Контроллеры внешних устройств

Структурная и функциональная организация контроллеров ВУ (ИК) в основном определяется:

* форматами данных и режимами работы конкретных ВУ;

* типом системного интерфейса микроЭВМ.

Влияние первого факта очевидно - нерационально было бы создавать ИК универсального типа, обеспечивающего подключение таких разных ВУ, как например, цифровых индикаторов и НГМД.

Наиболее перспективным оказался путь стандартизации набора информационых и управляющих сигналов, которыми обмениваются ИК и ВУ. Были разработаны ИК, обеспечивающие:

* связь с ВУ по стандартному параллельному (ИРПР) каналу передачи данных (ПД);

* связь с ВУ по стандартному последовательному (ИРПС) каналу ПД;

* преобразование “аналог - код” с заданной точностью;

* преобразование “код - аналог” в заданном диапазоне изменения аналоговых величин.

Второй фактор влияет в основном на сложность схем распознавания алресов ВУ. Наиболее просты схемы в случае микроЭВМ с отдельным интерфейсом ввода/вывода (рис.4.4). Более сложны упоминавшиеся ранее схемы распознавания адресов и разделения адресов и данных, передаваемых по единым шинам.

Расмотрим блок-схему типичного ИК, обеспечивающего программно-управляемый обмен с ВУ с помощью операций ВВОД и ВЫВОД, временные диаграммы которых приведены на рис.4.1 и 4.2.

МА Про- МА ввод/вывод

К памяти МД цессор МД ввод/вывод

МУ МУ ввод/вывод

Рис.4.4 Отдельный интерфейс ввода-вывода

Основу ИК ВУ составляют несколько регистров. Каждый регистр имеет свой адрес, и нередко их называют портами ввода/вывода (рис.4.5).

или МА/МД при мультиплексировании

Приемо- ВУ-состояние Регистры

входной

МД пере- контроллера

датчики или входные Связь

выходной

шин данные

данных с ВУ

состояния

Приказ для ВУ

управления

или выходные

“Ввод” данные

Системный

интерфейс “Вывод” Управ-

ление 0

“Готов- Управление обменом

ностьВУ” с регистрами ИК

Прием-

МА ники

шин

адреса

При мультиплексировании МА/МД

отсутствует

Рис.4.5. Блок-схема контроллера ВУ

Регистры входных/выходных данных работают (доступны) соответственно только в режиме чтения и только в режиме записи.

Регистр состояния работает только в режиме чтения и содержит информацию о текущем состоянии ВУ: включено/выключено, готово/не готово к обмену данными и т.п.

Регистр управления работает только в режиме записи и служит для приёма из микроЭВМ приказов для ВУ.

В ИК для простых ВУ (клавиатура, перфоратор) удается обычно совместить в один регистр регистры состояния/управления, что позволяет сократить количество портов ИК, т.е. количество адресов для данного ВУ.

Логика управления ИК ВУ выполняет селекцию портов, а также приём, обработку и формирование управляющих сигналов.

Приёмопередатчики служат для физического подключения электронных схем ИК к соответствующим магистралям.

В настоящее время в практику широко внедряются программируемые контроллеры ВУ. Настройка таких ИК на требуемый режим прооизводится программным путём с помощью специальных команд (управляющих слов), передаваемых из процессора в ИК перед началом обмена.

Примеры режимов обмена: синхронный или асинхронный, с использованием сигналов прерывания или без них, с настройкой на заданную скорость обмена и т. д.

Сложные программные контроллеры, например для НГМД, имеют хранимые в ПЗУ или ППЗУ программы управления и обмена с ВУ. Такие ИК есть, по сути, специализированные микроЭВМ. Их настройка на взаимодействие с конкретным ВУ осуществляется сменой программы, т.е. заменой БИС ПЗУ или ППЗУ.

В современных микроЭВМ зачастую трудно провести границу между интерфейсом ввода/вывода и ИК ВУ. Иногда это проявляется даже в смешении самих терминов.

Нередко ИК конструктивно реализуется на плате процессора либо непосредственно в ВУ. Это создаёт у пользователя иллюзию отсутствия ИК и несогласованности в структурных и функциональных схемах микроЭВМ.

Тем не менее в любой микроЭВМ всегда можно достаточно чётко выделить компоненты системы ввода/вывода, что необходимо как при изучении микроЭВМ, так и при их использовании в различных системах.

Дата добавления: 2014-12-16