Ввод / вывод

Работа под управлением ЦПр. При сигнале выбор кристалла осуществляется ввод / вывод данных из / в периферию. Сигнал считывание / запись указывает на тип работы (ЧТО делать? – читать / записывать). Комбинации на шинах линии адресов (А0 и А1) дают указания из какой внешней периферии (портов A, B, C) читать или записывать данные. После записи данных в порт идёт прерывание, по котором ЦПр узнаёт о пришедшей информации. Порт имеет буфер, в который данные записываются. Буфер может записывать до нескольких десятков данных, после записи которых следует прерывание, показывающее ЦПр, что порция передаваемых данных принята.

Прямой доступ к памяти (ПДП). В этом режиме работы передача данных осуществляется между памятью и периферией без участия ЦПр. Схема ввод / вывода дает команду ЦПр освободить шины (данных, адреса, две управляющие). Когда ЦПр отключается от шин, схема ввода / вывода сама адресует память и передает байты данных. Такой способ эффективнее передачи каждого байта под управлением ЦПр, и он применяется при передачах больших массивов данных.

2.3 Микропроцессорные системы

ЦЕЛЬ – дать типовую схему микропроцессорной системы, пример, как принцип разработки программы для МПС

Микропроцессорные системы (МПС) Принцип. В методологическом аспекте МПС является типичной СРВ, в которой УУ реализовано в виде микроЭВМ. МикроЭВМ функционирует по принципу фон неймановской машины. Программа и данные загружаются в память. ЦПр загружает СчК и по его значению считывается первая команда программы, которая затем выполняется в ЦПр. Затем осуществляется переход к следующей команде и т.д. до команды стоп. Цель программ, разработанных в МПС, обеспечить обработку данных, принятых на вводе и в соответствии с системной характеристикой СРВ выдать результаты обработки на вывод. Периферия состоит из внешних устройств ввода данных и внешних устройств вывода данных. Каждое устройство имеет в микропроцессоре свой порт ввода / вывода.

Принцип работы МПС полностью соответствует принципу работы СРВ (см. разд.1.5).

В инженерной практике (особенно для начинающих работать с микропроцессорами) желательно иметь типовую схему, позволяющую представить простую МПС до её конкретной разработки. На рис.2.3.1 дана такая типовая схема, с помощью которой можно «мысленно» собрать простую МПС. (На рисунке дана упрощенная схема микропроцессора с рис.2.2.1, которая обычно применяется в технической литературе).

Рис. 2.3.1 Типовая схема МПС

Для МПС, включающих несколько микропроцессоров, она может использоваться как типовой модуль (кубик), из которых «собирается» сложная МПС.

Какие компоненты нужны для сборки МПС по рис.2.3.1? Из рисунка видно, что необходимы следующие компоненты:

►микроЭВМ (микропроцессор);

►объект управления, в котором есть:

●датчики (сенсоры) (Д), с которыми микроЭВМ связана через порты ввода;

● потребители (П), с которыми микроЭВМ связана через порты вывода.

Затем, на основе такой принципиальной типовой схемы, идёт конкретная разработка МПС.

Пример, как принцип разработки программ для МПС. Общую методологию разработки алгоритмико–программного обеспечения покажем на примере разработки программы для МПС для управления устройством, имеющим входной регистр. На рис.2.3.2 дана типовая структурная схема МПС, в которой микропроцессор управляет устройством, имеющим на входе регистр. /Так как повсеместно в МПС оперируют с портами ВВОДА и ВЫВОДА как более конкретными компонентами, то начиная с этого рисунка, микросхемы ВВОД и ВЫВОД будем обозначать как соответствующие порты ВВОДА или ВЫВОДА/

Рис.2.3.2 Типовая схема МПС для управления устройством, имеющим

на входе регистр

Как работает такая МПС? На вход устройства (в его регистр) подается двоичная команда из микропроцессора, которую устройство отрабатывает, реализуя заданную ему функцию. Отработка команды в устройстве фиксируется в виде состояния, например, контрольных точек (КТ) устройства (на рис. 2.3.2 они условно даны как выход). Эти состояния записываются в соответствующий порт, который закрепляется за этим устройством.

Как реализуется управление устройством в МПС по рис.2.3.2?. Для этого разрабатывается программа, которая после её запуска:

♦ формирует очередную команду в устройство и записывает её в порт вывода;

♦ устройство, получив команду, отрабатывает её и выдаёт состояния КТ (реакция устройства) после отработки выданной команды, которые записываются в порт ввода;

♦ программа анализирует состояния КТ. Анализ идет сравнением считанного и эталонного состояний КТ, который находится в программе в виде константы;

♦ реализует действия в зависимости от результата сравнения, т.е. осуществляется переход к соответствующей части программы, реализующей данное действие.

Разработанная программа записывается в ЗУ микропроцессора. Далее фон неймановский принцип работы с реализацией указанных функций для каждой команды.