Программируемые бис микропроцессорных систем - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Программируемые бис микропроцессорных систем - страница №1/6

Министерство образования Российской Федерации

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


им. А.Н. ТУПОЛЕВА


А. Н. БОРИСОВ
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ БИС

МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ
Учебное пособие

Казань




УДК 681.3




Борисов А.Н. Программируемые БИС микропроцессорных систем: Учебное пособие. Казань: Изд-во Казан. Гос. техн. ун-та, 2003.

Рассматриваются особенности построения и функционирования программируемых БИС, применяемых в микропроцессорных системах на базе микропроцессора К1810. Приведены структурные схемы БИС, режимы работы, излагается методика программирования БИС и особенности применения БИС в МПС.

Предназначено для студентов высших учебных заведений заочного, очного обучения и экстерната по специальностям “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”, “Автоматизированные системы обработки информации и управления”, “Информационные системы и технологии”.

Табл. 5. Ил. 31. Библиогр.: 4 назв.


Рецензенты: кафедра радиофизики Казанского государственного

университета;

доцент, канд. техн. наук В. Ю. Порфирьев.

В в е д е н и е
Программируемые большие интегральные схемы (БИС) – это БИС, выполняющие сложные функции, используемые в аппаратуре микропроцессорных систем (МПС).

Почему они называются программируемыми? Каждая из программируемых БИС может работать в одном из нескольких предназначенных для этой БИС режимах. Для каждого режима могут быть заданы различные рабочие параметры. В зависимости от типа БИС количество задаваемых режимов и рабочих параметров может быть самым разнообразным. Перед началом работы МПС, входящие в ее схему БИСы программируют (инициализируют), т.е. задают начальный режим работы БИС и конкретные рабочие параметры для заданного режима. В случае необходимости пользователь в процессе работы МПС может перепрограммировать любую программируемую БИС, входящую в состав МПС

Существенное значение имеет возможность использования в МПС, построенных на базе микропроцессора К1810, совместимых с микропроцессорным комплектом серии К1810 программируемых БИС серии К580.

На практике при разработке и отладке МПС перед пользователем встает задача подсоединения БИС в аппаратуре МПС и создания соответствующего программного обеспечения для правильной работы БИС. Для этого необходимо знать архитектуру БИС, представлять взаимодействие БИС в системе и овладеть программированием БИС прежде всего на языке ассемблера.


Типы программируемых БИС.


  1. Интерфейсные БИС. К ним относятся БИС, позволяющие организовать различные режимы обмена между внешними устройствами, подключаемыми к МПС, и центральным процессором (ЦП) МПС. Из этой группы программируемых БИС отметим:

  • параллельный программируемый интерфейс КР580ВВ55А, предназначенный для обмена информацией в параллельном коде;

  • последовательный программируемый интерфейс КР580ВВ51А, предназначенный для обмена информацией в последовательном коде.

  1. Большие интегральные схемы, предназначенные для выполнения сложных функций в МПС. Например, для выполнения обработки прерываний при запросах от внешних устройств используется БИС К1810ВН59 – программируемый контроллер прерываний; для организации режима прямого доступа к памяти (ПДП) – БИС К1810ВТ37 – программируемый контроллер ПДП; для счета временных интервалов – БИС К1810ВИ54 – программируемый таймер.

Общая структура программируемых БИС.


Организация передачи данных, управляющей информации для программируемых БИС, сигналов квитирования и синхронизации осуществляется ЦП. Обращение ЦП к программируемым БИС осуществляется через программно-доступные элементы БИС (обычно это одно- или двухбайтовые регистры), логические адреса которых называются портами ввода-вывода. Обращение к ним организуется с помощью команд

ввода-вывода IN, OUT по соответствующим адресам портов.

Регистры программируемых БИС функционально различны. Одни из них предназначены для буферизации передаваемых данных, другие – для хранения информации о состоянии самой БИС и состоянии ВУ (эту информацию может проанализировать ЦП). Третьи – для приема и обработки приказов от ЦП, управляющих действиями БИС. Четвертые – для восприятия рабочих параметров, конкретизирующих заданные приказы.

У рассматриваемых в данном пособии программируемых БИС есть одинаковые по назначению выводы. К ним относятся:



  • D7-D0 (данные). Эти выводы подключаются к шине данных системного интерфейса МПС. Через них происходит обмен информацией между ЦП и регистрами БИС.

  • (чтение). На этот вывод подается системный сигнал на выдачу данных из БИС в ЦП. Сигнал формируется при выполнении команды IN.

  • (запись). На этот вывод подается системный сигнал , по которому данные поступают с шины данных системного интерфейса в адресуемый порт БИС. Сигнал формируется при выполнении команды OUT.

  • (выбор БИС). Идентифицирует обращение к БИС путем дешифрации старших разрядов адреса. При активном сигнале (=0) БИС активна и может обмениваться данными с ЦП.

При =1 выводы D7-D0 находятся в третьем состоянии.

  • А0, А1,…АN (адресные выводы). Количество этих выводов определяется количеством адресуемых портов БИС. Информация на этих выводах указывает порт БИС, к которому происходит обращение.

Во всех рассматриваемых программируемых БИС входным блоком является восьмиразрядный буфер данных, обеспечивающий двунаправленную связь внутренней шины БИС с шиной данных системного интерфейса МПС.
1. Интерфейсные БИС
Для подключения к шинам МПС внешних устройств (ВУ) используются интерфейсные БИС. Эти БИС позволяют организовать различные режимы обмена данными между центральным процессором и ВУ. Данные могут передаваться от ВУ (ввод) или к ВУ (вывод) в параллельном коде либо в последовательном. В первом случае применяется параллельный интерфейс связи, во втором – последовательный.
1.1. Параллельный периферийный интерфейс
В МПС, построенных на базе микропроцессора К1810, для организации обмена данными между ЦП и ВУ предназначен параллельный периферийный интерфейс (ППИ) БИС КР580ВВ55А. Это программируемое устройство, которое организует обмен 8-разрядными данными через 3 двунаправленных канала А, В и С. Направление обмена и режим работы каждого из каналов задаются программно. Каналы А и В не разделены, а линии канала С могут быть разделены на две четырехбитные группы, представляющие собой два независимых канала.

Структурная схема БИС КР580ВВ55А приведена на рис.1.1. В состав БИС ППИ входят:



  • 8-разрядный двунаправленный трехстабильный буфер данных (БД), связывающий ППИ с системной шиной данных;

  • блок управления записью-чтением, обеспечивающий управление внешними и внутренними передачами данных, управляющих слов и информации о состоянии ППИ;

  • три 8-разрядных канала ввода-вывода А, В и С для обмена информацией с ВУ.

В канале А предусмотрены выходной регистр для приема данных с системной шины и выдачи их в ВУ и входной регистр для приема данных от ВУ и выдачи их на системную шину. В каналах В и С имеется по одному регистру, который обеспечивает передачу данных между ЦП и ВУ в требуемом направлении. Все каналы снабжены входными и выходными формирователями с тремя состояниями.

Error: Reference source not found

Рис. 1.1. Структурная схема БИС КР 580ВВ55А

В блоке управления находится регистр, называемый регистром управляющего слова (РУС). Настройка каждого из каналов ППИ на требуемый режим работы осуществляется засылкой управляющего слова из ЦП в РУС.



Управляющие сигналы выбора БИС (), чтения () и записи () подаются в блок управления ППИ. На выводы А1, А0 подключаются линии с адресной шины системного интерфейса. Информация на этих линиях определяет внутренний регистр ППИ, коммутируемый на шину данных:

  • 00 – канал А,

  • 01 – канал В,

  • 10 – канал С,

  • 11 – регистр управляющего слова.

Управляющие сигналы вместе с адресными сигналами А1 и А0 определяют вид операции, выполняемой ППИ в соответствии с табл.1.1, где Х – безразличное состояние сигнала.
Таблица 1.1



Операция







А1

А0

Запись управляющего слова из ЦП

0

1

0

1

1

Запись в канал А

0

1

0

0

0

Запись в канал В

0

1

0

0

1

Запись в канал С

0

1

0

1

0

Чтение из канала А

0

0

1

0

0

Чтение из канала В

0

0

1

0

1

Чтение из канала С

0

0

1

1

0

Отключение ППИ от шины данных

1

X

X

X

X

Отметим назначение выводов ППИ, которые еще не рассматривались:



  • RESET – сброс БИС;

  • РА7 - РА0 – выводы для соединения канала А с ВУ;

  • РВ7 – РВ0 - выводы для соединения канала В с ВУ;

  • РС7 – РС0 - выводы для соединения канала С с ВУ;

Каналы ППИ могут работать в разных режимах. Предусмотрено три режима работы: режим 0, режим 1, режим 2. Канал А может работать в любом из трех режимов, канал В - в режиме 0 или 1. Канал С может быть использован для передачи данных только в режиме 0. В других режимах его

регистр используется как своеобразный регистр состояния.

Перед началом использования БИС проводят его инициализацию. Для этого определяют режим работы и направление передачи данных для каждого канала. Эту информацию кодируют и в виде управляющего слова заносят в РУС ППИ.

Формат управляющего слов приведен на рис.1.2. Значение бита D7=1 указывает, что ЦП посылает информацию в 7-разрядный регистр РУС ППИ.



Режимы работы каналов можно изменять как в начале, так и в процессе выполнения программы. Это позволяет обслуживать различные ВУ в определенном порядке одной БИС. При изменении режима работы любого канала регистры всех каналов сбрасываются.



Признак РУС - 1

Канал С


Режим 0

0

0

Режим 1

0

1

Режим 2

1

0




0

Вывод

1

Ввод



Канал А (РС3-РС0)


Вывод

0

Ввод

1




0

Вывод

1

Ввод



Канал А Канал В



Вывод

0

Ввод

1




0

Режим 0

1

Режим 1



Канал С (РС7-PС4) Канал В

Рис. 1.2. Формат управляющего слова


Режимы работы каналов ППИ.


  • Режим 0 (простой ввод-вывод).

В этом режиме может работать любой из каналов ППИ. Каждый канал может работать либо на ввод, либо на вывод данных в зависимости от указанного в управляющем слове направления передачи данных.

Если производится ввод, то регистр канала по сигналу коммутирует подключенное к каналу ВУ на шину данных системного интерфейса. Если выполняется вывод, то по сигналу информация с шины данных системного интерфейса появляется на выходах регистра канала. Канал С дополнительно может быть разделен на два четырехразрядных канала с выводами (РС7-РС4 и РС3-РС0). Сигналы квитирования в режиме 0 не формируются.

По сигналу сброса RESET регистр управляющего слова ППИ устанавливается в состояние, при котором все каналы настраиваются на работу в режиме 0 для ввода данных.


  • Режим 1 (стробируемый ввод-вывод)

В этом режиме могут работать каналы А и В. Выводы канала С используются для приема и выдачи сигналов управления (квитирования) обменом по каналам А и В, для выдачи сигналов запросов прерывания INTR в ЦП (для канала А – вывод РС3, для канала В – вывод РС0).


а)

INTR

б)

INTR


Рис. 1.3. Схема связи каналов ППИ с ВУ в режиме 1 (ввод):

а) канала А; б) канала В.


Структурные схемы связи ППИ с ВУ для работы каналов А и В в режиме 1 показаны на рис.1.3. (ввод) и на рис.1.4. (вывод).

Для операции ввода предназначены следующие управляющие сигналы:

- (строб ввода) – входной сигнал от ВУ, который загружает данные, поступающие от ВУ, в регистр канала.


  • IBF (входной буфер загружен) – выходной сигнал подтверждения о загрузке данных в регистр канала.

  • INTR (запрос прерывания) – сигнал, выдаваемый в ЦП на прерывание.

Операцию вывода характеризуют такие три сигнала:

- (выходной буфер загружен) – выходной сигнал в ВУ о наличии данных на выходе канала.

- (подтверждение) – входной сигнал от ВУ, подтверждающий получение данных из канала ППИ.


  • INTR (запрос прерывания) – сигнал, выдаваемый в ЦП на прерывание.

а)


INTR

б)

INTR



Рис. 1.4. Схема связи каналов ППИ с ВУ в режиме 1 (вывод):

а) канала А; б) канала В


Незадействованные для управляющих сигналов выводы канала С могут быть использованы для ввода-вывода данных. Направление передачи по этим выводам определяется в управляющем слове.

  • Режим 2 (двунаправленная передача информации между ППИ и ВУ)

Режим 2 предназначен для двунаправленного обмена данными ЦП с ВУ только через канал А ППИ. При этом пять линий подключаемых к выводам канала С (РС7-РС3) выполняют функции управляющих сигналов (рис.1.5). В отличие от режимов 0 и 1 в режиме 2 направление передачи между каналом А и ВУ определяется не указаниями в управляющем слове, заносимым в РУС, а сигналами (вывод) или (ввод), определяющими направление передачи между ЦП и ППИ.

INTR



следующая страница >>