3.3 Подключение устройств памяти и ввода-вывода к магистралям

микроЭВМ

В микропроцессорных системах, построенных на основе МП БИС К1810ВМ86, могут быть использованы 8-и 16-разрядные устройства ввода—вывода и 16-разрядные уст­ройства памяти. С МП К1810ВМ88 используются только 8-раз­рядные устройства или 16-разрядные с применением специаль­ной схемы преобразования разрядности магистрали.

Вариант подключения устройств памяти и вво­да—вывода к магистралям МП К1810ВМ86 показаны на рисунок 22.

При подключении 8-разрядных УВВ к старшему или млад­шему байту магистрали данных на дешифратор адреса подаются также сигналы АО и , указывающие на обращение процессо­ра соответственно к младшему и старшему байтам.

Рисунок 22 — Подключение к магистралям микроЭВМ устройств памяти и

ввода-вывода

Если МП БИС работает в минимальном режиме и для обра­щения к устройствам используются управляющие сигналы и , то дешифратор адреса памяти и УВВ должен распознавать сигнал и в зависимости от его состояния формировать сигналы выбора устройств памяти или ввода—вывода.

Для упрощения в дальнейших схемах сигналы, участвующие в выборке устройств, не будут показываться.

4 РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМ ВВОДА/ВЫВОДА, ПРЕРЫВАНИЙ, ПДП

4.1 Программируемый параллельный интерфейс подсистемы ввода/

вывода КР580ВВ55

Ммкропроцессорная БИС программируемого параллельного интерфейса КР58ОВВ55 предназначена для организации ввода/вывода парал­лельной информации различного форма­та и позволяет реализовать большинство известных протоколов обмена по парал­лельным каналам. БИС програм­мируемого параллельного интерфейса (ППИ) может использоваться для сопря­жения микропроцессора со стандартным периферийным оборудованием (дисплеем, телетайпом, накопителем).

Структурная схема ППИ приведена на рисунке 23.

Рисунок 23 — Структурная схема программируемого параллельного

интерфейса КР580ВВ55

В состав БИС входят: двуна­правленный 8-разрядный буфер данных (ВD), связывающий ППИ с системной шиной данных; блок управления запи­сью/чтением (RWCU), обеспечивающий управление внешними и внутренними передачами данных, управляющих слов и информации о состоянии ППИ; три 8-разрядных канала ввода/вывода (РОRТ А, В и С) для обмена информацией с внешними устройствами; схема упра­вления группой А (СUA), вырабатываю­щая сигналы управления каналом А и старшими разрядами канала С[РС(7-4)]; схема управления группой В (СUВ), вырабатывающая сигналы упра­вления каналом В и младшими разряда­ми канала С[РС(3-0)].

Таблица 10 — Описание выводов программируемого параллельного

интерфейса КР580ВВ55.

Обозначение вывода	Номер контакта	Назначение вывода
1	2	3
D(7-0)	27; 28; 29; 30; 31; 32; 33; 34	Вход/выход данных
RD	5	Чтение; L-уровень сигнала разрешает считывание информации из регистра, адресуемого по входам А0, А1 на шину D(7-0)
WR	36	Запись; L-уровень сигнала разрешает запись информации с шипы D(7—0) в регистр ППИ, адресуемый по входам А0, А1
АО, А1	9; 8	Входы для адресации внутренних регистров ППИ
RESET	35	Сброс; H-уровень сигнала обнуляет регистр управляющего слова и уста-навливает все порты в режим ввода
CS	6	Выбор микросхемы; L-уровень сигнала подключает ППИ к системной шине
РА(7-0)	37; 38; 39; 40; 1; 2; 3; 4	Вход/выход канала А
РВ(7-0)	15; 24; 23; 22; 21; 20;19; 18	Вход/выход канала В
РС(7-0)	10; 11; 12; 13; 17; 16; 15; 14	Вход/выход канала С
Ucc	26	Напряжение питания ( + 5 В)
GND	7	Напряжение питания (0 В)

Назначения входных, выходных и управляющих сигналов ППИ приве­дены при описании выводов микросхемы в таблице 9. Сопряжение БИС КР580ВВ55 со стандартной системной шиной показа­но на рисунке 10. Сигналы управления ра­ботой ППИ подаются на блок К\УС11 и вместе с адресными входа­ми АО, А1 задают вид операции, выпол­няемой БИС.

Рисунок 24 — Схема сопряжения программируемого параллельного

интерфейса КР580ВВ55 со стандартной системной шиной

Основные электрические параметры микросхемы КР580ВВ55 следующие:

Выходное напряжение логического нуля U_OL, В 0,4.

Выходное напряжение логической единицы U_OH, В 2,4.

Ток потребления от источника питания I_CC, мА 60.

Ток утечки каналов А, В, С, D

при невыбранном режиме I_IOZ, мкА 100,...,100;

Ток утечки на управляющих входах I_IL, мкА —10,...,10.

4.2 Подсистема прерываний

Микропроцессорная БИС име­ет простую и изменяющуюся систему прерываний. Прерыва­ния могут быть вызваны внеш­ними устройствами, выполнени­ем соответствующих команд, а также инициированы самой МП БИС (внутренние преры­вания). Существует 256 раз­личных типов прерываний.

Для подачи прерываний в МП БИС имеются два входа:

INTR – Interrupt Reguest и NMI – Non Masking Inter­rupt (рисунок 25).

Рисунок 25 – Возможные способы формирования прерываний в МП

К1810ВМ6

Вход INT обычно используется для под­ключения программируемого блока приоритетных преры­ваний (БПП). По функциональному назначению микро­схема БПП аналогична схеме КР580ИК59 и является дальнейшей ее модификацией. Режимы работы БПП могут быть заданы программно. Основные задачи БПП – полу­чение запросов прерывания от различных внешних уст­ройств, определение сигнала с высшим приоритетом, формирование запроса прерывания на входе МП БИС и сообщение номера текущего обслуживаемого внешнего устройства. Прерывания по входу INT могут быть маски­рованы путем записи «0» или «1» в разряд 1 флагового регистра МП БИС.

Микропроцессорная БИС реагирует на поступление запроса прерывания по входу INTR последовательным выполнением двух машинных циклов обслуживания пре­рывания: первый указывает БПП, что запрос прерывания был воспринят, и начинает обслуживаться; на втором БПП выдает на МД байт данных, указывающий тип пре­рывания (0–255). При работе МП БИС с максималь­ной конфигурацией системы на интервале двух циклов INTA на выходе LOCK формируется сигнал, запрещаю­щий другим процессорам системы пользоваться магистра­лями.

Внешние устройства могут подавать запросы прерыва­ния на второй вход NMI МП БИС. На этом входе запрос воспринимается и записывается в МП БИС по фронту поступающего импульса, не может быть маскирован и имеет высший приоритет по отношению к запросам, по­ступающим на вход INTR. Обычно вход NMI используют для указания МП БИС о каких-либо сбоях в системе (сбоях в источнике питания, ошибках в памяти). При определении наличия сигнала на входе NMl МП БИС нет необходимости получать код для инициализации про­цесса обслуживания прерывания и соответственно она не формирует два машинных цикла INTA в ответ на запрос по входу NMI.

Внутренние прерывания формируются за счет выполне­ния МП БИС команды прерывания (тип команды зависит от источника прерывания).

При установке флага переполнения О=1 в результате выполнения какой-либо команды программы формируется команда прерывания – INTO (прерывание по перепол­нению).

Микропроцессорная БИС формирует прерывание сразу же после выполнения команд DIV или IDIV, если частное от деления больше, чем разрядность используемых ре­гистров.

При установке флага Т=1 МП БИС автоматически формирует прерывание, которое воздействует сразу после выполнения любой текущей команды. Этот тип прерывания называют одношаговым или первым типом, и он является мощным средством при отладке программ. При выполне­нии одношагового типа прерывания МП БИС производит обычную последовательность операций, а именно записы­вает в стек флаги МП БИС, содержимое регистров CS и IP. В дополнение к этому очищаются флаги I и Т. В ре­гистры CS и IP записываются соответственно из адресов 00006, 00007 и 00004, 00005 новые значения базового адреса сегмента и смещения для передачи управ­ления на соответствующую подпрограмму обслуживания прерывания. В качестве такой подпрограммы может быть использована подпрограмма выдачи результата выполнения программы на печать, дисплей и т. д. По окончании выполнения подпрограммы после получения команды IRET (возврат из подпрограммы) из стека извлекаются и записываются в МП БИС флаги и содержимое регистров IP и СР. Из приведенных пояснений ясно, что при выполне­нии одношагового типа прерывания МП БИС обслуживает прерывания обычным способом. Однако обеспечение вы­вода результатов выполнения отдельных блоков в про­грамме или даже отдельных команд с целью их последую­щего анализа путем задания в нужном месте программ режима одношаговых преры­ваний является удобным сред­ством при исследовании ра­боты программ.

Типы внутренних пре­рываний имеют ряд общих свойств:

1) код прерывания сообщается МП БИС перед командой или включен в команду прерывания;

2) на выходе МП БИС не форми­руются сигналы INTA;

3) за исключением одношагового типа, внутренние прерывания не могут быть программно отключены;

4) за исключе­нием одношагового типа, лю­бой из внутренних прерыва­ний имеет более высокий приоритет по отношению к внеш­ним прерываниям.

Любой из 256 возможных типов прерывания характери­зуется вектором прерывания. Векторы прерывания зани­мают 1К байт адресного пространства. На рисунке 25 показа­но распределение начал векторов прерывания по адресам памяти. Как видно из рисунка, каждый вектор занимает четыре ячейки памяти, при этом два младших адреса в векторе используются для записи смещения в сегменте, а два старших — для записи базового адреса сегмента.

Рисунок 26 – Распределение векторов прерываний в памяти микроЭВМ

Формирование адреса передачи управления на соответ­ствующую подпрограмму обслуживания прерывания в BIU происходит так же, как и при обращении к любой ячейке памяти, а именно: содержимое двух младших адре­сов вектора прерывания записывается в регистр IP, coдержимое старших двух адресов записывается в регистр CS. После этого содержимое CS смещается на четыре раз­ряда влево и откладывается с содержимым IP. Полученное 20-разрядное число определяет адрес начала подпрограм­мы прерывания.

В данной микропроцессорной системе используется контроллер прерываний К1810ВН59А. Структурная схема изображена на рисунке 26.

Рисунок 27 – Структурная схема контроллера прерываний К1810ВН59А

Включение контроллера прерываний в систему показано на рисунке 27.

Рисунок 28 – Включение контроллера прерываний в МПС

Контроллер принимает запросы от внешних устройств, определяет, какой из незамаскированных запросов имеет наивысший приоритет, сравнивает его с приоритетом текущей программы и при соответствующих условиях выдает запрос прерывания INT для МП. После подтверждения запроса МП должен получить от котроллера информацию, которая укажет на подпрограмму, соответствующую данному ВУ.