[irt.od.ua]КонспектАПСПК / КонспектАПСПК

Формирование циклов записи и чтения в стандарте EPP

Стандарт EPP имеет расширенный набор регистров согласно таблице 14.4.

				Таблица 14.4.
Имя регистра	Смещение	Режим	R/W	Описание
SPP Data	+0	SPP/EPP	W	Регистр данных стандартного порта
SPP Status	+1	SPP/EPP	R	Регистр состояния стандартного порта
SPP Control	+2	SPP/EPP	W	Регистр управления
EPP Address Port	+3	EPP	R/W	Регистр адреса EPP
EPP Data Port	+4	EPP	R/W	Регистр данных EPP
Not Defined	+5…+7	EPP	N/A	Для 16-32-битных операций В/В

Во второй колонке таблицы дано смещение относительно базового адреса. Для порта LPT1 базовым адресом является BASE=3F8h, для LPT2 – BASE=2F8h. Порт включения режима EPP – BASE+402h.

Диаграммы сигналов в режиме EPP.

Диаграммы сигналов записи и чтения приведены на рис. 14.1.и рис. 14.2.

Рис. 14.1. Цикл записи данных EPP

Рис. 14.2. Цикл чтения данных EPP

Цикл записи состоит из следующих фаз (рис.14.1).

1.Программа выполняет цикл записи (IOWR#) в порт +4 (EPP Data Port).

2.Адаптер устанавливает низкий уровень сигнала WRITE# и данные помещаются на выходную шину LPT-порта.

61

3.При низком уровне WAIT# устанавливается строб данных.

4.Порт ждет подтверждения от ПУ (перевод WAIT в высокий уровень).

5.Снимается строб данных и внешний EPP-цикл завершается.

6.Заканчивается процессорный цикл ввода/вывода.

7.ПУ устанавливает низкий уровень WAIT, ожидая следующий цикл. Примером подключения цифрового устройства к параллельному порту

является программатор МС Flash-памяти (Радио, №10, 2000г.).

Контрольные вопросы

1.Какие интерфейсы Вам известны? Дайте их сравнительные характеристики.

2.В чем ценность параллельного порта для разработчика радиоаппаратуры?

3.Назовите области применения параллельного интерфейса LPT?

4.Каковы особенности режимов SPP, EPP и ECP?

5.Принципы работы режима EPP по диаграммам сигналов.

6.Какой интерфейс быстрее: параллельный или последовательный?

62

Лекция 15. Последовательные интерфейсы

15.1. Последовательный интерфейс (COM)

Последовательный интерфейс (COM-порт или RS232) изначально предназначался для модемного соединения. Однако первым устройством стал манипулятор мышь. Интерфейс предназначен для медленного (менее 10 КБ/с) соединения на значительное расстояние (более 50 м).

Диаграммы сигналов представлены на рис.14.1.,

Рис. 15.1.

а в таблице 15.1. даны назначения контактов разъемов последовательного интерфейса.

Главный элемент последовательного интерфейса — микросхема 8250 для

старых и 16450 UART (Universal Asynchron Receiver Transmitter) для новых плат контроллеров. Контроллер на базе чипа 8250 обеспечивает максимальную скорость передачи данных 9600 бод, а чип 16450 — до 115200 бод.

			Таблица 15.1.
№конт. Обозначение сигнала		Вход/ выход	Наименование
1	DCD (Data Carrier Detect)	Вход	Обнаружение несущей
2	RXD (Recive Data)	Вход	Принимаемые данные
3	TXD (Transmit Data)	Выход	Передаваемые данные
4	DTP (Data Terminal Ready)	Выход	Готовность оконечного устройства
5	GND (Ground)	Корпус	Сигнальная земля
6	DSR (Data Set Ready)	Вход	Готовность модема
7	RTS (Request To Send)	Выход	Запрос передачи
8	CTS (Clear To Send)	Вход	Сброс для передачи
9	RI (Ring Indicator)	Вход	Индикатор звонка

Принцип действия. В отличие от параллельной передачи данных, последовательная связь осуществляется побитно. Отдельные биты пересылаются (или принимаются) последовательно друг за другом, при этом возможен обмен данными в двух направлениях. Уровень напряжения последовательного интерфейса изменяется в пределах от —12 В до +12 В. Благодаря этому относительно высокому значению напряжения повышается помехоустойчивость, и данные могут передаваться без потерь по кабелю длиной 50 м и более. В асин-

63

хронном режиме, который используют PC (передаваемая команда состоит из стартового бита, 8 бит данных и одного стоп-бита), прием и передача данных осуществляются с одинаковой тактовой частотой.

Скорость передачи данных. Номинальная скорость передачи — это скорость передачи данных, определяемая количеством элементов двоичной информации, передаваемых за 1 с.

Эффективная (реальная) скорость — это скорость передачи с учетом необходимости передачи служебной информации (что уменьшает эффективную скорость по сравнению с номинальной) и сжатия данных (что увеличивает эффективную скорость).

Скорость передачи измеряется в бодах, названных в честь французского ученого Жана Мориса Эмиля Бодо. Иногда вместо бод употребляют обозначение bps (bit per second), или бит/с. Однако это немного разные вещи. Величина в бодах указывает количество передаваемых битов с учетом служебных битов (стартовые биты, стоп-биты и биты контроля четности). А величина, указанная в bps, подразумевает эффективную скорость передачи самих данных. Типичные значения скорости передачи данных через последовательный интерфейс для PC и периферийных устройств, таких как модемы, составляют 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 бод и выше.

Подключение. Если необходимо связать через последовательный интерфейс два PC, то используют так называемый кабель Null-Modem. Возможные схемы соединения двух PC через разъемы DB9 приведены на рис. 15.2. и рис. 15.3.

Рис. 15.2. Проводное соединение

Рис. 15.3. Оптическое соединение

64

Прерывания и адреса. СОМ-порты могут быть сконфигурированы различным образом. BIOS PC поддерживает до 4 последовательных интерфейсов. Стандартные значения адресов и IRQ для СОМ-портов приведены в таблице 15.2.

Таблица 15.2.

Порт	Базовый адрес	Линия прерывания
СОМ1	3F8h	IRQ 4
COM2	2F8h	IRQ 3
COM3	3E8h	IRQ 4
COM4	2E8h	IRQ 3

В настоящее время COM-порт вытесняется интерфейсом USB.

15.2. Интерфейс USB

Архитектура USB получила широкое распространение благодаря простоте технической реализации, гибкости подключения по технологии Plug & Play до 128 устройств и значительной скорости передачи (до 12 Мбит). На рис.

15.4. приведена схема подключения устройств к USB разъему, а в таблице 15.3. – наименование его контактов.

Рис. 15.4. Схема подключения USB

Таблица 15.3.

№ контакта	Наименование
1	VCC (+5V, 100mA)
2	- Data
3	+ Data
4	GND

При передаче данных в USB используется кодирование на основе циклических контрольных кодов CRC. Поэтому удается по двухпроводной линии осуществить одновременную безошибочную передачу данных между устройствами системы.

Взаимодействие устройств осуществляется на уровне Хоста, Хаба и Функции согласно рис. 15.5.

65

Хаб / функция

Хаб / функция

Хост-хаб

Клавиатура

Монитор

PC

Перо			Мышь		Динамик		Микрофон		Телефон
Функция			Функция		Функция	Функция		Функция
	Рис. 15.5. Пример подключения устройств USB

Архитектура USB определяет четыре базовых типа передачи данных: управляющие передачи, сплошные передачи, прерывания и изохронные передачи. Предусмотрена внутренняя буферизация (кэширование) всех устройств.

Радиоинтерфейс BlueTooth

Предназначен для беспроводного соединения компонентов компьютерной системы и имеет следующие характеристики.

•частота: 2.4 ГГц (ISM диапазон)

•дальность работы: до 100 м

•максимальная скорость передачи данных:

•асимметричный режим: 721/57.6 Кбит/сек

•симметричный режим: 432.6 Кбит/сек в обоих направлениях

•до трех голосовых каналов

•безопасность: аутентификация, шифрование с ключом 8..128 бит

•энергопотребление: порядка 30 мА (в режиме передачи)

Скорость передачи снижается при увеличении расстояния выше 10 метров.

Радиоинтерфейс Wi-Fi

Wi-Fi - Wireless Fidelity – беспроводная связь – технология сетевой связи без проводов. Существует ряд отраслевых стандарта для беспроводной передачи данных, определенных Инженерным институтом электротехники и радиоэлектроники (IEEE): 802.11b, 802.11g, 802.11a и др.

Сравнение стандартов беспроводной передачи данных дано в таблице

66

	Стандарт		802.11b			802.11g			802.11a
Количество используемых			3 не перекрываю-			3 не перекрываю-			8 не перекрываю-
радиоканалов			щихся			щихся			щихся
	Частотный диапазон		2.4 ГГц			2.4 ГГц			5 ГГц
Макс. скорость передачи			11 Мб/с			54 Мб/с			54 Мб/с
данных
	Примерная дальность дей-		30 м при 11 Мб/с			15 м при 54 Мб/с			12 м при 54 Мб/с
	ствия		100 м при 1 Мб/с			50 м при 11 Мб/с			100 м при 6 Мб/с

Реальная скорость передачи на порядок меньше.

Контрольные вопросы

1.Для каких целей предназначен последовательный порт RS-232?

2.Основные характеристики последовательного интерфейса RS-232.

3.Что такое USB интерфейса и каковы принципы его построения.

4.Почему фирма Intel предложила новый интерфейс USB вместо параллельного и последовательного портов?

5.Как устроена система устройств с USB портами.

6.Почему интерфейс BlueTooth получил широкое распространение?

7.Какой интерфейс быстрее: параллельный или последовательный?

67

Лекция 16. Внутренние шины стандарта PC

16.1. Шина ISA

Шина ISA (архитектура индустриального стандарта) является первым стандартом IBM PC. Разъем состоит из двух рядов А1-А31, B1-B31 и продолжения C1-C18, D1-D18. Контакты имеют следующее название и обозначение.

I/O CHCK# - ошибка канала ввода-вывода.

SD7...SD0, SD15...SD8 - шина данных. SD0 - младший разряд. I/O CHRDY# - готовность канала ввода-вывода. 0 – "не готов". AEN - разрешение адреса ПДП.

SА0...SА19, LА17...LА23 - шина адреса. SА0 - младший разряд. GND - общий провод.

RESET - сброс ЦП и других устройств компьютера в исходное состояние. + 5V, -5V, +12V, -12V - напряжение питания для МС на системной плате и

расширениях (до 100мА).

IRQ2...IRQ7, IRQ9...IRQ12,IRQ14,IRQ15 - линии запроса прерываний от адаптеров ввода-вывода.

DRQ0...DRQ3 и DRQ5...DRQ7 - линии запроса на обслуживание каналами ПДП.

0WS - в AT используется как сигнал "нулевого состояния ожидания". SMEMW#, MEMW#, SMEMR#, MEMR# – запись-чтение в память. SMEMW и SMEMR формируются только в случае записи данных в первый Мбайт памяти.

IOW#, IOR# – запись-чтение порта ввода-вывода.

DАCK0...DАCK3, DАCK5...DАCK7 - линии подтверждения захвата системной шины соответствующим каналом ПДП.

CLK - синхросигнал МП. В XT он равен OSC/3 = 4.77 Мгц, а в AT составляет 6..20 и более Мгц.

T/C - конец передачи данных ("окончание счета"). Прекращения обмена по активному в данный момент каналу ПДП.

BALE - строб адреса.

SBHE - разрешение передачи старшего байта данных.

MEM CS16# - сигнал формируется периферийными адаптерами как признак передачи двухбайтовых слов.

I/O CS16# - указание системе о переносе данных в виде двухбайтовых слов между процессором и периферийным портом.

MASTER# - этот сигнал используется совместно с DRQ-сигналом с целью получить контроль над системой для процессоров или контроллеров, расположенных на платах расширения, т.е. стать "хозяином".

68

16.2. Шина PCI

PCI (Peripheral Component Interconnect) local bus — шина соединения периферийных компонентов. Находясь под управлением центрального процессора, способна к автоконфигурированию (Plug & Play) и самостоятельной (локальной) пересылке данных между заданными устройствами. Принцип пересылки основан на «дружественном рукопожатии».

При частоте шины 33 МГц и разрядности 32 бит теоретическая максимальная скорость достигает 132 Мбайт/с.

Шина PCI все транзакции трактует как пакетные согласно рис.16.1

Рис. 16.1. Цикл обмена на шине PCI

Шина является синхронной — фиксация всех сигналов выполняется по положительному перепаду (фронту) сигнала CLK.

Слоты PCI с шагом 0,05 дюйма имеют два ряда по 62 контакта в 32-битном варианте и 2х94 – в 64-битном.

Контакты имеют следующее назначение:

AD[31:0] - Address/Data — мультиплексированная шина адреса/данных. С/ВЕ[3:0]# - Command/Byte Enable — команда/разрешение обращения к байтам. FRAME# - Кадр. Введением сигнала отмечается начало транзакции (фаза адреса). DEVSEL# - Device Select — устройство выбрано. IRDY# - Initiator Ready — готовность инициатора к обмену данными. TRDY# - Target Ready — готовность целевого устройства к обмену данными. STOP# - Запрос целевого устройства к инициатору на останов текущей транзакции. LOCK# - Используется для установки, обслуживания и освобождения захвата ресурса на PCI. REQ[3:0]# - Request — запрос от PCI-мастера на захват шины (для слотов 3:0). GNT[3:0]# - Grant — предоставление мастеру управления шиной. PAR - Parity

—общий бит паритета для линий AD[31:0] и С/ВЕ[3:0]. PERR# - ParityError

—сигнал об ошибке паритета. RST# - Reset — сброс всех регистров в начальное состояние. IDSEL# - Initialization Device Select — выбор устройства в цик-

69

лах конфигурационного считывания и записи. SERR - System Error — системная ошибка, активизируется любым устройством PCI и вызывает NMI. REQ64# - Request 64 bit — запрос на 64-битный обмен. АСК64# - Подтверждение 64-битного обмена. INTRA# INTRB# INTRC# INTRD# - Interrupt А, В, С, D — линии запросов прерывания. CLK - Clock — тактовая частота шины. M66EN - 66MHz_Enable — разрешение частоты синхронизации до 66 МГц. SDONE - Snoop Done — сигнал завершенности цикла слежения для текущей транзакции. SBO# - Snoop Backoff — попадание текущего обращения к памяти абонента шины в модифицированную строку кэша. TCK - Test Clock — синхронизация тестового интерфейса JTAG. TDI - Test Data Input — входные данные тестового интерфейса JTAG. TDO - Test Data Output — выходные данные тестового интерфейса JTAG. TMS - Test Mode Select — выбор режима для тестового интерфейса JTAG. TRST - Test Logic Reset — сброс тестовой логики.

На одной шине PCI может быть не более четырех устройств (слотов). Для подключения шины PCI к другим шинам применяются специальные аппаратные средства — мосты шины PCI (PCI Bridge). Главный мост (Host Bridge) используется для подключения PCI к системной шине (шине процессора или процессоров).

16.3. Интерфейс AGP

Фирма Intel на базе шины PCI 2.1 разработала стандарт подключения графических адаптеров — AGP (Accelerated Graphic Port — ускоренный графический порт). Этот порт представляет собой 32-разрядную шину с тактовой частотой 66 МГц «Ускоренность» порта обеспечивается следующими тремя факторами:

•Конвейеризацией операций обращения к памяти.

•множитель передачи данных х1, х2, х4, х8.

•Демультиплексированием шин адреса и данных.

Максимальная пропускная способность шины – 4байта*66МГц*8=2ГБ/с. Разъем содержит два ряда по 33 контакта.

Конвейеризацию обращений к памяти иллюстрирует рис. 16.2., где сравниваются обращения к памяти PCI и AGP.

Рис. 16.2. Циклы обращения к памяти PCI и AGP

При не конвейеризированных обращениях PCI во время реакции памяти на

70