнала гашения отображения L-уровня
S(3-0)	35;34;33;32	Выходы сигналов сканирования клавиш клавиатуры или набора датчиков и дисплея
Ucc	40	Вход напряжения питания ( + 5 В)
GND	20	Вход напряжения питания (0 В)

На рисунке 25 показано включение ми­кросхемы в микропроцессорную систему, управляющую работой клавиатуры и дисплея.

Рисунок 25 — Схема включения программируемого контроллера клавиатуры и индикации КР580ВВ79 в микропроцессорную систему

Клавиатурная часть ПККИ имеет три режима работы: режим скани­рования клавиатуры, режим определения состояния набора датчиков и режим вво­да по стробу.

В режиме сканирования клавиатуры байт информации, вводимой в SТАСК, содержит код позиции нажатой клавиши и два бита сигналов управления. Разряду D7 соответствует состояние сигнала V/STB, а разряду D6 — сигнала SH. Разряды D3 - D5 определяют номер строки нажатой клавиши, а разряды D0 - D2 — номер столбца. После записи кода позиции клавиши в SТАСК на вы­ходе INT устанавливается напряжение Н-уровня. В этом режиме с помощью схемы управления и устранения дребезжания клавиатуры осуществляется также отра­ботка ситуаций, возникающих при одно­временном нажатии клавиш.

Режим сканирования клавиатуры мо­жет выполняться с обнаружением двух нажатых клавиши. В этой разновидности режима вводится код только одной нажа­той клавиши. Одновременное нажатие двух клавиш не воспринимается до тех пор, пока одна из них не будет отпущена. Другая разновидность режима разрешает одновременное нажатие N клавиш (не бо­лее восьми), распознает их и вводит коды позиций в SТАСК в соответствии с по­рядком обнаружения. В последнем ва­рианте с помощью специальной команды можно задать режим обнаружения оши­бок, в котором наличие двух нажатых клавиш рассматривается как одновре­менное нажатие и вызывает установ­ку в слове состояния ПККИ флага ошибки.

В режиме определения состояния на­бора датчиков по входам RЕТ (7 — 0) про­изводится построчный ввод в SТАСК со­стояний ключей датчиков. При этом SТАСК работает как обычное ОЗУ, каж­дая ячейка которого загружается сос­тоянием соответствующей строки набора датчиков. В этом режиме не используют­ся входы и SН и схема устранения дребезжания клавиатуры. При обнаруже­нии изменения состояний датчиков на вы­ходе INТ в конце интервала сканирова­ния устанавливается, как правило, напря­жение H-уровня.

В режиме ввода по стробу ввод в SТАСК со входов RЕТ(7 — 0) происхо­дит при переходе стробирующего сигнала на входе из состояния L-уровня в состояние H-уровня. Вход SН и схема устранения дребезжания клавиатуры в этом режиме не используются, а дли­тельность стробирующего сигнала дол­жна быть не меньше периода частоты синхронизации микросхемы.

Дисплейная часть ПККИ имеет два режима работы: режим ввода слева и режим ввода справа со сдвигом.

В режиме ввода слева каждой позиции дисплея соответствует определенная строка в ОЗУ отображения (RАМ). Нуле­вому адресу в RАМ соответствует край­ний левый символ. Ввод символов, на­чиная с нулевого адреса, вызывает построчное отображение информации слева направо.

Ввод справа со сдвигом используется в электронных калькуляторах. Здесь ввод первого символа производится в крайнюю справа позицию дисплея. Следующий ввод также производится в крайнюю пра­вую позицию, а все отображение сдви­гается на один символ влево. В этом ре­жиме нет прямого соответствия между позицией отображаемого символа и адре­сом строки RАМ, поэтому рекомендуется использовать последовательный ввод, на­чиная с нулевого адреса.

Информация на выходах DSРА (3 - 0) канала А соответствует разрядам D7 - D4 канала данных, а на выходах DSРВ(3-0) — разрядам D3 - D0.

Сигналы сканирования на выходах S(3 — 0) вырабатываются счетчиком ска­нирования (СТ), обеспечивающим два ви­да сигналов сканирования: кодированные сигналы и дешифрированные. Кодиро­ванные сигналы сканирования являются выходами четырех последних разрядов счетчика синхронизации и должны деши­фрироваться внешним дешифратором для получения сигналов сканирования клавиатуры и индикаторов.

Режимы работы ПККИ устанавли­ваются программно с помощью записи в него команд по каналу данных. Перед программированием режима микросхема должна быть установлена в исходное со­стояние подачей на вход СLR напряжения H-уровня длительностью не менее шести тактовых импульсов.

Для контроля состояния ПККИ ми­кропроцессор может считывать слово-со­стояние БИС из внутреннего 8-разрядно­го регистра слова-состояния.

Разряды D3 — D0 слова-состояния определяют число символов в ОЗУ кла­виатуры и датчиков. Разряды D4 и D5 представляют флаги ошибок и исполь­зуются в клавиатурном режиме и режиме ввода по стробу. Разряд D4 устанавливается при чтении символа из пустого ОЗУ, а разряд D6— при записи в запол­ненное ОЗУ. Разряд D6 в режиме набора датчиков устанавливается в том случае, если происходит замыкание хотя бы одного ключа датчиков. В режиме скани­рования клавиатуры при записи команды «сброс прерывания — установка режима обнаружения ошибок» разряд D6 выпол­няет функцию флага ошибки. Он устана­вливается при обнаружении одновремен­ного нажатия нескольких клавиш. Разряд D7 слова состояния информирует о пре­кращении доступа к ОЗУ.

Основные электрические параметры микросхемы КР580ВВ79 в диапазоне от -10 до +70°С таковы:

Входное напряжение логической еди­ницы U_IH, В:

на входах REТ (7-0) . . . . > 2,2

на всех остальных входах > 2,0

Входное напряжение логического ну­ля U_IL, В:

на входах RЕТ (7-0) .... < 1,4

на всех остальных входах . . . < 0,8

Выходное напряжение логической единицы U_OH, В:

на выходе ШТ > 3,5

на всех остальных выходах. < 2,4

Выходное напряжение логического нуля U_OL, В < 0,45

Выходной ток логической единицы I_OH, мА < 0,15

Выходной ток логического нуля I_OL мА < 1,9

Период тактового импульса , нс > 500

Время сканирования одной клавиши t_SK , мкс > 80

Время сканирования клавиатуры t_SKA, мс > 5,12

Время сканирования дисплея t_SDSP, мс > 10,24

Время задержки для устранения

дре­безжания клавиатуры t_WAIT , мс > 10,24

4.5 Разработка уточненной структурной схемы

4.5.1 Подключение программируемого контроллера приоритет­ных прерываний KI810BH59A. Микросхема К1810ВН59А явля­ется расширенным функциональным аналогом БИС КР580ВН59 и может использоваться в блоках приоритетных прерываний (БПП) микроЭВМ, построенных на основе МПК серий КР580 и К1810.

Рисунок 26 — Первый вариант подключения ведущей и ведомых БИС контроллеров прерываний К1810ВН59А к ЦП К1810ВМ86, включенному в минималь­ный режим

При работе с процессором К1810ВМ86 БПП программируется на формирование однобайтового вектора прерываний в ответ на поступление 2-го сигнала с шины управления микроЭВМ. Схема имеет 8 уровней запросов преры­вания IRQ0—IRQ7, однако возможно расширение уровней до 64 за счет подключения дополнительных 8 ведомых микросхем К1810ВН59А.

На рисунок 26 показан наиболее простой способ подключе­ния ведущей и ведомых микросхем К1810ВН59А к МП К1810ВМ86, работающему в минимальном режиме. Недостаток этого способа подключения — низкая нагрузочная способность магистрали данных из-за непосредственного подключения к ней выводов данных всех контроллеров прерываний.

4.5.2 Организация обмена данными по каналу прямого доступа к памяти (ПДП) микроЭВМ. В МПК серии К1810 для органи­зации обмена данными по каналу ПДП применяют программируемый 4-канальный контроллер прямого доступа КПДП БИС К1810ВТ37. Эта микросхема является расширенным функцио­нальным аналогом БИС КПДП КР58ОВТ57 и отличается более широкими возможностями программирования режимов работы всех четырех каналов ПДП.

Рисунок 27 — Подключение контроллера прямого доступа к памяти БИС К1810ВТ37

При работе в минимальном режиме МП К1810ВМ86, анало­гично МП БИС КР580ВМ80А, обрабатывает сигнал запроса зах­вата магистралей HOLD и вырабатывает ответный сигнал подт­верждения и захвата HLDA, переводя локальную магистраль в третье состояние. Поэтому подключение КПДП К1810ВТ37 к МП К1810ВМ86, работающему в минималь­ном режиме, незначительно отличается от подключения БИС КПДП КР580ВТ57 к процессору КР580ВМ80А. Вариант включения КПДП К1810ВТ37 показан на рисунке 27.

Магистраль данных DB0—DB7 контроллера ПДП подключе­на непосредственно к разрядам AD8—AD15 локальной магистра­ли МП БИС К1810ВМ86. Такое включение позволяет использо­вать регистр магистрали адреса для фиксации разрядов А8—А15 адреса ПДП, выдаваемых БИС КПДП на шину данных на первом такте циклов ПДП. Разряды адреса А16—А19 в циклах обмена по каналу ПДП выдаются с дополнительного регистра с тремя состояниями на выходе. Информация в него может быть задана как программно, так и схемотехнически.

Для формирования шины управления МП БИС К1810ВМ86 используют мультиплексор К555КП11 с тремя состояниями на выходе, позволяющий отключать сигналы управления МП в циклах ПДП, когда управление микропроцессорной системой берет на себя КПДП К1810ВТ37.

В данной схеме по каналу ПДП можно передавать информа­цию только побайтно, поэтому сигнал ВНЕ можно получить инверсией сигнала адреса А0. Для передачи по КПДП 16-разряд­ных слов за один цикл необходимо подключить разряды А0—А7 БИС КПДП к разрядам А0—А7 магистрали адреса соответст­венно и использовать отдельный регистр фиксации разрядов А8—А15 адреса ПДП, подключенный выходом к шине адре­са А9-А16 также со смещением. При этом сигналы А0 и ВНЕ должны быть равны 0.

В максимальном режиме захват магистралей МП БИС К1810ВМ86 производится под управлением двунаправленных сигналов запроса —подтверждения захвата и . Поэтому для подключения КПДП к МП, работающему в мак­симальном режиме, необходимо использование спе-циальной схе­мы, преобразующей сигналы HOLD/HLDA в .