Организация устройств ввода вывода информации

Асинхронный процесс обмена данными между микроЭВМ и внешним устройством а также требования наиболее рационального распределения времени работы микро ЭВМ приводят к необходимости разработки интерфейсных устройств при организации обмена данными.

Задача таких устройств состоит в приеме данных по сигналам управления.

Формирование данных, указывающих на готовность устройства к приему новой информации.

Технология БИС позволяет создавать универсальные многофункциональные интерфейсные устройства ввода-вывода параллельной информации.

Такие устройства могут быть программируемыми и применяться для двунаправленной передачи данных и сигналов управления.

МикроЭВМ информируется о готовности устройства к обмену данными по сигналам прерывания. Обмен данными осуществляется путем обращения микроЭВМ к устройствам вв/выв как к адресу памяти или внешнему устройству.

Программируемое устройство, используемое для вв/выв параллельной информации различного формата (КР580ВВ55)

(программируемый параллельный интерфейс) ПрПИ

ПрПИ позволяет осуществлять обмен 8-и разрядными данными по 3-м каналам (???) A, B, C и предназначен для применения в микропроцессорной системе в качестве универсального элемента вв/выв, обеспечивающего обмен данными в параллельном формате между микропроцессором и системами, в частности арифметическими устройствами.

Аналогичное назначение функции и структур имеет микросхема КР 580ИК55 и зарубежный аналог INTEL 8255.

Упрощенное изображение (цоклевка)

Таблица обозначения вводов.

№ выв	Обозначение		Наименование	Назначение вывода	Тип сигнала	Состояние
	рус	анг
6			Выбор устройства (выбор шины)	Используется для перевода МС в активное состояние, т. е. подключает ППИ к системной шине	ВХ	0
5			Чтение	Вход, на который подается сигнал на выдачу данных из внутренних регистров ППИ на ШД	ВХ	0
36			Запись	Сигнал записи данных в ППИ	ВХ	0
35	СБР	RESET	Сброс	Начальная установка ППИ. При подаче сигнала на этот вход обнуляются регистры управления, триггеры разрешения прырываний, все каналы A, B, C устанавливаются в режим ввода данных	ВХ	1
9	А0	А0	Адрес порта	Входы выбора одного из каналов A, B или С или регистра управления	ВХ	1/0
8	А1	А1	Адрес порта
34-27	Д0-Д7	D0-D7	Двунаправленная ШД	Предназначен для передачи данных, управляющих слов и инд. состояния	ВХ/ВЫХ	1/0
4-1 40-37	КА0-КА7	PA0-PA7	Двунаправленная ШД канала А	Предназначен для передачи данных, управляющих сигналов, сигналов запроса на прерывание от внешних устройств и МП БИС	ВХ/ВЫХ	1/0
18-25	КВ0-КВ7	PB0-PB7	Двунаправленная ШД канала B
14-17, 13-10	КC0-КC7	PC0-PC7	Двунаправленная ШД канала C
26	Uип	Ucc	Питание	Питание +5 В
7	Общ	GND	Общий	Питание 0 В

Схема может выполнять следующие функции: Буферизацию (при асинхронном режиме обмена данными); преобразование формата данных; сопряжение микроЭВМ с внешними устройствами в режиме прерывания.

Режимы работы ППИ задаются при начальной установке. 4 подадресных регистра схемы включают в себя 3 регистра каналов вв/выв данных A, B, C и регистр управления (управляющего слова).

Регистр канала C м/б подразделен на 2 4-х разрядных регистра вв/выв. данных доступ к которым осуществляется как к отдельным независимым регистрам.

Имеется возможность подразделения 3-х каналов на 2 группы. В этих группах каналы А и В используются для обмена данными с микроЭВМ, а отдельная шина канала С для записи управляющего сигнала.

Существует 3 режима работы схемы:

1. Режим «0» - простой вв/выв. данных по 3-м 8-и разрядным каналам (С может быть разделен на 2 4-х разрядных). Каждый из каналов может быть отдельно использован для ввода вывода информации. При работе схемы в таком режиме никаких дополнительных сигналов управления не требуется.

2. Режим «1» позволяет осуществлять обмен данными по каналам А и В с помощью сигналов управления, подаваемых по каналу С. Для каналов А и В существует 4 комбинации взаимных направлений передачи данных:

- каналы А и В работают в режиме вв данных;

- каналы А и В в режиме выв. данных;

- канал А – в режиме вв, В в режиме вывыода.

- и наоборот.

Незадействованная для передачи управляющих сигналов с шины канала С может быть использованы для вв/выв. информации.

Направление передачи по этим шинам определяется управляющим словом записанным в регистре управления.

Каналы А и В работают в режиме вв. данных.

Данные вводятся из внешнего устройства в МП.

Схема передачи управляющих сигналов.

Временная диаграмма работы каналов А и В в режиме ввода данных

1. В канал поступили новые данные

2. Данные записаны во входной буфер данных

3. Данные готовы к чтению МП

4. Начало чтения данных

5. Окончание чтения данных.

Режим 1 обеспечивает стробирующий однонаправленный обмен информации с вшеним устройством.

Передача данных осуществляется по каналам А и В, линии канала С управляют передачей. Для ввода информации используются следующие управляющие сигналы:

СТБ – строб. приема – входной сигнал формируемый внешним устройством указывает на готовность внешнего устройства к вводу информации.

Сигнал ВВБР – ввод в буфер – выходной сигнал подтверждения приема, сообщающий внешнему устройству об окончании приема данных в канал. Формируется по спаду сигнала СТБ.

Сигнал запрос прерывания – выходной сигнал ВПи информирующий МП о завершении приема информации в канале.

Единичный уровень сигнала устанавливается при единице у сигналов СТПБ и ВВБР.

Сбрасывается спадом сигнала чтения.

По сигналу СТБ информация записывается во входной буфер данных. Выходной сигнал ВВБР устанавливается в 1 и поддерживается в этом состоянии на протяжении всего интервала времени от записи данных до момента чтения микроЭВМ.

Сигналы СТБ и ВВБР не могут быть использованы для информации МП БИС о готовности данных по вводу, т.к. ввод осуществляется лишь по окончании сигнала СТБ.

Для информирования МП БИС о готовности к вводу используется выходной сигнал запрос прерывания, появляющийся на шинах канала с КС₀ или КС₃ в зависимости от выбраного канала.

Разрешение на выдачу сигнала Запр. Пр. выдает внутренний триггер разрешения прерывания схемы. Состояние этого триггера устанавливае ??? программа.

Незадействованные для передачи управляющих сигналов шины канала С КС₆ и КС₇ могу быть использованы для вв/выв данных в зависимости от формата управляющего слова.

По окончании сигнала СТБ вырабатывается импульс запрос прерывание поступающий на вх. МП и держится он до тех пор пока от МП не поступает сигнал на чтение информации, но которому данные передаются из буфера ППИ в МП.

тоже Режим 1:

Каналы А и В работают в режиме вывода данных (данные выводятся из МП во внешнее устройство).

Схема передачи управляющих сигналов

Временная диаграмма. Работы канала А и В в режиме вывода данных

1. МикроЭВМ записала данные в схему.

2. Внешнее устройство начало чтение данных.

3. Окончание чтения данных внешнего устройства.

Управляющие сигналы:

Для вывода информации в режиме 1 используются следующие управляющие сигналы:

ВБР – вывод в буфер – выходной сигнал указывающий внешнему устройству о готовности к выводу. Формируется по фронту сигнала запись.

Прием – подтверждение записи – входящий сигнал от внешнего устройства, подтверждающий прием информации из ППИ.

ПР – выходной сигнал ВПИ информирующий МП о завершении операции вывода информации.

Единичный уровень устанавливается по фронту сигнала прием при 1-е сигналов ВБФ и з.Пр.

Сбрасывается ??? сигнала записи.

Данные в схему записываются с помощью импульса записи подаваемого на вх. записи. В момент окончания записи данных формируется выходной управляющий сигнал вывод в буфер, указывающий что данные записаны во входной буфер данных и готовы для выдачи во внешнее устройство.

Во внешнее устройство данные выводятся по сигналу прием выдаваемые с внешнего устройства.

Сигнал на выход з.Пр. используется для информирования микроЭВМ о готовности канала по выводу новых данных.

На интервале вывода данных сигнал з.Пр. установлен в 0, и будет переведен в 1 при наличии 1 у сигналов Прием, ВБФ и триггера разряда прерывания схемы.

Также как и в случае ввода данных управление состоянием триггера осуществляется путем записи 0 или 1 в соответствующий разряд регистра канала С.

Это дает возможность программно управлять режимом вывода данных из микроЭВМ.

Незадействованные подуправляющие сигналы шины канала С КС₄ и КС₅ могут быть использованы для вв/выв. Доступ к ним осуществляется с помощью операции чтения данных из регистров канала С при использовании управляющего слова для изменения содержимого отдельных разрядов канала С.

Режим 2: -

- Передача управляющих сигналов по шинам канала С при использовании канала А как 2-у направленного канала передачи данных.

Канал В не используется.

Управляющие сигналы являются комбинацией сигналов необходимых при работе канала А по типу 1.

Размещение управляющих сигналов по шинам канала С.

Незадействованные шины канала С КС₀-КС₂ могут быть использованы для вв/выв. шин передачи управляющих сигналов. Комбинации режимов задаются путем записи управляющего слова по адресу регистра управления схемы, т.к. микропроцессор КР580ВВ55 не имеет внутреннего регистра, указывающего на состояние схемы, то для его определения считывают содержимое регистра канала С и интегрируют отдельные его разряды.

При работе схемы в режиме 1 или 2 можно изменять содержимое отдельных разрядов канала С с помощью управляющего слова, записываемого в регистр управления.

Пример использования микропроцессора КР580 ВВ55

В данном случае ПрПИ используется для подключения клавиатуры в виде матрицы клавиш 8*8 и 8-и разрядного дисплея, построенного на 8-и сегментных светодиодных индикаторов. Канал С используемого в этом случае для сканирования клавиатуры и дисплея. Канал В – для передачи кода отображаемого символа на соответствующий индикатор дисплея.

Канал А – для чтения кода нажатой клавиши с матрицы клавиатуры.

Программирование ПрПИ или его настройка осуществляется с помощью записи управляющего слова в регистр управляющего слова.

Возможны 2 типа настройки: