Справочное пособие по цифровой электронике - [19]

Шрифт
Интервал



Рис. 7.4. Схемы последовательного ввода и вывода:

а — последовательный ввод с регистром сдвига SIPO; б — последовательный вывод с регистром PISO


Их можно реализовать на обычных логических элементах, но более эффективное решение заключается в применении специализированных программируемых микросхем.


7.4. Методы управления вводом-выводом

Существуют три основных метода управления операциями ввода-вывода. Наиболее простой и очевидный метод заключается в том, чтобы разрешить ЦП управлять всеми операциями ввода-вывода. Этот метод, называемый программным вводом-выводом (или вводом-выводом с опросом), обеспечивает ЦП полное управление ситуацией, но оказывается наименее гибким и довольно медленным. По существу, ЦП периодически опрашивает каждое периферийное устройство (через соответствующую схему ввода-вывода), не требует ли оно обслуживания. Если запрос имеется, ЦП выполняет необходимую процедуру обслуживания. Когда воспринят запрос на обслуживание, все запросы от других периферийных устройств игнорируются; эти устройства должны ожидать до тех пор, пока ЦП не освободится для обработки их запроса на обслуживание.

Более удобный, но и более сложный метод заключается в том, чтобы разрешить периферийным устройствам прерывать обычную работу ЦП. При наличии сигнала прерывания и с учетом состояния своего флажка прерывания ЦП должен приостановить текущую программу (сохранив в стеке все важные параметры и адрес возврата), а затем выполнить необходимую процедуру обслуживания.

Прерывания можно схемно упорядочить по приоритетам так, чтобы самое важное периферийное устройство обслуживалось в первую очередь. В качестве примера рассмотрим тормозную систему автомобиля. ЦП должен отреагировать на отказ тормозов и выдать об этом предупреждение независимо от других одновременно происходящих событий.

Согласно третьему, самому сложному методу управления вводом-выводом внешним устройствам обеспечивается полный доступ к пространству памяти системы без всякого участия ЦП в передачах данных. Такой метод называется прямым доступом к памяти (ПДП) и оказывается очень эффективным. Данные можно передавать с исключительно высокой скоростью (так как вмешательства ЦП не требуется), поэтому ПДП используется, например, для передач данных в накопитель на твердом диске или из него. В простых управляющих применениях ПДП не требуется, но о нем нужно знать. Упрощенные структурные схемы всех методов управления вводом-выводом показаны на рис. 7.5.



Рис. 7.5.Основные методы управления вводом-выводом:

>а — программируемый (с опросом); б — по прерыванию; в — прямой


7.5. Микросхемы параллельного ввода-вывода

После обзора основных принципов ввода-вывода в микропроцессорных системах обратимся к распространенным программируемым микросхемам ввода-вывода.

Микросхемы параллельного ввода-вывода имеют множество фирменных названий, но их внутренняя архитектура и принципы действия удивительно похожи и различаются только в некоторых деталях. Наиболее известны следующие микросхемы:

6520 — периферийный интерфейсный адаптер (PIA);

6521 — периферийный интерфейсный адаптер (PIA), аналогичен 6520;

6522 — универсальный интерфейсный адаптер (VIA);

6820 — периферийный интерфейсный адаптер (PIA), эквивалент 6520;

6821 — периферийный интерфейсный адаптер (PIA), эквивалент 6521;

8255 — программируемый параллельный интерфейс (PPI);

Z80-PIO — программируемый ввод-вывод (РIO).

Как следует из приведенных названий, программируемые микросхемы параллельного ввода-вывода допускают программное задание одного из нескольких режимов:

1) все восемь линий являются входами;

2) все восемь линий являются выходами;

3) линии отдельно программируются как входные или выходные.

Кроме того, обычно предусматриваются дополнительные линии для квитирования. Этот термин характеризует процесс обмена управляющими сигналами между микрокомпьютером и периферийным устройством.

Обозначения линий портов и их функции в разных микросхемах также различны, но и здесь наблюдается определенное единообразие. Большинство указанных выше микросхем обладают следующими линиями (рис. 7.6):



доступ к памяти



Рис. 7.6.Внутренние регистры типичной программируемой микросхемы параллельного ввода-вывода.


РА0—РА7 — линии ввода-вывода порта А. Первая линия соответствует младшему биту, а вторая — старшему;

СА1—СА2 — линии квитирования для порта А; СА1 — это вход прерывания, а СА2 можно использовать и как вход прерывания, и как выход управления периферийным устройством;

РВ0—РВ7 — линии ввода-вывода порта В;

СВ1—СВ2 — линии квитирования для порта В; их функции аналогичны линиям СА1—СА2.

Электрические характеристики портов ввода-вывода разнообразны, но все сигналы обязательно ТТЛ-совместимы. Выходные линии портов (обычно группы В) нескольких программируемых микросхем параллельного ввода-вывода допускают непосредственное подключение к базе обычного или составного (схема Дарлингтона) транзистора. Следовательно, такую микросхему можно использовать в качестве драйвера реле или лампы. К выходным линиям порта иногда подключают высоковольтные драйверы с открытым коллектором.

На рис. 7.7 показана разводка контактов нескольких программируемых микросхем параллельного ввода-вывода.


Рекомендуем почитать
Российские деятели украинского происхождения

В Справочнике приведены краткие биографии около 1400 российских деятелей украинского происхождения, внёсших свой вклад в развитие России. В нём помещены статьи о государственных, политических, общественных и церковных деятелях, революционерах, декабристах, полководцах, флотоводцах и военачальниках, героях войн, космонавтах, писателях, художниках, скульпторах, архитекторах, артистах театра и кино, режиссёрах, композиторах, искусствоведах, спортсменах, учёных, создателях новых технологий и техники.             Справочник через биографии деятелей освещает историю Украины и России за период с 1654 г.


Германские пехотные противотанковые средства ближнего боя

В брошюре даны описания и способы применения пехотных противотанковых средств немецкой армии, захваченных нашими войсками. Брошюра поможет нашим бойцам и командирам научиться применять эти средства против танков противника. Настоящее пособие составлено инженер-полковником Клюевым при участии инженер-полковника Панкратьева.


Монеты Китая первой половины XX века. Часть 1.

В книге в занимательной форме описывается история чеканки китайских монет с изображением политических деятелей начиная с первых лет революции до прихода к власти коммунистов. В приложении даны советы и рекомендации по переводу надписей на китайских монетах, таблицы наиболее часто встречающихся на монетах иероглифов и примеры их чтения. Книга снабжена большим количеством иллюстраций.


713 секретов производственных технологий

Форматирование файла не завершено (Stribog).Эти не только древние, но и интересные рецепты не потеряли актуальности и в нынешнее время. Правда, хочу заметить, что не все из них безопасны. Особенно те, где используется ртуть и соли тяжелых металлов (в частности это касается раздела «Парфюмерия»). Так что думайте Сами.С уважением, Сергей Каштанов.


Противотанковая мина ТМ-72 и минный взрыватель МВН-72

Руководство предназначается для изучения тактико-технических характеристик, устройства принципа действия, правил применения, хранения и транспортировки противотанковой мины ТМ-72 и минного взрывателя МВН-72.


Учимся читать в три раза быстрее за 20 минут - Лайфхакер

rufb2edit 0.0.908 сен 2015http://lifehacker.ru/2015/01/22/chitat-v-3-raza-bystree/web2fb2_201509080815_87756238791.0Учимся читать в три раза быстрее за 20 минут - ЛайфхакерИя Зорина 22 января 2015Учимся читать в три раза быстрее за 20 минутУмение быстро читать освобождает кучу свободного времени. Только представьте, вы можете в три раза быстрее справляться со всей литературой — технической, профессиональной или художественной. А теперь приятная новость: в отличие от большинства навыков, которые нужно осваивать постепенно, скорочтение доступно вам уже через 20 минут тренировки.