Запись из процессора в устройство

На шине данных устанавливаются данные. На устройство ввода/вывода не поступает сигнал тактового генератора. Для того чтобы регистр устройства записал информацию, на шине управления есть сигнал WR (запись) и когда приходит передний фронт отрицательного сигнала происходит запись состояния шины данных в устройство ввода/вывода. Все процессы происходят в соответствии с тактами тактового генератора. Снимаются сигналы WR, и шины адреса и данных снова переходят в нейтральное состояние.

Время установки адреса

Чтение устройством из процессора

RD и WR – разные сигналы на шину управления.

Процессор устанавливает адрес устройства, затем устанавливается импульс, по заднему фронту происходит запись данных в регистр процессора и на шину данных выставляются данные.

Шина адреса (ША) и шина данных (ШД) двунаправленные (из устройства в процессор). В шине адреса есть прямой доступ к памяти.

При совпадении адресов с установленными на шине данных, устройство обменивается этими данными с процессором. Все остальные устройства находятся в третьем состоянии.

Процесс чтения начинается с установки адреса управления, откуда процессор будет считывать данные. На шине управления, сигнал RD, формируется импульс чтения. По переднему фронту импульса чтения из которого процессор считывает данные, устройство выставляет на шину данных байт данных, которое по следующему такту, по заднему фронту записываются в регистр процессора. Снимаются комбинации адреса и данных. Все устройства переходят в нейтральное состояние.

Для пересылки массивов данных из одной адресной области в другую для увеличения производительности системы используется контроллер прямого заступа к памяти, который производит операции чтения записи из памяти по шинам, без участия процессора. Процессор настраивает его, задает начальные адреса, откуда взять данные и куда их переписать и сколько байт данных переписываем в массиве. Производительность увеличивается за счет того, что счет количеству перегоняемых байтов производится внутренним электронным счетчиком в составе контроллера прямого доступа к памяти за 1 такт.

Построение информационно – вычислительных систем для научных исследований

Устройство ввода: аналоговые цифровые преобразователи (АЦП)

Устройство вывода: цифро – аналоговые преобразователи (ЦАП).

Датчик состоит из преобразователя, преобразующего физическое воздействие в электрический сигнал. Преобразователь подключен к схеме обработки электрического сигнала. Схема обработки преобразует электрический сигнал в выходной калиброванный сигнал.

Например: измеритель температуры, в нем в качестве преобразователя используется навитая спиралью проволока, сопротивление которой изменяется от температуры. Схема обработки преобразует изменяемые сопротивления в ток либо напряжения (калиброванные).

Существуют промышленные стандарты: Iвых в измеряемом диапазоне должен изменяться 4…20 мА или 0…10 мА, напряжение 0…10 В/0…5 В.

Аналоговый сигнал с датчик поступает в АЦП, который преобразует напряжение с выхода датчика в цифровой код. Если выходной сигнал датчика токовый, то для преобразования тока в напряжение ставится резистор (сопротивление, см. закон Ома). Цифровой код (n разрядов) с выхода АЦП через интерфейс поступает в ПК или ВУ. ВУ применяется в промышленных системах и запрограммирован для решения одной конкретной задачи.

Из ПК (ВУ) по интерфейсу управляющий код поступает на АЦП, который преобразует цифровой код в Uвых, которое поступает на регулятор создающий воздействие, пропорциональное входному напряжению, на контролируемую среду.

В общем виде АЦП и ЦАП представляют собой устройство ввода (АЦП) или вывода (ЦАП) и могут быть устройствами различного типа (например счетчик импульсов).