6.1.2. Разновидности интерфейсов по способу подключения ву к цп.
Различают три способа подключения ВУ к ЦП:
радиальный;
цепочный;
магистральный.
Радиальный способ подразумевает использование индивидуальной системы проводов для подключения каждого ВУ. Порядок обслуживания ВУ задается самим ЦП.
Цепочный способ подразумевает использование общего для всех ВУ интерфейса ввода-вывода, но система проводов подключается к ВУ поочередно. Порядок подключения ВУ к ЦП определяет приоритеты их обслуживания.
Магистральный способ подразумевает использование общей магистрали, к которой на общих основаниях подключаются все ВУ и ЦП. Порядок Обслуживания блоков системы магистралью задается специальной системой приоритетов.
6.1.3. Разновидности интерфейсов по форме передаваемой информации.
По форме информации различают две разновидности интерфейсов:
последовательный;
параллельный.
Последовательный интерфейс используется для передачи информации на большие расстояния (выше 5-10м). В качестве линий связи используют или оптоволоконный кабель, или токовую петлю.
Оптоволоконная линия.
ПРМ - приемник; ПРД - передатчик; СD- светодиод; ФП - фотопреобразователь.
Токовая петля.
При использовании проводной линии связи требуется гальваническая развязка между ПРМ и ПРД, которая осуществляется с помощью битрона (т.е. пары светодиод-фотопреобразователь).
Возможны следующие варианты обмена данными между ПРМ и ПРД:
симплексный - однонаправленная связь;
полудуплексный - двухсторонний обмен по одной линии связи с разделением времени на прием и передачу;
дуплексный - одновременный прием и передача по раздельным линиям связи.
Кроме информационной линии при последовательном обмене используются (в общем случае):
СПРМ, СПРД - входы синхронизации приемника и передатчика;
ГТПРМ, ГТПРД - готовность ПРМ и ПРД.
Входы синхронизации ПРМ и ПРД используются, если не удается с заданной точностью поддержать частоту синхронизации по обеим сторонам линии связи.
Формат передаваемой информации на цифровой линии можно представить так.
Перед посылкой данных ПРД формирует старт-бит. После передачи данных формируется бит контроля, а затем один или несколько битов контроля. Байт данных может содержать 5-8 информационных битов. В отличие от асинхронного режима передачи синхронный режим позволяет исключить биты контроля и стоп-биты. При этом перед последовательностью байтов данных вводятся один или несколько синхросимволов.
Поскольку ВУ и ЦП используют параллельный обмен, для подключения той и другой стороны к линии связи используют:
КЦП - контроллер ЦП;
КВУ - контроллер ВУ;
ИВВ - интерфейс ВВ;
МИ - малый интерфейс.
Параллельный интерфейс использует побайтный прием и передачу информации. Имеет большую скорость обмена по сравнению с последовательным и наибольшее распространение , поэтому его рассмотрим подробнее
6.2. Магистральный параллельный интерфейс.
Магистральный параллельный интерфейс используют по определенным правилам в режиме разделения времени все подключенные к ней устройства, включая ЦП.
По функциональному назначению провода магистрали делятся на 3 группы:
Шина данных (ШД или DB), двунаправленная;
Шина адреса (ША или AB), однонаправленная;
Шина управления (ШУ или CB).
Чтобы чрезмерно не нагружать магистраль при подключении большого числа блоков, для подключения используют шинные формирователи (ШФ), которые имеют три состояния: ввод (чтение), вывод (запись) и отключен (Z).
На функциональных схемах ШФ представляется так:
С целью сокращения числа проводов интерфейсы шины адреса и данных иногда объединяют. Такие интерфейсы называют мультиплексированными.
Временная диаграмма сигналов на шинах DB,AB,CBпри передаче байта данных через немультиплексированную магистраль.
Временная диаграмма передачи байта для мультиплексированного интерфейса состоящего из двух тактов: передача адреса, передача байта. Каждый такт стробируется сигналами сопровождения: стробом (STBA) и направлением передачи (RDилиWR).
Разрядность DB определяется разрядностью ЦП и составляет обычно 1-5 байт. РазрядностьABопределяет адресное пространство системы и составляет 2-6 байт. РазрядностьCBостается примерно одинаковой для всех микропроцессорных комплектов и не зависит от разрядностиDBиAB.
В дальнейшем будем рассматривать простейшую однобайтную магистраль МП комплекта 580 серии, принимая во внимание преемственность идеологии всех последующих серий.
Состав шины управления:
RD,WR- инверсные выходные сигналы чтения (ввода), записи (вывода);
INT- запрос прерывания от ВУ;
INTA- разрешение прерывания от ЦП;
HOLD- запрос ПДП от ВУ;
HOLDA- разрешение ПДП от ЦП.
Т.к. ВУ и ЦП работают асинхронно по отношению друг к другу и скорости работы разные, то для согласования их совместной работы используется контроллер в состав которого должно входить буферное ЗУ. Разные типы ВУ имеют свои малые интерфейсы, поэтому основная функция контроллера - сопряжение интерфейсов ЦП и ВУ.
В простейшем случае входные и выходные сигналы контроллера можно представить так.
Для формирования бита готовности можно использовать триггер:
Сигнал готовности от ВУ подается при готовности RGданных ВУ к обмену данными. Сигнал сброс готовности формируется от ЦП после завершения цикла обмена байта данных с ВУ. Таким образом, для подключения ВУ, контроллер должен содержать 3 программно доступных регистра:
регистр байта данных;
регистр готовности (только чтение), одноразрядный;
регистр управления (только запись), одноразрядный.
Кроме того, контроллер должен содержать селектор адреса для выбора этих регистров.