Пример программно-аппаратной организации интерфейса в МПС. (УМК-580)

Рассмотрим взаимодействие микропроцессора с дисплеем и клавиатурой в УМК-580. Упрощенная структурная схема УМК-580 представленная на рис. 4. Учебный микропроцессорный комплект УМК-580 в своем составе наравне с микропроцессором КР580ВМ80А имеет БИС параллельного программируемого интерфейса КР580ВВ55, которая обеспечивает в УМК связь микропроцессора с внешними по отношению к нему устройствами: дисплеем и клавиатурой.

Рис.4 Упрощенная структурная схема УМК-580

В УМК для БИС КР580ВВ55 параллельного интерфейса аппаратно присвоенные следующие адреса:

1. Порт А-адреса F8h.

2. Порт В-адреса F9h.

3. Порт С-адреса FAh.

4. Порт управления (DO-D7)-адрес FBh.

5.

Режим работы каждого из каналов программируемого параллельного интерфейса (ППИ) программируется с помощью управляющего слова (УС). Управляющее слово может задать один из трех режимов работы:

Основной (программмный) режим ввода-вывода (режим 0).

Стробуемый (с подтверждением) ввод или вывод (режим 1).

Режим стробируемой двунаправленой передачи (режим 2).

Канал А может работать в любом из трех режимов.

Канал В - в режимах 0 и 1.

Разряди канала С могут быть использованный для передачи данных только в режиме 0, а в других режимах он служит для передачи управляющих сигналов, сопровождающих процесс обмена по каналам А и В (т.е. играет роль регистра состояния - управления).

Для функционирования БИС параллельного интерфейса ее необходимо инищиализировать, т.е. задать ей необходимый режим работы. Режим работы задается словом управления. Одним управляющим словом можно установить разные режимы работы для каждого из каналов А, В, С. Формат управляющего слова приведен на рис. 2.

Разряд D7 управляющего слова определяет:

- или установку режимов работы каналов (когда он равнен 1);

- или работу ППИ в режиме сброса/установки отдельных разрядов канала С (когда он равнен 0).

Управляющее слово записывается в регистры управляющего слова через порты управления ППИ по адресу FBh.

В нашем случае в УМК-580 БИС KP580BB55 настраивается таким образом:

- для всех каналов - режим 0;

- направление передачи данных:

> канал А - вывод;

> канал У - вывод;

> канал С - ввод.

Для такой настройки в БИС параллельного интерфейса необходимо загрузить следующее управляющее слово:

1000 100 lb = 89h по адресу FBh.

После включения питания, эту операцию проводит системная программа «Монитор», зашитая в ПЗУ УМК-580.

Проводя анализ схемы подключения интерфейса к дисплею и клавиатуре, можно заметить, что канал А (адрес F8h) подключенн одновременно к обеим этим устройствам. Это объясняется тем, что оба устройства работают в режиме динамического сканирования, а канал А его обеспечивает.

Рассмотрим организацию функционирования дисплея и клавиатуры.

ДИСПЛЕЙ представляет собой шестиразрядний индикатор, реализованный на восьмисегментных матрицах (семь сегментов знака и точка). Каждый сегмент такой матрицы является светодиодом.

Известно, что глаз человека обладает инерционностью зрения и не может заметить мерцаний изображения, если частота мерцаний превышает 16-100 Гц (в зависимости от яркости). Это широко используется во многих электронных устройствах, например, в телевизорах. Этоже свойство глаза положено в основу режима динамической индикации, реализованной в УМК-580 (а также во многих микрокалькуляторах). На каждый из шести индикаторов выводятся с частотой больше чем 30 С Гц символы, которые необходимо отобразить. Время свечения каждого индикатора незначительный, так как в следующий момент времени начинается высвечывание символа на очередном индикаторе, и так беспрерывно повторяется по кругу. За счет инерционности зрения наблюдается кажущееся оператору беспрерывное свечение символов на всех индикаторах. Для того чтобы высвечивался нужный символ, каждый индикатор должен быть соответствующим образом запитан. Для свечения тех или других сегментов индикатора, по ним необходимо пропустить ток. Канал А БИС интерфейса подает питание на катод каждого индикатора, готовя его сегменты к работе. Для того чтобы запитать 1 индикатор, необходимо в канал А подать единицу в нулевой разряд, т.е. загрузить код Olh. Для запитки 2-го индикатора - код 02h, 3-го - 04h, 4-го - 08h, 5-го - 10, 6-го-20h, дальше снова код 0-го индикатора. Такой процесс называется сканированием.

Как видно из приведенного выше описания, в порт А фактически выставляется адрес индикатора, на которую в дальнейшем будут выводиться данные.

Представим адреса индикаторов, которые выводятся в порт А (адрес F8h) в виде таблицы:

1. Индикатор №1 адрес 0000 0001b или 0lh.

2. Индикатор №2 адрес 0000 0010b или 02h.

3. Индикатор №3 адрес 0000 0100b или 04г.

4. Индикатор №4 адрес 0000 1000b или 08h.

5. Индикатор №5 адрес 0001 0000b или 10h.

6. Индикатор №6 адрес 0010 0000b или 20h.

Нумерация индикаторов идет слева направо. Синхронно с адресацией очередного индикатора необходимо подать соответствующий этому индикатора код символа на аноды светодиодов (сегменты), обеспечивая зажигание соответствующих сегментов.

Аноды индикаторов заживлюються в соответствии с данными, что приходят с

канала В (адрес F9h). Схема нумерации сегментов индикатора приведена на рис.2.

Так, для высвечивания цифры «2» необходимо подать код

0 1 0 1 1 0 1 lb = 5Вh.

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Рис. 2. Схема нумерации сегментов индикатора

Сегменты индикаторов имеют следующие коды (которые выводятся в порт В):

1. Сегмент D0 код 0000 0001b или 0lh.

2. Сегмент D1 код 0000 0010b или 02h.

3. Сегмент D2 код 0000 0100b или 04h.

4. Сегмент D3 код 0000 1000b или 08h.

5. Сегмент D4 код 0001 0000b или 10h.

6. Сегмент D5 код 0010 0000b или 20h.

7. Сегмент D6 код 0100 0000b или 40h

8. Сегмент D7 код 1000 0000b или 80h.

Для включения нескольких сегментов индикатора одновременно, необходимо логически сложить (операция ИЛИ) коды сегментов и вывести в порт В лигическое ИЛИ кодов сегментов.

Одноименные сегменты всех кодов соединены вместе, поэтому, во избежание одновременного свечения нескольких одноименных сегментов на ряде индикаторов, необходимо следить за тем, чтобы программа не допускала одновременную адресацию больше чем одного индикатора. Кроме того, надо помнить, что на очередном шаге сканирования сначала необходимо снять код символа из канала В, а потом адресовать следующий индикатор, иначе на следующем индикаторе высветится символ, который выводился на предыдущем индикаторе.

Сбрасывание (гашение) индикатора осуществляется выводом в порт В кода 00h.

Схема динамической индикации позволяет значительно сокращать аппаратные затраты на индикатор. Так, в данной схеме были бы нужны шесть восьмиразрядных портов для высвечивания всех сегментов шести индикаторов, если бы не была применена схема динамической индикации.

КЛАВИАТУРА - кнопочное устройство ввода информации в МПС. Она представляет собой набор кнопок, установленных на пересечении проводников двух шин:

- шины канала А (с 0 по 5 разряды);

- шина канала С(2,4,5 и 6 разряды).

Канал С работает на ввод данных. Соответствие клавш клавиатуры разрядам каналов А и С видно из рис. 1. Поскольку канал А осуществляет сканирование, необходимое дисплею, то синхронно с дисплеем осуществляется и сканирование клавиатуры.

Необходимо отметить, что в УМК-580 реализованно интерфейсное устройство с изолированной шиной (т.е. обращение к внешнему устройству осуществляется командами IN и OUT а не как к ячейкам памяти).

Адреса внешних устройств, которые лежат в пределах F8h - FBh, дешифруются с помощью двух микросхем дешифраторов К155ИД4 формирующих сигнал #CS. Он активизирует БИС КР580ВВ55. Непосредственное обращение к каналам А, В, С и регистра управления осуществляется по линиям А0 и А1 шины адреса, заведенных непосредственно на БИС.

Разрабатывая программы для изучения интерфейса, надо помнить, что эти программы должны записываться начиная с адреса 0800h, определенного для программ пользователя.

Дата добавления: 2014-01-20