4.Методичні вказівки.

Для забезпечення обміну даними між мікропроцесором (МП) і периферійними пристроями необхідні відповідні засоби: відповідні команди в системі команд МП, керуючі сигнали і сигнали, які відображають дані, і відповідні засоби під’єднання. Всі ці засоби складають інтерфейс вводу-виводу.

В системі команд МП 8080/8086 передбачені дві команди роботи з пристроями вводу-виводу: IN – ввід та OUT – вивід. Це команди, в операндахі яких вказується адреса пристрою вводу або виводу.

Порти в ІBM PC використовуються для доступу до мікросхем. Звернутися до них можна в будь-який момент із програми на асемблері. Наприклад, можна використовуючи порт, звернеться до мікросхеми переривань або таймеру. Робота з портами - це робота на дуже низькому рівні й завжди є небезпека, що може щось змінитися. Але зате це дає дуже більші можливості для програміста. Для роботи з портами є спеціальні команди ІN й OUT:

іn регістр,ном_порту уведення значення з порту вводу-виводу

out ном_порту,регістр висновок значення в порт вводу-виводу

OUT	im.byte, AL/im.byte, AX DX, AL/DX, AX	Виводить дані з регістра AL або AX у порт. Перший операнд - номер порту. Якщо потрібен доступ до порту, номер якого перевищує 255, то повинен бути використаний регістр DX.
IN	AL, im.byte/AL, DX AX, im.byte/AX, DX	Поміщає дані з порту в AL або AX. Другий операнд - це номер порту. Якщо потрібен доступ до порту з номером більше 255, то потрібно використати регістр DX.

Приклад використання команд IN\OUT:

mov al, 215 ; Write byte value "215"

out 115, al ; into the port 115:

mov ax, 1234 ; Write word value "1234"

out 117, ax ; into the port 117:

mov ax, 0 ; Reset:

in al, 110 ; port 110 into AL: ; Read byte from

in ax, 112 ; Read word from ; port 112 into AX:

Під’єднання пристроїв вводу-виводу здійснюється через порти вводу-виводу. В ролі портів можуть бути використані регістри або спеціальні мікросхеми. Однією з таких мікросхем є мікросхема паралельного програмованого інтерфейсу (ППІ) КР580ВВ55 (рис.1).

Рис.1. Умовне графічне позначення мікросхеми КР580ВВ55.

Призначення виводів мікросхеми наступне:

BA0 – BA7 – входи/виходи порту А;

BC0 – BC7 – входи/виходи порту С;

BB0 – BB7 – входи/виходи порту В;

D0 – D7 – входи/виходи даних;

– читання; L-рівень дозволяє зчитування інформації з регістра, адресованого по входах А₀, А₁ на шину D (7 – 0);

– запис; L-рівень сигналу дозволяє запис інформації з шини D (7 – 0) в регістр ППІ, адресований по входах А₀, А₁;

– вибір мікросхеми; L- рівень сигналу під'єднує ППІ до системної шини;

SR – скидання; H- рівень сигналу обнуляє RWC і встановлює всі канали в на ввід в режимі 0;

А1, А0 – входи для адресації внутрішніх регістрів ППІ.

На вхід подається сигнал , а на вхід - сигнал з шини управління МПС.

Структура мікросхеми КР580ВВ55 приведена на рис.2.

Рис.2. Структурна схема ВІС КР580ВВ55.

До складу ВІС ППІ (рис.2) входять:

• двонаправлений 8-розрядний буфер даних Buffer of Data (BD), що з’єднує лінії даних ВІС із системною шиною даних;

• блок керування читання / записом Read / Write Control Unit (RWCU), що забезпечує керування зовнішнім і внутрішнім передаванням даних і керуючих слів;

• три 8-розрядні порти введення-виведення (Port A, Port B, Port C) для обміну інформацією, причому порт С поділений на два 4-розрядні порти: С’(PC7 – PC4) і С’’ (PC3 – PC04). Порти А і С’ об’єднані у групу А, порти В і С’’ об’єднані у групу В;

• блоки керування групою А Control Unit A (CUA) та групою В Control Unit В (CUВ), що формують сигнали керування для відповідних груп;

Блок RWCU містить регістр керуючого слова (RCW –Register Control Word), який зберігає керуючі слова, що надходять від МП.

Мікросхема ППІ КР580ВМ80 має три режими роботи: режим 0 – основний режим введення-виведення через будь-який з портів; режим 1 – режим введення-виведення за стробом готовності через порти А і В, порт С використовується для передачі керуючих сигналів; режим 2 – режим двонаправленої передачі через порт A (порт В може працювати в режимі 0 або 1), порт С використовується для передачі керуючих сигналів.

У режимі 0 будь-який з портів може встановлюватися на ввід або вивід інформації. Порт С може бути розбитий на дві чотирьохрозрядні частини, і кожна з них може встановлюватися на ввід або вивід окремо. При цьому, якщо відбувається ввід інформації, то регістр порту (в порті А – вхідний регістр) неперервно слідкує за всіми змінами інформації на вході порту; якщо відбувається вивід інформації, то вміст регістру порту (в порті А – вихідного регістру) неперервно передається на вихід порту. Сигнали управління в цьому режимі не формуються.

В режимі 1 передача даних відбувається через порти А і В. Порт С використовується для прийому і видачі керуючих сигналів. Якщо, наприклад, порт А настроєний на ввід інформації в режимі 1, то одночасно з подачею на вхід порту А даних периферійний пристрій подає у відповідний розряд порту С сигнал Строб прийому порту А , сигналізуючи про видачу інформації. ППІ видачею сигналу Підтвердження сигналізує про те, що в регістр порту прийняті дані з периферійного пристрою.

В режимах 0 і 1 напрям передачі між портами ППІ і під’єднаними до них периферійними пристроями задається керуючим словом. Таким чином у вказаних режимах будь-яка зміна напряму передачі між ППІ і периферійними пристроями вимагає занесення нового керуючого слова в ППІ.

Особливість режиму 2 полягає в тому, що сигналами на вході і вході , які поступають в ППІ, не лише встановлюється напрям передачі між МП і ППІ, але ці сигнали задають також напрям передачі між ППІ і під’єднаними до нього периферійними пристроями. Таким чином, забезпечується можливість швидкої зміни напряму передачі інформації в цілому між МП і периферійними пристроями без необхідності пересилання в ППІ нового керуючого слова при кожній зміні напряму передачі. Це дає можливість у вказаному режимі під’єднувати через ППІ до МП пристрої, які можуть служити як пристроями вводу, так і виводу. У режимі 2 може працювати лише порт А.

Один з трьох режимів роботи ППІ задається керуючим словом режиму, яке може задавати різні режими для кожного з портів а також напрям передачі через кожен порт. Керуюче слово – це кодова комбінація, яка вводиться з МП у регістр керуючого слова ППІ (RCW). Формат керуючого слова режиму показаний на рис. 3.

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
1	M1	M2	IOA	IOC’	M	IOB	IOC”

Рис. 3. Формат керуючого слова режиму.

Окремі біти керуючого слова мають наступне призначення:

• біти М1, М2 задають режим групи А: 00 – режим 0, 01 – режим 1, 1х – режим 2;

• біт ІОА задає режим введення або виведення порту А (1 – введення інформації, 0 – виведення);

• біт ІОC’ задає режим введення або виведення порту C’ (1 – введення інформації, 0 – виведення);

• біт М задає режим роботи групи В (0 – режим 0, 1 – режим 1);

• біт ІОВ задає режим введення або виведення порту B (1 – введення інформації, 0 – виведення);

• біт IOC” задає режим введення або виведення порту C” (1 – введення інформації, 0 – виведення).

Сигналом RESET всі порти ППІ настроюються на виведення в режимі 0.

На рис. 4 приведене керуюче слово, яке встановлює режим 0 для всіх портів, причому порт А програмується на введення інформації, а порти В і С – на виведення.

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
1	0	0	1	0	0	0	0

Рис. 4. Формат керуючого слова заданого режиму.

С игнал керування третім станом шини даних CS, сигнал читання RD, сигнал запису WR та сигнал скидання RESET подаються на блок RWCU і разом із адресними сигналами А1, А0 задають вид операції, що виконується (табл.2).

Комбінації сигналів на входах ВІС ППІ, які забезпечують різні операції вводу-виводу приведені в табл.2

Таблиця 2

Операція	CS	R D	W R	А1	А0
Запис керуючого слова із МП в RWCU Запис даних у порт А Запис даних у порт В Запис даних у порт С Зчитування даних із порту А Зчитування даних із порту В Зчитування даних із порту С Від’єднання ВІС від шини даних	0 0 0 0 0 0 0 1	1 1 1 1 0 0 0 х	0 0 0 0 1 1 1 х	1 0 0 1 0 0 1 х	1 0 1 0 0 1 0 х

Примітка: х – будь-яке значення (0 або 1).

Комбінації керуючих сигналів (табл.3) і відповідних адресних сигналів поступають на входи ППІ під час виконання команд вводу-виводу через канали ППІ і забезпечують виконання відповідної операції.