4.6.1 Особый режим работы памяти омэвм
Рассматриваемая ОМЭВМ не является машиной классической “фон неймановской” архитектуры, т.к. содержит память данных и память программ, которые логически (программно) разделены. Следовательно, оперативная память данных (резидентная или внешняя) не могут быть использованы для хранения кодов программы, так как выборка команд в ОМЭВМ производится только из памяти программ (внутренней и/или внешней). Это объясняется тем, что в большинстве применений микроконтроллера требуется наличие одной неизменяемой прикладной программы, которая записывается в ПЗУ на этапе разработки микропроцессорной системы (МПС), а ОЗУ используется для временного хранения переменных.
Однако, на этапе разработки и отладки прикладных программ машина “фон неймановского” типа оказывается очень удобной, так как позволяет разработчику оперативно изменять коды прикладной программы, размещаемой в ОЗУ.
Для
этого МПС с ОМЭВМ может быть модифицирована
с целью совмещения адресных пространств
ВПП и ВПД путем использования внешней
логики, как показано на рисунке 28. ВПП
и ВПД объединены в общем внешнем ОЗУ,
объемом 64 Кбайт. Запись данных в ОЗУ
стробируется сигналом
,
формируемом на выходе WR (P 3.6) при выполнении
команд записи в ВПД.
Рисунок 27 – Совмещение адресных пространств ВПД и ВПП в едином
внешнем ОЗУ, объемом 64 Кбайт
Чтение
ОЗУ стробируется сигналом
,
формируемом в одном из двух случаев:
-
или при чтении ВПД (сопровождается
сигналом
(Р 3.7) при выполнении команд чтения ВПД);
-
или при чтении команд программы из ВПП
(сопровождается сигналом
,
формируемом при обращении к ВПП).
Логический элемент И (конъюнктор) реализует переключательную функцию:
(7)
где переменная А соответствует логическому сигналу на выводе RD (Р 3.7), а переменная В – на выводе РВПП.
Порт Р0 используется в режиме “мультиплексирования”. Вначале через него выводится младший байт адреса внешнего ОЗУ (ВПД или ВПП), который запоминается во внешнем буферном регистре адреса (БРА). Затем по линиям Р0 осуществляется обмен данными между ОМЭВМ и ОЗУ. Старший байт адреса ВПП или ВПД постоянно присутствует на выходе порта Р2 в течение всего цикла работы с внешней памятью.
При использовании описанного особого режима работы памяти следует учитывать, что в ОМЭВМ на физическом (аппаратном) уровне используется пять видов памяти: РПД; РПП; ВПД; ВПП и блок регистров специальных функций. Вследствие этого, перемещаемая версия прикладной программы, которая отлаживается во внешней совмещенной памяти программ и данных (во внешнем ОЗУ), будет отличаться от загружаемой в память программ окончательной версии рабочей программы.
Описанный способ организации управления внешней памятью может быть использован в тех применениях МК 51, где требуется оперативная перезагрузка или модификация прикладных программ с помощью устройств ввода-вывода (УВВ) как в ЭВМ классической архитектуры.
4.7 Расширение резидентной (внутренней) системы ввода-вывода (рсвв/выв)
Для сопряжения рассматриваемой ОМЭВМ с объектом, имеющим большое число входов-выходов, можно расширить резидентную систему ввода-вывода, подключив к микроконтроллеру необходимое количество внешних портов. Такое расширение может быть выполнено двумя способами:
с использованием стандартного расширителя ввода-вывода (РВВ) КР580ВР43;
с применением интерфейсных БИС типа КР580ВВ55, КР580ВВ51.
Первый способ подробно описан в [2].
Ниже остановимся на втором.
В приведенном на рисунке 29 примере к ОМЭВМ подключены 64 микросхемы КР580ВВ55, являющиеся параллельным программируемым интерфейсом (ППИ). Каждый ППИ содержит три 8-разрядных порта ввода-вывода информации: порт А (РА7…РА0); порт В (РВ7…РВ0) и порт С (РС7…РС0). Это позволяет организовать (64 x 3)=192 8-разрядных порта ввода-вывода. Для выбора (адресации) внутри ППИ одного из 3-х портов или регистра управляющего слова (РУС) используются два его входа: А1, А0. Перевод одного из выбранных ППИ в активное состояние осуществляется нулевым сигналом на входе CS (выбор кристалла).
Обращение к интерфейсам производится командами работы с ВПД:
MOVX @Ri, A; ВПД (Ri) A – при выводе;
MOVX A, @Ri; A ВПД (Ri) – при вводе данных.
При этом порт Р0 ОМЭВМ используется в режиме “мультиплексирования”.
Рисунок 28 - Расширение РС Вв/Выв с помощью микросхем КР580ВВ55
Вначале на выходы Р0 выдается содержимое регистра Ri (i = 0,1), которое запоминается (“защелкивается”) во внешнем буферном 8-разрядном регистре адреса (БРА). Затем по линиям Р0 производится обмен информацией между ОМЭВМ и выбранным портом ППИ. Два младших разряда адреса с выхода БРА через усилители поступают на выходы А1, А0 ППИ и выбирают в нем требуемый порт или РУС (при программировании ППИ). Оставшиеся шесть старших разряда с выхода БРА подаются на входы дешифратора адреса (ДША), преобразующего шестиразрядный параллельный двоичный код (ДК) в шестидесятичетырехпозиционный унитарный код. В зависимости от комбинации ДК на входах ДША активный сигнал низкого уровня появляется только на одном из выходов ДША, номер которого соответствует десятичному эквиваленту входного ДК. Этот сигнал подается на вход CS выбранного ППИ и подключает его выводы D0…D7 к линиям порта Р0. Остальные невыбранные ППИ отключаются от Р0 (переводятся в 3-е, высокоимпедансное состояние). Шинный формирователь (ШФ) служит для усилителя сигналов, снимаемых с выходов порта P0.
При использовании команд MOVX @DPTR, A; MOVX A, @DPTR и некотором усложнении схемы число подключаемых ППИ, а следовательно, число портов ввода-вывода может быть значительно увеличено.