2.3.3 Организация ввода/вывода информации. Архитектура процессора содержит 27 резидентных линий ввода-вывода, организованных в три 8-разрядных порта bus, p1, p2

Порт BUS - шина адреса/данных. В нем применяется буфер с тремя состояниями. Поэтому невозможно одновременное смешивание ввода и вывода между его разрядами. Вывод в порт фиксируется до следующего вывода, но после выполнения команд, требующих использования порта данных, старые данные разрушаются. В некоторых процессорах BUS выполнен как и порты P1 и P2. Тогда он обозначается P0 и работа с ним ведется также, как с P1 и P2.

Порты P1 и P2 имеют одинаковую структурную схему и могут быть запрограммированы либо на ввод, либо на вывод данных.

Для выполнения ввода необходимо линию ввода установить в "1", так как при вводе происходит маскирование вводимых данных данными выведенными в порт раньше. В процессоре есть команды установки и сброса линий порта по маске. В некоторых случаях младшие 4 линии порта P2 могут использоваться как часть шины адреса.

Порты P4, P5, P6, P7 4-разрядные - являются расширением пространства ввода-вывода, реализуемым внешними средствами. В процессоре есть ряд команд доступа к этим портам.

2.3.4 Устройство управления. Устройство управления МК совместно с логической схемой переходов в каждом цикле команды формирует последовательность сигналов, управляющих функциями всех блоков МК и системой их взаимосвязи. Рассмотрение МК и особенностей реализации тех или иных процедур удобно выполнить путем анализа работы отдельных блоков МК в различных режимах его работы.

Опорную частоту синхронизации определяет или кварцевый резонатор, подключаемый к выводам ХTAL1 и ХTAL2, или LC-цепь. ХTAL1 является входом, а ХTAL2 - выходом генератора, способного работать в диапазоне частот от 1 до 6 МГц. На вход XTAL1 может подаваться сигнал от источника внешней синхронизации. В состав генератора МК входят два счетчика с модулями пересчета 3 и 5. Первый используется для формирования сигнала системной синхронизации СС (0.5 мкс). Этот же сигнал поступает на счетчик машинных циклов, на выходе которого через каждые пять сигналов синхронизации формируется сигнал ALE (2.5 мкс), идентифицирующий машинный цикл и используемым в расширенных МК-системах для стробирования адреса внешней памяти.

В обслуживаемых МК-системах для инициализации используется кнопка СБРОС, которая заземляет соответствующий вход МК. В необслуживаемых МК-системах, к входу RST подсоединяется конденсатор емкостью 1 мкФ, что обеспечивает подачу сигнала близкого к потенциалу земли, длительностью не менее 50 мкс после того, как напряжение электропитания устанавливается. Сигнал RST производит следующие действия: сбрасывает счетчик команд и указатель стека; устанавливает порт BUS в высокоимпедансное состояние, а порты Р1 и Р2 - на режим ввода; выбирает банк регистров 0 и банк памяти 0; запрещает прерывания; останавливает таймер и выдачу синхросигнала на вывод Т0; сбрасывает флаг переполнения таймера TF и флаги пользователя F0 и F1.

Логическая схема условных переходов МК позволяет программе проверять не только признаки, но и условия, внешние по отношению к МК. По командам условного перехода в случае удовлетворения проверяемого условия в счетчике команд (биты 0-7) из второго байта команды загружается адрес перехода. Логика переходов МК оперирует с набором условий, перечисляемых в таблице 2.

Таблица 2 – Условия переходов по программе

Устройство	Условие перехода инверсное	Условие перехода прямое
Аккумулятор	Не все нули	Все нули
Выбранный бит аккумулятора	-	1
Флаг переноса С	0	1
Флаги пользователя F0 и F1	-	1
Флаг переполнения таймера TF	-	1
Тестовые выходы (Т0, Т1)	0	1
Вход запроса прерывания ЗПР	0	-

Режим прерывания. Линия запроса прерывания от внешнего источника INT проверяется каждый машинный цикл во время действия сигнала ALE, но передача управления ячейке 3, где расположена команда JMP, выполняется только по завершению цикла команды. При обработке прерывания, как и при вызове подпрограммы, содержимое счетчика команд и старшей тетрады ССП сохраняется в стеке. Ко входу INT микроконтроллера через монтажное ИЛИ от схемы с открытым коллектором могут быть подключены несколько источников прерывания. После распознавания прерывания все последующие запросы прерывания игнорируются до тех пор, пока по команде возврат RETR вновь будет разрешена работа логики прерываний. Режим прерываний может быть запрещен или разрешен программам по командам DISI и ЕNI. Сигнал ЗПР должен быть снят внешним устройством перед окончанием подпрограммы обслуживания, то есть до исполнения команды RETR. В том случае, если внешнее устройство не сбрасывает свой флаг запроса прерываний при обращении МК к его буферному регистру, одна из выходных линий МК используется подпрограммой обслуживания прерывания для сброса этого флага во внешнем устройстве. Так как вход INT может быть проверен по команде условного перехода JNI, то при запрещенном режиме вход INT может быть использован в качестве дополнительного тестирующего входа подобноТ0 и Т1.

При необходимости в МК можно создать двухуровневую систему прерываний. Для этого надо разрешим прерывания от таймера, загрузить в него число FFH и перевести в режим подсчета внешних событий, фиксируемых на входе Т1. Переход сигнала на входе Т1 из состояния 1 в состояние 0 приведет к прерыванию по вектору в ячейке 7. В случае одновременного запроса прерываний от внешнего источника и запроса от флага переполнения таймера приоритет остается за источником, воздействующим на вход INT. При входе в подпрограммы обслуживания прерывании старший бит счетчика команд СК11 принудительно устанавливается в нуль. Следовательно, вся процедура обработки прерывания должна быть размещена в банке памяти 0.

Таймер/счетчик. Внутренний 8-битный двоичный суммирующий счетчик может быть использован для формирования временные задержек и для подсчета внешних событий. Содержимое таймера/счетчика (Т/С) можно прочитать (MOV А, Т) или изменить (МOV T, A). Две команды STRT Т и STRT CNT настраивают и запускают таймер/счетчик в режиме таймера или в режиме счетчика событий соответственно. Остановить работу (но не сбросить содержимое) таймера/счетчика можно или командой STOP TCNT, или сигналом системного сброса RST. Из максимального состояния FFH таймер/счетчик переходит в начальное состояние 00Н. При этом устанавливается в 1 флаг переполнения, который мо-жет вызывать прерывание, если оно разровнено командой EN TCNTI. Прерывание от таймера/счетчика может быть запрещено командой DIS TCNTI, но при этом флаг переполнения может быть опрошен по команде условного перехода JTF, как и перевод к подпрограмме обработки прерывания по вектору с адресом 7, сбрасывает флаг переполнения таймера/счетчика.

В режиме таймера на вход таймера/счетчика через делитель частоты на 32 поступают основные синхросигналы машинного цикла ALE (400 КГц), и счетчик увеличивает свое состояние на 1 через каждые 80 мкс (12,5 КГц). Путем программной установки таймера/ счетчика в исходное состояние и анализа флага переполнения могут быть реализованы различные временные задержки, лежащие в диапазоне ото 80 мкс до 20,48 мс. Временные задержки, превышающие по длительности 20 мс (256 состояний счетчика), могут быть получены накоплением переполнений в рабочем регистре под управлением программы.

В режиме счетчика событий внутренний счетчик увеличивает свое состояние на 1 каждый раз, когда сигнал на входе Т1 переходит из состояния 1 в состояние 0. Минимально возможное время между двумя входными сигналами равно 7.5 мкс (3 машинных цикла при использовании резонатора 6 МГц). Минимальная длительность единичного сигнала на входе Т1 составляет 0,5 мкс.