3.7. Организация обмена информацией и интерфейсы измерительных систем на основе мп и мк .

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для изучения темы следует воспользоваться рекомендуемой литературой /1, с.117-146/. При этом особое внимание необходимо уделить изучению методов и средств для организации обмена информацией в микропроцессорных измерительных системах, принципам организации и классификации интерфейсов. Необходимо рассмотреть и понять

организацию интерфейса последовательной связи в микропроцессорных системах, параллельный программируемый адаптер KP580BB55: структурная схема, подключение к МПС, режимы работы, формат управляющего слова.

Вначале необходимо начать с рассмотрения общих вопросов, касающихся ввода — вывода и чётко усвоить понятие ввод-вывод в МПС.

Вводом — выводом информации называют передачу данных между центральным процессором и основной памятью (ОЗУ, ПЗУ), с одной стороны, и внешними устройствами (накопители на гибких магнитных дисках, накопители на жестких магнитных дисках, печатающие устройства, дисплеи, АЦП, ЦАП и др.), с другой стороны.

Различают ввод — вывод программный, по прерываниям и с прямым доступом к памяти.

Программный ввод — вывод производится по инициативе программы. В этой целью в соответствующих местах программы включаются команды IN или OUT. Они выполняются немедленно, если обмен производится с так называемыми "всегда готовыми" внешними устройствами, такими, например, как индикатор на светодиодах. Однако в большинстве внешних устройств вследствие их невысокого быстродействия операции ввода — вывода не могут быть выполнены немедленно. Поэтому до выполнения операции ввода — вывода процессор вначале должен произвести проверку готовности соответствующих внешних устройств к вводу — выводу. Эта проверка производится по состоянию флажков готовности (READY) либо готовности/занятости (READY/BUSY). Сигнал READY=1 свидетельствует о готовности внеш­него устройства к обмену, и процессор производит запрограммированный обмен. При сигнале READY=0 процессор продолжает выполнять другие действия, производя периодически проверку значения сигнала READY. Проверки готовности будут продолжаться до тех пор, пока сигнал READY не примет значение 1, после чего будет произведен обмен.

Основным недостатком программного ввода — вывода, как видно из изложенного, являются большие потери времени на проверку готовности и ожидания. Однако программный ввод — вывод имеет и свои достоинства, заключающиеся в весьма простой реализации, не требующей дополнительных аппаратных средств.

Ввод — вывод по прерываниям производится по инициативе внешних устройств и осуществляется именно в те моменты времени, когда соответствующее внешнее устройство готово к передаче данных в микропроцессор либо к приему данных из микропроцессора. По мере готовности к передаче или приему данных внешнее устройство вырабатывает сигнал запроса прерывания, после получения которого процессор переходит к операциям ввода — вывода. Сама процедура обслуживания прерываний была описана в предыдущем разделе.

Достоинством ввода — вывода по прерываниям несомненно является более высокое быстродействие по сравнению с программным вводом — выводом. Однако это достигается за счет использования дополнительных ; аппаратных средств.

Ввод — вывод с прямым доступом к памяти используется, как правило, при передаче между основной и внешней памятью больших блоков данных, когда быстродействие процессора для передачи данных в режиме обычных прерываний оказывается недостаточным. Режим обмена с прямым доступом к памяти (ПДП) подробнее будет рассмотрен ниже.

Помимо указанных выше видов организации ввода — вывода различают также ввод — вывод с независимым пространством адресов и ; с общим пространством адресов с основной памятью.

Ввод — вывод в микропроцессоре KF580BM80A. Особенности организации и техники ввода — вывода рассмотрим на примере МП КР580ВМ80А, в котором эти вопросы имеют много общего с другими микропроцессорами.

Микропроцессор КР580ВМ80А имеет независимое пространство адресов, при этом адреса (или

номера) устройств ввода — вывода могут совпадать с адресами ячеек основной памяти. При обращениях к устройствам ввода — вывода адрес УВВ на шине адреса дублируется: значения А7—А0 повторяются в А15—А8. Таким образом, мы имеем 8-разрядный адрес при обращениях к УВВ. Это дает возможность присоединить к МП КР580ВМ80А 256 устройств ввода и 256 устройств вывода данных. Микропроцессор отличает обращения к устройствам ввода от обращений к устройствам вывода, а также от обмена с ячейками основной памяти путем формирования специальных управляющих сигналов при выполнении команды ввода IN и вывода OUT.

Обмен данными между микропроцессором и УВВ производится через аккумулятор.

Команды IN и OUT — двухбайтовые: первый байт содержит код операции, второй — адрес УВВ. Обе они выполняются за три машинных цикла: первый — выборка команды, второй — прием адреса УВВ, третий — непосредственный обмен УВВ с аккумулятором по адресу, указанному во втором байте команды.

Ввод — вывод с использованием контроллера прямого доступа к памяти. Обмен данными между основной и внешней памятью с использованием контроллера прямого доступа к памяти (КПДП) осуществляется в режиме предоставления магистрали (шин) внешнему устройству, осуществляю­щему такой обмен. При этом сам микропроцессор, предоставив свои шины внешнему устройству, приостанавливает вычисления до тех пор, пока не закончится процедура обмена. (Вычислительные операции внутри микропроцессора могут продолжаться только в том случае, если они не связаны с обращением к основной памяти, например, выполнение таких длинных операций, как умножение, деление и др.). Обмен данными между основной и внешней памятью с использованием КПДП может осущест­вляться либо по одному байту за одно отключение микропроцессора от шин, либо путем передачи целого блока данных, например данных одного или нескольких секторов гибкого магнитного диска. Чаще используется передача сразу блока данных.

Вопросы для самопроверки

1.Что называют вводом –выводом информации?

2.Как в микропроцессоре осуществляется ввод и вывод информации?

3.Как микропроцессор осуществляет связь с внешни­ми устройствами?

4.Перечислить основные типы вводов-выводов.

5. Организация программного ввода — вывода

6. Организация ввода — вывод по прерываниям

7. Ввод — вывод с прямым доступом к памяти

8. Ввод — вывод в микропроцессоре KF580BM80A.

9. Ввод — вывод с использованием контроллера прямого доступа к памяти.