5.8. Пристій вводу – виводу (пвв).

Пристрій вводу–виводу забезпечує при виконанні програми взаємозв’язку між МП і зовнішніми по відношенню до МП пристроями, тобто, відповідає за необхідні зовнішні дані. ПВВ в літературі часто називають зовнішніми чи периферійними пристроями. Периферійні пристрої (ПП) не мають безпосереднього контакту з системними шинами (адреси та даних) МП і підключаються до спеціальних регістрів, які використовуються для тимчасового зберігання бінарної інформації. Ці регістри знаходяться або в самому МП (н., однокристальні ЕОМ серії КР1816 ВЕ51) і являють собою буферні регістри вводу/виводу, до яких можна звернутись програмно і які називають портами, або у вигляді зовнішньої ВІС, її ще називають інтерфейсна ВІС. І буферні регістри з програмним доступом і інтерфейсні ВІС підключаються до системних шин МП та в залежності від напрямку передачі інформації називаються портами вводу або портами виводу. Кожний такий порт має свою адресу.

Використання портів є ефективним для керування відносно простим переферійним пристроєм, який виконує тільки декілька операцій. В цьому випадку керування ПП здійснюється через порт командою, наприклад, вводу:

In 07н; ввести в акумулятор дані із порту 7;

або виводу: ОUT 03H; вивести дані із акумулятора в порт 3.

Складні МПС вміщують і складі периферійні пристрої, які виконують велику кількість різних операцій і для виконання яких недостатньо тільки операцій вводу/виводу. В цьому випадку використовуються периферійні програмуємі адаптери (ППА). В склад ППА входить регістр керування і мікропроцесор здійснює через нього програмне керування периферійним пристроєм, використовуючи керуючі слова, які не тільки визначають режим роботи ППА, але і присвоюють спеціальні модифікатори команді вводу/виводу.

Для побудови МПС з пристроями послідовної передачі даних використовується спеціалізована ВІС, що має назву програмуємий адаптер зв’язку (ПАЗ), яка теж побудована на принципі програмного задання функцій, що виконуються. і може використовуватись як в ланцюгах асинхронного зв’язку (без імпульсу синхронізації), так і синхронного (з режимом стробування). Всі дані, які неохідні або характеризують периферійне обладнання, а також режим роботи інтефейсу, розміщуються в ПАЗ програмним шляхом з використанням стандартних команд мікропроцесора та керючих слів. ПАЗ, як правило, забезпечує повний дуплексний режим передачі даних, детектування фальстартових посилок, може використовувати різні способи надання стопових біт, перевірку помилок по парності або помилку у форматі.

Для організації зв’язку між окремими пристроями і модулями, як в самому МП, так і для периферійних пристроїв, використовується магістрально - модульний принцип, який означає, що для зв’язку використовуються загальні (колективні) шини, до яких мають доступ всі модулі. Але доступ кожного модуля до шини задається програмно (командою), що забезпечеє обмін інформацією тільки між двома модулями і тільки в певний час виконання команди.

Поняття шинних драйверів.

Д ля забезпечення магістрально-модульного принципу зв’язку використовуються спеціальні магістральні підсилювачі – шинні драйвери (Bus Driver), які дозволяють передавати інформацію як прямому , так і в зворотному напрямках, а також мають ще один – третій Z стан – відключення від навантаження, або кажуть, високоімпедансний стан (стан великого опору). Цей принцип побудови схем, які від’єднуються від навантаження використовується і в шинному буфері даних самого МП, для зміни напрямку передачі інформації, так і в портах вводу – виводу МПС, в цьому випадку вони виконуються як окремі мікросхеми і входять до складу МП серії.

Розглянемо типову схему 8-ми розрядного буферного підсилювача з трьома станами Рис.5.3

Рис.5.3 вихідного сигналу ( серія 555АП6), яка дозволяє

шляхом монтажного “ИЛИ”(“АБО”)

під’єднувати до однієї шини (DB0…DB7) декілька джерел сигналів (рис.5.3). Одноіменні розряди двонаправленої системної шини (DB0…DB7) від різних пристроїв (джерел, драйверів) повинні об’єднуватись за схемою ИЛИ і тому вентильні схеми (зображені на рис. у вигляді трикутників) виконуються або з Z-станом, або з відкритим колектором. З цієї причини всі дравери інших пристроїв повинні мати аналогічні виходи.

Крім цього вентильні схеми виконують одночасно порозрядно логічну функцію И(&) між дозволяючими сигналами та сигналами , що передаються. Сигнал Т (T – transmit – передавати) задає напрям передачі даних. Якщо Т=1, то дані із МП (DA0…DA7) передаються на зовнішню системну шину (DB0…DB7), а якщо Т=0, то -навпаки. Якщо інверсний сигнал ОЕ=0, то дозволяється передача інформації в будь-якому із напрямів, які задає сигнал Т. Якщо сигнал ОЕ =1 , то всі вентилі знаходіться в стані Z (високоімпедансний стан) і схема від’єднана від загальної системної шини.