Материал: МИУС

D1 – особенности обработки конца прерывания. 0 – сброс бита в регистре состояний (Рг С) производит программа обработки прерывания; 1 – установка автоматического сброса бита в Рг С после получения сигнала INTA от МП.

D2 = 0 – данный контроллер ведомый,

D2 = 1 данный контролер ведущий.

D3 – указывает буферизованность шины данных; 0 – системная шина не буферизована; 1 – системная шина буферизована.

D4 = 0 – определяет использование специального вложенного режима.

D5-D7 – не используются (постоянный 0).

Таким образом, приказы инициализации задают контроллеру режимы работы в условиях вложенных прерываний. Если требуется конкретизировать порядок обработки для отдельных векторов прерываний, необходимо использовать специальные операционные слова.

Форматы их следующие.

Формат ОС1. Управление регистром масок.

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

D_i = 0 – разрешить прерывание уровня i;

D_i = 1 – запретить (замаскировать) прерывание уровня i.

ОС2. Управление приоритетом.

Этот приказ определяет выполнение следующих действий:

• сбросить бит в Рг ОП с наибольшим приоритетом;

• сбросить бит в Рг ОП для определенного уровня прерываний;

• установить низший приоритет для определенного уровня;

• поменять приоритеты уровней с максимальным и минимальным приоритетами;

• поменять приоритеты уровней с заданным и минимальным приоритетами.

О

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

С 3. Общее управление контроллером

D0,D1 – 10 – прочитать содержимое регистра запросов (Рг ЗП)

11 – прочитать содержимое регистра состояний.

D2 – 0 или 1 – устанавливает (или не устанавливает режим опроса.

D3 – 01 – признак ОС3.

D5,D6 – 11 – установит режим специального маскирования, в котором все маскированные в регистре маски запросы будут обрабатываться микропроцессором независимо от состояния регистра состояний Рг С.

Рис.14. Каскадирование контроллеров прерывания

3.5.Контроллер прямого доступа к памяти

В системах ввода-вывода используются два основных способа организации передачи данных между памятью и периферийными устройствами – программно-управляемая передача и прямой доступ к памяти (ПДП).

П

ОП

ЦП

ПУ

рограммно-управляемая передача данных осуществляется при непосредственном участии и под управлением процессора, который при этом выполняет специальную программу ввода-вывода.

Данные между памятью и периферийным устройством пересылаются через процессор. Операция ввода-вывода вызывается текущей командой программы или запросом прерывания от внешнего устройства.

При программно-управляемой передаче процессор отвлекается от выполнения основной программы. Кроме того, при пересылке блока данных процессору приходится для каждой единицы передаваемых данных (байт, слово) выполнять довольно много команд, чтобы обеспечить буферизацию данных, преобразование форматов, подсчет количества переданных данных, формирование адресов и т.д. В результате использования этого способа обмена данными снижается производительность системы.

Для быстрого ввода-вывода данных и разгрузки процессора от управления операциями ввода-вывода используют прямой доступ к памяти.

П

ОП

ОП

рямым доступом к памяти называется способ обмена данными, обеспечивающий автономно от процессора установление связи и передачу данных между памятью и ПУ.

ЦП

Контроллер

ПДП

ПУ

ЦП

Контроллер

ПДП

ПУ

и нициирование

П ДП инициирование

ПДП

Первый вариант – прямой доступ к памяти при наличии отдельной шины в памяти для ПДП; второй вариант – ПДП при использовании процессором и ПДП общей шины для связи с памятью.

Прямой доступ к памяти освобождает МП от управления операциями ввода-вывода, разгружает МП и повышает производительность системы.

В обычном режиме системной шиной управляет МП. В режиме ПДП МП отключается от системной шины, передачей данных между ОП и ПУ управляет контроллер ПДП, который выполняет следующие функции:

• управление инициируемой МП или ПУ передачей данных между МП и ПУ;

• задание размера блока данных, который должен быть передан, и области памяти, используемой при передаче;

• формирование адресов ячеек памяти, участвующих в передаче;

• подсчет числа единиц передаваемых данных (байт, слов) и определение момента завершения заданной операции ввода-вывода.

Функциональная схема контроллера ПДП приведена на рис.15.

Буфер данных

К0

D7 – D0 DRQ 0

DACK0

R

Схема управления

Чт / Зп

К1

ESET

CLK DRQ1

A0 DACK1

A1

A2

К2

A3 DRQ2

I/OR

I/OW DACK2

CS

Схема управле -ния

ПДП

A4

К3

A5 DRQ3

A6

Арбитр

A7 DACK3 RDY

HRQ

HLDA MEMR

MEMR

MEMW AEN ASTB

TC

MARK

Рис.15. функциональная схема контроллера ПДП

К0 – К3 - независимые каналы, каждый из которых обслуживает одно УВВ.

Арбитр – схема, которая определяет канала с максимальным приоритетом.

Схема управления ПДП вырабатывает необходимую последовательность управляющих сигналов.

Каждый канал имеет три регистра: регистр адреса, счетчик длины передаваемого массива и регистр режима.

Формат регистра режимов:

7

6

4

5

3

2

1

0

7- установка автозагрузки

6 - установка «конец счета – стоп»

5 – установка удлиненной записи

4 – установка циклического сдвига приоритета

3 – 0 – разрешение прямого доступа для каналов К3 - К0.

DRQ0 – DRQ3 – запрос прямого доступа каналов. Эти сигналы поступают асинхронно из внешних устройств и воспринимаются микросхемой как запросы на обмен с ОП.

DACK0 - DACK3 - подтверждение прямого доступа каналов. Эти сигналы являются ответными по отношению к запросам. Они вырабатываются контроллером в соответствии с приоритетами внешних устройств.

D7 – D0 – двунаправленная шина данных, обеспечивает обмен информацией между МП и ПДП. По этой шине принимаются управляющие слова и выдается старший байт адреса внешней памяти.

RESET – установка.

А0 –А7 – шина адреса.

I/OR – чтение ввода-вывода. Разрешает во входном режиме чтение 8-разрядного регистра состояния или начального адреса и числа циклов ПДП любого из каналов. В выходном режиме этот сигнал разрешает выдачу информации из внешнего устройства ввода-вывода.

I /OW – запись ввода-вывода. Разрешает во входном режиме загрузку регистров режима, начального адреса, значения количества циклов для любого канала.

CS – вход выборки кристалла. Позволяет активизировать данную БИС.

RDY – готовность ПДП. Предназначен для обеспечения совместной работы ПДП и медленных внешних устройств. Он отражает готовность внешнего устройства к ведению обмена.

HRQ – запрос захвата. Запрашивает у МП разрешение на управление системными шинами.

HLDA – подтверждение захвата. Ответ МП. При появлении этого сигнала системные шины освобождаются.

MEMR – чтение памяти.

MEMW – запись в память. Оба эти сигнала предназначены для внешнего ЗУ.

AEN – разрешение адреса. Используется для блокировки адресных шин в невыбранных устройствах

ASTB – строб адреса. Указывает, что на шине данных выдан старший байт адреса внешнего ЗУ.

TC – конец счета. Вырабатывается при установке в 0 регистра количества циклов и указывает периферийным устройствам, что данный цикл ПДП последний.

MARK - модуль 128, выходной сигнал MARK появляется в каждом 128-м цикле от конца массива.

При реализации циклов ПДП контроллер функционирует в следующих режимах:

• автозагрузка;

• конец счета – стоп;

• удлиненная запись;

• обычная запись;

• циклический сдвиг приоритетов;

• фиксированный приоритет;

• маскирование;

• чтение;

• запись;

• проверка.

Последовательностью операций в течение циклов ПДП управляет схема управления ПДП.

В процессе функционирования в составе микропроцессорной системы контроллер ПДП может находиться в одном из следующих состояний: исходном, программирования, ожидания, обслуживания.

В исходное состояние микросхему переводит сигнал RESET. В этом состоянии маскируются все запросы каналов прямого доступа, а входы А3 – А0 переводятся в состояние приема информации.

В состоянии программирования микросхема имеет доступ к внутренним регистрам выбранного канала.

В состоянии ожидания контроллер находится либо от момента окончания программирования до выдачи сигнала прямой передачи данных, либо в промежутках между циклами ПД.

В состоянии обслуживания системные шины находятся под управлением контроллера.

6. Основные понятия об интерфейсе

Согласно ГОСТу под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматизированных системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов.

Основные функции интерфейса – обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости.

Информационная совместимость – это согласованность взаимодействия функциональных элементов системы в соответствии с совокупностью логических условий.

Логические условия определяют:

1. структуру и состав унифицированного набора шин;

2. набор процедур по реализации взаимодействия и последовательность их выполнения для различных режимов;

3) способ кодирования и форматы данных, команд, адресной информации и информации состояния;

4) временные соотношения между управляющими сигналами, ограничения на их форму и взаимодействия.

Условия информационной совместимости определяют объем и сложность схемотехнического оборудования и ПО, пропускную способность и надежность интерфейса.

Электрическая совместимость – это согласование статических и динамических параметров электрических сигналов в системе шин.

Условия электрической совместимости определяют:

1. тип приемопередающих элементов;

2. соотношения между логическими и электрическими состояниями сигналов и пределы их изменения;

3. коэффициенты нагрузочной способности приемопередающих элементов;

4. допустимую длину линии и порядок ее подключения к разъемам;

5. требования к источникам питания и к помехоустойчивости.

Условия электрической совместимости влияют на скорость обмена данными, конфигурацию размещения устройств, на предельно допустимое число подключаемых устройств.

Обычно большинство условий электрической совместимости регламентируется стандартом.

Конструктивная совместимость – это согласованность конструктивных элементов интерфейса для обеспечения механических и электрических соединений.

Условия конструктивной совместимости определяют типы внешних и внутренних соединительных элементов, конструкцию печатных плат, модулей, стоек и т.д.

Под стандартными понимают такие интерфейсы, которые приняты и рекомендованы в качестве обязательных отраслевыми, государственными стандартами, различными международными комиссиями или крупными зарубежными фирмами.

Соединение модулей системы осуществляется цепями, которые называются линиями интерфейса.

Линии сгруппированные по функциональному признаку, называются шинами интерфейса.

Совокупность всех шин образует магистраль интерфейса.

Устройства, подключаемые к каналу с помощью интерфейса, называются абонентами.

Основные линии интерфейса ввода-вывода приведены на рис.16.

К а н а л

К о н т р о л л е р

Линии

управ-

ления

Линии

иденти-

фикации

Шина

або-

нента

Щина

канала