СОДЕРЖАНИЕ

стр.

1. Лабораторная работа N 1. "Изучение портов

параллельного ввода-вывода"...............................…………………………………………...

2. Лабораторная работа N 2. "Последовательная передача

данных".......................................………………………………………………………….........

3. Лабораторная работа N 3. "Последовательный интерфейс

RS-232C"...................................…………………………………………………………...........

4. Лабораторная работа N 4. "Изучение таймера КР580ВТ53"………………………….

5. Лабораторная работа N 5. "Интерфейс "мини-центроникс"…………………………..

6. Лабораторная работа N 6. "Прием-передача

через параллельный порт".....................................………………………………………........

7. Лабораторная работа N 7. "Сканирование матриц".......……………………………….

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1.

"ИЗУЧЕНИЕ ПОРТОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВВОДА-ВЫВОДА".

ТЕОРИЯ.

БИС программируемого параллельного интерфейса (ППИ) КР580ВВ55 предназначена для организации ввода/вывода параллельной информации различного формата для сопряжения микропроцессора со стандартным периферийным оборудованием.

С
труктурная схема ППИ приведена на рис.1. В состав БИС входят: двунаправленный 8-разрядный буфер данных (ВD) , связывающий ППИ с системной шиной данных; блок

управления записью/чтением (RWCU); три 8-разрядных канала ввода/вывода (PORT A, B и C) .

Назначение входных, выходных и управляющих сигналов ППИ приведены при описании выводов БИС в табл.1. Сигналы управления работой ППИ подаются на блок RWCU (рис.1) и вместе с адресными входами АО, А1 задают вид операции, выполняемой БИС (табл.2) .

Таблица 1. Описание выводов

ППИ

Обозначение

вывода

Назначение вывода

1

2

D (0-7)

Вход/выход шины данных (разряды 0...7)

-RD

Чтение; L-уровень сигнала разрешает считывание информации из регистра, адресуемого по входам АО, А1 на шину D (0-7) .

1

2

-WR

Запись; L-уровень сигнала разрешает запись информации с шины D (0-7) в регистр ППИ, адресуемый по входам АО, A1

A0, A1

Входы для адресации внутренних регистров ППИ.

RESET

Сброс; H-уровень сигнала обнуляет регистр управляющего слова и устанавливает все порты в режим ввода.

-CS

Выбор микросхемы: L-уровень сигнала подключает ППИ к системной шине. Обычно этот вход подключается к выходу дешифратора устройств ввода/вывода.

PA (0-7)

Вход/выход канала A.

PB (0-7)

Вход/выход канала B.

PC (0-7)

Вход/выход канала C.

Ucc

Напряжение питания (+5 в)

GND

Напряжение питания (0 в)

Таблица 2. Операции, задаваемые управляющими сигналами ППИ.

Операции

Сигналы управления

CS

RD

WR

A1

A0

Запись управляющего слова

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 D (0-7)

0

1

1

X

X

- // -

1

Х

Х

Х

Х

Х - безразличное состояние сигнала

Режим работы каждого из каналов ППИ программируется с помощью управляющего слова, задающего один из трех режимов: основной режим ввода/вывода (режим 0) , стробируемый ввод/вывод (режим 1) , режим двунаправленной передачи информации (режим 2) . Одним управляющим словом можно установить различные режимы работы для каждого из каналов. Формат управляющего слова представлен в табл.3.

Канал А может работать в любом из трех режимов, канал В - в режимах 0 и 1. Канал С может быть использован для передачи только в режиме 0, а в остальных режимах он служит для передачи управляющих сигналов, сопровождающих процесс обмена по каналам А и В.

Разряд D7 управляющего слова (табл.3) определяет либо установку режимов работы каналов (D7 = 1) , либо работу ППИ в режиме сброса/установки отдельных разрядов канала С (D7 = 0) . При D7 = 0 разряды D3-D1 определяют номер модифицируемого разряда канала С, а разряд D0 задает либо сброс (D0 =0) , либо установку (DО =1) модифицируемого разряда; разряды D6-D4 не используются.

Таблица 3. Формат управляющего слова ППИ

Разряды

Записанная

цифра

Функциональное назначение

DО

1/0

Ввод/вывод PC (3-0)

D1

1/0

Ввод/вывод PB (7-0)

D2

0/1

Режимы 0/1 для портов группы В

D3

1/0

Ввод/вывод РС (7-4)

D4

1/0

Ввод/вывод РА (7-0)

D6, D5

00/01/10

Режимы 0/1/2 для портов группы А

D7

1/0

Установка режимов работы каналов либо работа ППИ в режиме сброса/ установки отдельных разрядов канала С

Режим 0 применяется при синхронном обмене или при программной организации асинхронного обмена. Микросхема может рассматриваться в этом режиме как устройство, состоящее из четырех портов (два 8-разрядных и два 4- разрядных), независимо настраиваемых на ввод или вывод. Вывод информации осуществляется по команде OUT микропроцессора с фиксацией выводимой информации в регистрах каналов, а ввод - по команде IN без запоминания информации.

Режим 1 обеспечивает стробируемый однонаправленный обмен информацией с внешним устройством. Передача данных производится по каналам А и В, а линии канала С управляют передачей. Работу канала в режиме 1 сопровождают три управляющих сигнала. Если один из каналов запрограммировать на режим 1, то остальные тринадцать интерфейсных линий можно использовать в режиме 0. Если оба канала запрограммированы на режим 1, то оставшиеся две интерфейсные линии канала С могут быть настроены на ввод или вывод.

В режиме 1 для ввода информации используются следующие управляющие сигналы: строб приема по каналу А (-STBа = PC4) - входной сигнал, формируемый внешним устройством, указывает на готовность ВУ к вводу информации; подтверждение приема в канал А (IBFа = PC5) - выходной сигнал ППИ, сообщающий ВУ об окончании приема данных в канал, формируется по спаду -STBа; запрос прерывания от канала А (INTRа = PC3) - выходной сигнал ППИ, информирующий микропроцессор МП о завершении приема информации в канале: Н - уровень сигнала устанавливается при -STB = 1, IBF = 1 и INTE = 1 (внутренний сигнал ППИ INTE - разрешение прерываний - устанавливается битом D4 для канала А и битом D2 для канала В при записи управляющего слова); сбрасывается INTR спадом сигнала -RD. Для канала В соответствие сигналов управления разрядам порта С следующее: -STBb = PC2; IBFb = PC1; INTRb = PC0.

Для вывода информации в режиме 1 используются следующие управляющие сигналы: строб записи (-OBFа, b) -выходной сигнал, указывающий ВУ о готовности к выводу, формируется по фронту -WR; подтверждение записи (-АСКa, b) - входной сигнал от ВУ, подтверждающий прием информации из ППИ; запрос прерывания (INTRa, b) - выходной сигнал ППИ, информирующий МП о завершении операции вывода информации; Н - уровень сигнала устанавливается по фронту сигнала -АСК при -OBF = 1 и INTE = 1 (INTE устанавливается при записи управляющего слова битом D6 для канала А и битом D2 для канала В); сбрасывается INTR спадом сигнала -WR. Соответствие управляющих сигналов выводам порта С следующее: -OBFa = PC7, -OBFb = PC1; -ACKa = PC6, -ACKb = PC2, INTRa = PC3, INTRb = PC0.

Режим 2 обеспечивает двунаправленную передачу информации по каналу А к ВУ и обратно. Процесс обмена сопровождают пять управляющих сигналов, подаваемых по линиям С7-С3. Оставшиеся одиннадцать интерфейсных линий могут настраиваться на режим 0 или режим 1. Распределение сигналов по интерфейсным линиям порта С следующее: INTRa = PC3; -STBa = PC4; IBFa = PC5; -ACKa = PC6, -OBFa = PC7. Функции управляющих сигналов аналогичны рассмотренным выше сигналам для режима 1. Управление установкой внутреннего сигнала INTE для операции ввода осуществляется по линии С4, а для операции вывода - по линии С6.

Основные электрические параметры микросхемы КР580ВВ55 следующие:

- выходное напряжение логического нуля Uol, B.....< 0, 4

- выходное напряжение логической единицы Uoh, B...> 2, 4

- ток потребления от источника питания Icc.mA ....< 60

- ток утечки каналов А, B, C, D при невыбранном

режиме Iioz, mkA..........................-100, ..., 100

- ток утечки на управляющих входах Iil, mkA.. -10, ..., 10

МЕТОДИКА.

Перед началом работы обязательно ознакомьтесь с теоретическим материалом, приведенном в разделе "Теория" (вызывается нажатием клавиш +) . После этого полезно попытаться ответить на контрольные вопросы, приведенные в соответствующем разделе (вызываются клавишами +) .В зависимости от типа вопросов отвечать нужно либо путем выбора правильного ответа из подмножества приведенных ответов, нажимая для переключения варианта выбора (подсвеченный текст) на клавишу и для выбора ответа - на клавишу , либо путем ввода конкретного значения или слова, дающего верный ответ. При этом ведется подсчет верных и неверных ответов без показа итога. (Эти данные станут видимы на следующем этапе работы – когда Вы начнете создавать структурную схему установки). Неверный ответ сопровождается звуковым сигналом без перехода к следующему вопросу. Правильный ответ автоматически вызывает следующий вопрос.

Для выполнения работы войдите в окно выполнения с помощью клавиш + или через основное меню (по F10) . На экране должно появиться изображение основных узлов исследуемой подсистемы ввода/вывода.

Создайте функциональную схему периферийного устройства IBM PC для вывода информации через порт А микросхемы КР580ВВ55, указав необходимые соединения источников и приемников сигналов в выделенных строках ввода внизу экрана. Подключение БИС портов к шине адреса выполняйте только по четным адресам, то есть, начиная с линии A1 и старше. Для переключения окон ввода используется клавиша . Названия сигналов приводите полностью и теми буквами, которые использованы в изображениях блоков (как правило, латинские). Если названия источников и приемников соединяемых цепей заданы по Вашему мнению правильно - нажмите . Старайтесь не ошибаться, поскольку машина ведет подсчет сделанных Вами ошибок, суммируя их с ошибками, сделанными при ответах на вопросы.

Если функциональная схема собрана полностью, на экране появится соответствующее сообщение, после чего, нажав ОДИН РАЗ , полученную структурную схему можно перерисовать или распечатать для отчета клавишей и перейти в окно установки параметров еще одним нажатием клавиши при подсвеченной клавише "Выход" на дисплее.

ВАША ЦЕЛЬ В ЭТОЙ РАБОТЕ - запрограммировать микросхему КР580ВВ55 для параллельного вывода через порт А нескольких байтов.

Программирование выполняется на ассемблере микропроцессора Intel 8086. При программировании используйте ТОЛЬКО НЕОБХОДИМЫЕ ВАМ КОМАНДЫ из следующего подмножества команд: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, OR, AND, JNZ, SHR, JMP, TEST и различные конфигурации регистров A, B, C и D. Можно использовать НЕБОЛЬШОЕ ЧИСЛО МЕТОК, НО ТОЛЬКО В ВИДЕ ЦИФР (например, 4:). При программировании можно редактировать неверно набранные строки стандартными средствами клавиатуры IBM PC. Длина программы не должна превышать 50 команд.

Запрограммируйте вывод нескольких байтов (по заданию преподавателя) через порт А с адресом 1B00H (адрес регистра режима для этого порта равен 1B06H, так как БИС подключена только к четным адресам шины адреса). Если Вы решили, что программирование закончено, запустите программу, нажав одновременно клавиши +, а затем - когда текст внизу станет более ярким - клавишу . При этом с небольшой задержкой на экране появится временная диаграмма выходных сигналов порта А, каждый элементарный фрагмент которой, соответствующий одному периоду приведенного вверху синхросигнала, снят после выполнения КАЖДОЙ ОЧЕРЕДНОЙ КОМАНДЫ программы! Если диаграмма соответствует решаемой задаче, зарисуйте или распечатайте ее с помощью стандартной комбинации горячих клавиш для распечатки экрана IBM PC и приложите полученную диаграмму к отчету с интерпретацией событий в соответствии с программой. Возврат в окно программирования по клавише .

Выход из любого раздела окна выполнения - по .

Окончание работы - нажатием клавиш +. Для справок по оформлению отчета и по литературе - см. добавочный раздел "Дополнение" (вызывается нажатием клавиш +) или по F10.

Завершение работы и выход из оболочки - по + ПОСЛЕ закрытия окон построения диаграмм, установки параметров и сборки функциональной схемы.

ВНИМАНИЕ! Не спешите приступать к выполнению работы - сначала тщательно проработайте теоретический раздел, выпишите необходимые для расчетов формулы, составьте предполагаемую схему для проведения эксперимента, ответьте на контрольные вопросы и только после этого входите в окно выполнения (Alt-E) . Помните, что из окна выполнения работы справочная информация недоступна! Вам придется сначала закрыть окно выполнения, и только потом можно будет открывать окна со справочной информацией (т.е. с теоретическим, методическим и дополнительным материалом). Новое открытие окна выполнения фактически означает начало работы с нуля.

ПРИМЕР УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ.

MOV DX, 1B06H ;АДРЕС РЕГИСТРА РЕЖИМА

MOV AL, 80H ;ВСЕ ПОРТЫ - НА ВЫВОД В РЕЖ.0

OUT DX, AL

MOV DX, 1B00H ;АДРЕС ПОРТА А

MOV AL, 0FFH ;СНАЧАЛА ВЫВЕДЕМ ВСЕ ЕДИНИЦЫ

OUT DX, AL

MOV AL, 55H ;ЗАТЕМ ЧЕРЕДУЮЩИЕСЯ ЕДИНИЦЫ И НУЛИ

OUT DX, AL

MOV AL, 0AAH

OUT DX, AL

MOV AL, 80H ;ЕДИНИЦУ ИЗ СТАРШЕГО БИТА СДВИГАЕМ В МЛАДШИЙ

OUT DX, AL

SHR AL, 1

OUT DX, AL

...

СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ С ОТВЕТАМИ.

1. Для чего могут использоваться порты параллельного ввода-вывода информации?

- для организации режима ПДП

- для сопряжения с периферийным оборудованием

- для непосредственного ввода аналоговых сигналов

- для записи/чтения ОЗУ

- в качестве контроллера прерываний

2. Какова максимальная разрядность порта?

8

3. Сколько 8-разрядных портов ввода-вывода в составе одной микросхемы КР580ВВ55?

3

4. Сколько режимов работы у портов ввода/вывода КР580ВВ55?

$3

5. Чем задается режим работы портов?

- битом D7

- регистром режима

- битами D0... D3

- регистром управления порта С

- контроллером ПДП

6. Возможно ли задание портам микросхемы различных режимов работы?

да

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ.

Программирование выполняйте на ассемблере микропроцессора Intel 8086 с использованием ТОЛЬКО СЛЕДУЮЩИХ КОМАНД: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, AND, TEST, OR, SHR, JNZ, JMP, различных конфигураций регистров A, B, C, D и непосредственных десятичных или 16-pичных операндов. Можно использовать МЕТКИ В ВИДЕ ЦИФР (например, 1:). Длина программы не должна превышать 50 команд и не содержать комментариев. Переключение режимов "Текст программы" и "Построить диаграмму" клавишами +, сама диаграмма снимается по нажатию клавиши . Возврат - по . Адрес порта A=1B00H, регистра режима 1B06H.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.

Требования к отчету по лабораторной работе.

Отчет должен содержать:

1. Постановку задачи.

2. Структурную схему установки.

3. Текст разработанной управляющей программы.

4. Результаты эксперимента.

Литература:

1. Хвощ С. Т., Варлинский Н. Н., Попов Е. А. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. - Ленинград: "Машиностроение" (Ленингр. отделение) , 1987, с.85-90.

2. Ю-Чжен Лю, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/8088. Архитектура, программирование и проектирование микрокомпьютерных систем. Пер. с англ. - М.: "Радио и связь", 1987, с.341-348, 500-504 (система команд микропроцессора 8086) .

3. Скэнлон Л. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке ассемблера. М.: "Радио и связь", 1991, с.78-82 (система команд), с.87 (ввод-вывод).

2. Лабораторная работа N 2.

"Последовательная передача данных".

Теория.

В некоторых случаях использование параллельного интерфейса для связи с периферийным оборудованием оказывается неэффективным из-за большого числа требующихся для этого проводов. Их число можно резко сократить за счет перехода от параллельной организации передачи данных (то есть одновременно по нескольким параллельным линиям - проводам) к последовательной передаче, когда информация передается бит за битом по одной линии, состоящей минимум из двух проводов - сигнального, по которому собственно и происходит передача информации, и общего ("земляного") провода, относительно которого меняется уровень сигнала в сигнальном проводе. Такой интерфейс принято называть последовательным.

Один из практических примеров, когда последовательный интерфейс предпочтительнее параллельного, - это передача данных на относительно удаленное периферийное устройство. Для такой передачи в последовательном интерфейсе требуется всего один провод, тогда как в случае побайтовой передачи данных в параллельной форме необходимо восемь проводов, не считая общего. Однопроводная передача имеет два преимущества. Одно из них связано с тем, что стоимость кабеля и необходимого набора линейных формирователей и приемников будет для нее существенно ниже, чем стоимость технических средств для эквивалентной многопроводной конфигурации. Ввиду этого, и особенно при необходимости передачи на большие расстояния, последовательный интерфейс, скорее всего, окажется значительно экономичнее параллельного. Кроме того, последовательная передача данных дает возможность пользоваться, например обычной телефонной сетью или стандартными каналами передачи цифровой информации.

Асинхронный метод передачи.

В последовательной системе связи разряды данных передаются последовательно друг за другом. Асинхронная последовательная система связи позволяет передавать за один "цикл" (одну "посылку") по одному символу (т.е. один набор двоичных разрядов).

Длительность одного двоичного разряда определяется выбранной скоростью передачи. Она выбирается исходя из рабочих характеристик передающего и приемного устройств. Компьютер IBM PC может передавать и принимать данные со стандартной скоростью, находящейся в пределах от 50 до 9600 бод.

На рис.1 показано, как осуществляется асинхронная передача одного символа.

В каждом такте на передающую линию через интерфейс направляется один разряд и, как правило, интерфейс программируется на передачу данных наборами по одному байту (т.е. по одному символу). Переключение с единицы на нуль сигнализирует приемнику, что вскоре начнется передача потока данных, составляющих символ. Первый разряд этого потока, равный нулю, именуется стартовым разрядом.

После обнаружения перехода с 1 на 0 приемник считывает сигнал с входной линии через интервал времени, равный половине длительности одного разряда, - это гарантирует, что принятый логический 0 будет действительно нулем, а не помехой из-за переходного процесса. В этот момент времени, если линия по- прежнему находится в состоянии логического 0, приемник воспринимает стартовый разряд как действительный и приступает к последовательному считыванию входной линии с одноразрядными интервалами. Он формирует символ в соответствии с предварительно запрограммированными параметрами символа, к числу которых относятся длина символа в двоичных разрядах и выбранный тип контроля по четности. Если же стартовый разряд признается недействительным, приемник игнорирует обнаруженный 0 и возвращается в состояние ожидания до поступления следующего действительного стартового разряда (0) . Вероятность обнаружения ложного стартового разряда или игнорирования действительного стартового разряда очень мала, поскольку весьма маловероятно, что шумовые всплески возникнут в те самые моменты, когда осуществляется считывание входной линии приемника.

При асинхронной передаче символ заканчивается передачей одного или двух стоповых разрядов (логических единиц), причем для любой скорости передачи, превышающей 110 бод, как правило, используется один стоповый разряд.

Передатчик направляет на линию последовательность единиц во всех случаях, когда нет готового к передаче символа.

Для реализации последовательного асинхронного метода передачи можно использовать как специализированные контроллеры (так называемые асинхронные приемопередатчики - UART) , так и запрограммировать параллельный интерфейс на последовательную передачу кода символа (как правило, длиной в один байт) через какой-либо разряд параллельного порта. Удобнее всего для этого использовать самый младший (или самый старший) разряд параллельного порта, "сдвигая" в него очередные разряды передаваемого символа в нужные моменты времени.

В случае использования самого младшего разряда параллельного порта передача кода символа (после передачи стартового бита) начинается с самого младшего разряда и заканчивается самым старшим, после чего передаются бит контроля (если это предусмотрено алгоритмом) и стоповые биты. Такая последовательность передачи разрядов символа используется и в специализированных микросхемах UART.

Для повышения достоверности передаваемой информации при последовательной передаче обычно предусматривают передачу бита контроля четности (или нечетности) числа единиц в передаваемом коде символа. При этом разряд контроля по четности передается как старший разряд символа. Если выбран контроль по четности, то разряд контроля, генерируемый на передающей стороне, устанавливается в 1 или сбрасывается в 0 с таким расчетом, чтобы в символе (включая и сам разряд контроля) полное число разрядов, содержащих логическую единицу, было четным, и наоборот - если предусмотрен контроль по нечетности, то общее количество единиц в передаваемой посылке должно быть нечетным, не считая, разумеется, стоповые биты.

Ниже приведен фрагмент программы на ассемблере, подсчитывающий число единиц в передаваемом из регистра AL байте без контроля по четности/нечетности. Предполагается, что настройка порта уже проведена и адрес порта находится в регистре DX. Кроме того, синхронизация передаваемых битов с какой-либо базовой (опорной) частотой не производится, хотя в реальных системах такая синхронизация необходима и именно она определяет реальную скорость передачи информации:

MOV AH, AL ;СОХРАНИТЬ ПЕРЕДАВАЕМЫЙ БАЙТ

MOV AL, 0 ;ВЫДАТЬ СТАРТОВЫЙ БИТ

OUT DX, AL

MOV BL, 8 ;ЧИСЛО ПЕРЕДАВАЕМЫХ БИТОВ = 8

MOV AL, AH ;ВОССТАНОВИТЬ ПЕРЕДАВАЕМЫЙ БАЙТ 3:

OUT DX, AL ;ВЫДАТЬ ОЧЕРЕДНОЙ БИТ СИМВОЛА

DEC BL ;УМЕНЬШИТЬ СЧ-К БИТОВ

JNZ 1 ;ЕСЛИ ПЕРЕДАНЫ НЕ ВСЕ БИТЫ - ПРОДОЛЖИТЬ

JMP 2 ;НА КОНЕЦ 1: SHR AL ;СДВИНУТЬ AL

JMP 3 ;И ПРОДОЛЖИТЬ ПЕРЕДАЧУ 2: MOV AL, 0FH

OUT DX, AL ;ВЫДАТЬ СТОПОВЫЙ БИТ

Методика.

Перед началом работы обязательно ознакомьтесь с теоретическим материалом, приведенном в разделе "Теория" (вызывается нажатием клавиш +) . После этого полезно попытаться ответить на контрольные вопросы, приведенные в соответствующем разделе (вызываются клавишами +) .В зависимости от типа вопросов отвечать нужно либо путем выбора правильного ответа из подмножества приведенных ответов, нажимая для переключения варианта выбора (подсвеченный текст) на клавишу и для выбора ответа - на клавишу , либо путем ввода конкретного значения или слова, дающего верный ответ. При этом ведется подсчет верных и неверных ответов без показа итога. (Эти данные станут видимы на следующем этапе работы – когда Вы начнете создавать структурную схему установки).

Для выполнения работы войдите в окно выполнения с помощью клавиш+ или через основное меню (по F10) . На экране должно появиться изображение основных узлов исследуемой подсистемы ввода/вывода.

Создайте функциональную схему периферийного устройства IBM PC для последовательного вывода информации через порт А микросхемы КР580ВВ55, указав необходимые соединения источников и приемников сигналов в выделенных строках ввода внизу экрана. Подключение БИС портов к шине адреса выполняйте только по четным адресам, то есть, начиная с линии A1 и старше. Для переключения окон ввода используется клавиша . Названия сигналов приводите полностью и теми буквами, которые использованы в изображениях блоков (как правило, латинские). Если названия источников и приемников соединяемых цепей заданы по Вашему мнению правильно - нажмите . Старайтесь не ошибаться, поскольку машина ведет подсчет сделанных Вами ошибок, суммируя их с ошибками, сделанными при ответах на вопросы.

Если функциональная схема собрана полностью, на экране появится соответствующее сообщение, после чего, нажав ОДИН РАЗ , полученную структурную схему можно перерисовать или распечатать для отчета клавишей и перейти в окно установки параметров еще одним нажатием клавиши при подсвеченной клавише "Выход" на дисплее.

ВАША ЦЕЛЬ В ЭТОЙ РАБОТЕ - запрограммировать микросхему КР580ВВ55 для последовательного вывода через порт А одного символа длиной в 5...8 бит.

Программирование выполняется на ассемблере микропроцессора Intel 8086. При программировании используйте ТОЛЬКО НЕОБХОДИМЫЕ ВАМ КОМАНДЫ из следующего подмножества команд: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, OR, AND, JNZ, SHR, JMP, TEST и различные конфигурации регистров A, B, C и D. Можно использовать НЕБОЛЬШОЕ ЧИСЛО МЕТОК, НО ТОЛЬКО В ВИДЕ ЦИФР (например, 4:). При программировании можно редактировать неверно набранные строки стандартными средствами клавиатуры IBM PC. Длина программы не должна превышать 50 команд.

Запрограммируйте последовательный вывод одного символа через младший разряд порта А с контролем на четность/нечетность (по заданию преподавателя) и одним стоповым битом. Адрес порта А - 1B00H (адрес регистра режима для этого порта равен 1B06H) . Для подсчета числа передаваемых разрядов и единиц в передаваемом байте используйте свободные регистры общего назначения (т.е. не AL и не DX, которые задействованы в операциях ввода-вывода). Если Вы решили, что программирование закончено, запустите программу, нажав одновременно клавиши +, а затем - когда текст внизу станет более ярким - клавишу . При этом с небольшой задержкой на экране появится временная диаграмма выходного сигнала разряда 0 порта А, каждый элементарный фрагмент которой, соответствующий одному периоду приведенного вверху синхросигнала, снят после выполнения КАЖДОЙ ОЧЕРЕДНОЙ КОМАНДЫ программы! Если диаграмма соответствует решаемой задаче, зарисуйте или распечатайте ее с помощью стандартной комбинации горячих клавиш для распечатки экрана IBM PC и приложите полученную диаграмму к отчету с интерпретацией событий в соответствии с программой. Точно также запишите или распечатайте окончательный вариант Вашей программы.

Возврат в окно программирования по клавише .

Окончание работы - нажатием клавиш +. Для справок по оформлению отчета и по литературе - см. добавочный раздел "Дополнение" (вызывается нажатием клавиш +) или по F10.

Завершение работы и выход из оболочки - по + ПОСЛЕ закрытия окон построения диаграмм, установки параметров и сборки функциональной схемы.

ВНИМАНИЕ! Не спешите приступать к выполнению работы - сначала тщательно проработайте теоретический раздел, выпишите необходимые для расчетов формулы, составьте предполагаемую схему для проведения эксперимента, ответьте на контрольные вопросы и только после этого входите в окно выполнения (Alt-E) . Помните, что из окна выполнения работы справочная информация недоступна! Вам придется сначала закрыть окно выполнения, и только потом можно будет открывать окна со справочной информацией (т.е. с теоретическим, методическим и дополнительным материалом). Новое открытие окна выполнения фактически означает начало работы с нуля.

Пример учебной программы.

MOV DX, 1BO6H ;АДРЕС РЕГ. РЕЖИМА

MOV AL, 80H ;ВСЕ ПОРТЫ НА ВЫВОД

OUT DX, AL

MOV AL, 0

MOV DX, 1B00H АДРЕС ПОРТА А

OUT DX, AL ;ВЫДАТЬ СТАРТОВЫЙ БИТ

MOV BL, 5 ;ЧИСЛО ПЕРЕДАВАЕМЫХ БИТОВ = 5

MOV AL, 5 ;ПЕРЕДАВАЕМЫЙ СИМВОЛ = 5 3:

OUT DX, AL ;ВЫДАТЬ ОЧЕРЕДНОЙ БИТ СИМВОЛА

DEC BL ;УМЕНЬШИТЬ СЧ-К БИТОВ

JNZ 1 ;ЕСЛИ ПЕРЕДАНЫ НЕ ВСЕ БИТЫ - ПРОДОЛЖИТЬ

JMP 2 ;НА КОНЕЦ 1: SHR AL ;СДВИНУТЬ AL

JMP 3 ;И ПРОДОЛЖИТЬ ПЕРЕДАЧУ 2: MOV AL, 0FH

OUT DX, AL ;ВЫДАТЬ СТОПОВЫЙ БИТ

Список контрольных вопросов с ответами.

1. Для чего могут использоваться порты параллельного ввода-вывода информации?

- для организации режима ПДП

- для последовательного ввода/вывода информации

- для непосредственного ввода аналоговых сигналов

- для записи/чтения ОЗУ

- в качестве системного контроллера

2. Где последовательная передача данных предпочтительней?

- при связи по системной магистрали

- для передачи данных через контроллер ПДП

- для связи с удаленным периферийным оборудованием

- при аналоговом вводе

- при аналоговом выводе

3. Какое минимальное количество проводов необходимо для последовательной передачи данных?

2

4. Какой бит при последовательной передаче передается первым (ответ дайте русскими строчными буквами)?

стартовый

5. Какой бит при последовательной передаче передается последним (ответ дайте русскими строчными буквами)?

стоповый

6. Когда передается бит контроля?

- в начале

- после седьмого бита символа

- после старшего бита символа

- в конце

- после стартового бита

Рекомендации по программированию.

Программирование выполняйте на ассемблере микропроцессора Intel 8086 с использованием ТОЛЬКО СЛЕДУЮЩИХ КОМАНД: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, AND, TEST, OR, SHR, JNZ, JMP, различных конфигураций регистров A, B, C, D и непосредственных десятичных или 16-pичных операндов. Можно использовать МЕТКИ В ВИДЕ ЦИФР (например, 1:). Длина программы не должна превышать 50 команд и не содержать комментариев. Переключение режимов "Текст программы" и "Построить диаграмму клавишами +, сама диаграмма снимается по нажатию клавиши .

Возврат - по . Адрес порта A=1B00H, адреса портов только четные.

Дополнительная информация.

Требования к отчету по лабораторной работе.

Отчет должен содержать:

1. Постановку задачи.

2. Структурную схему установки.

3. Текст разработанной программы.

4. Результаты эксперимента.

Литература:

1. Хвощ С. Т., Варлинский Н. Н., Попов Е. А. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. - Ленинград: "Машиностроение" Ленингр. отделение), 1987, с.85-90.

2. Скэнлон Л. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке ассемблера. М.: "Радио и связь", 1991, с.78-82 (система команд), с.87 (ввод-вывод) .

3. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. Пер. с англ./Под ред. У. Томпкинса и Дж. Уэбстера.- М.: "Мир", 1992, с.237-265.

3. Лабораторная работа N 3.

"Интерфейс RS-232C".

Теория.

Стандартный интерфейс RS-232 был первоначально разработан для сопряжения терминалов или оконечного оборудования данных (ООД) с модемом (модулятором/демодулятором) или аппаратурой передачи данных (АПД). В настоящее время этот интерфейс используется для сопряжения практически любого устройства с персональными компьютерами IBM PC, а также с аналогичными компьютерами других типов. Асинхронный связной адаптер компьютера IBM PC обеспечивает реализацию интерфейса ООД типа RS-232C в соответствии со стандартом EIA [4].

В отечественных системах ему соответствует стык С2.

Квитирование установления связи при последовательной

передаче данных.

Чтобы установить надежную связь при последовательной передаче данных устройства, как правило, выдают сигналы, с помощью которых они "информируют" друг друга о том, имеются ли у них данные для передачи или готовы ли они к приему данных. Если одно устройство направляет какой-либо символ другому устройству, которое в этот момент занято выполнением какой-либо иной задачи, то переданный сигнал будет потерян. Квитирование - это процедура обмена сигналами для установления связи, осуществляемой только при определенных условиях.

Чтобы информировать приемник о наличии данных для передачи, передатчик направляет сигнал "запрос передатчика" (RTS) . Этот сигнал либо прерывает текущую операцию приемника, либо приемник фиксирует его поступление в процессе циклического опроса соответствующего сигнала. Обнаружив такой сигнал, приемник заканчивает текущую операцию и отвечает передатчику сигналом "сброс передатчика" (СTS), указывающим, что приемник готов к приему символов. Передатчик не передает никаких данных до тех пор, пока на его вход не поступит сигнал CTS.

Ошибки четности в интерфейсе RS-232C.

Для повышения достоверности передаваемой информации в RS-232C предусмотрена возможность ввести бит контроля по четности (или нечетности) числа единиц в передаваемом коде символа. При этом разряд контроля по четности передается как старший разряд символа. Пользователь может предусмотреть контроль по четности или по нечетности или вообще отказаться от такого контроля.

Если выбран контроль по четности, то разряд контроля, генерируемый на передающей стороне, устанавливается в 1 или сбрасывается в 0 с таким расчетом, чтобы в символе (включая и сам разряд контроля) полное число разрядов, содержащих логическую единицу, было четным.

Электрические и механические требования стандарта RS-232C

Вывод 1. Защитное заземление (PG) соединяет между собой корпуса полупроводниковых приборов с целью предотвращения накопления статического заряда. Этот вывод присоединяется к экрану кабеля связного адаптера IBM.

Вывод 2. Передаваемые данные (-TхD); для случая ООД через этот вывод сигнал передается в последовательную линию данных.

Вывод 3. Принимаемые данные (-RхD); для случая ООД через этот вывод сигнал принимается с последовательной линии.

Вывод 4. Запрос передатчика (RTS) - возбуждается передатчиком, когда последний должен передать данные по линии. Вывод 4 должен сохранять активное состояние до конца передачи.

Вывод 5. Сброс передатчика (CTS) - используется приемником для информирования передатчика относительно того, готов ли приемник к приему передаваемых данных. Вывод 5 также должен находиться в активном состоянии на протяжении всей передачи. Если сигнал CTS переходит в неактивное состояние в середине передачи, то передатчик прекращает передачу и выдается сообщение об ошибке.

Вывод 6. Готовность модема (DSR) - задает режим модема. Когда модем включен, этот вывод обычно находится в активном состоянии. В случае модемов с фиксированной коммутацией, которые способны работать в режиме передачи либо речи, либо данных, на выводе 6 устанавливается низкий (активный) уровень при работе в режиме передачи данных и высокий - при передаче речи.

Вывод 7. Сигнальное заземление (SG) является заземлением цепей сигнала, передаваемого на вывод -TхD.

Вывод 8. Указатель принятого по линии сигнала обычно называют признаком обнаружения несущей сигнала (DCD) или указателем несущей (CD) . Этот сигнал используется модемом для информирования передатчика о том, что каналом передачи можно пользоваться, и обычно активизируется в тех случаях, когда уже выдан сигнал "запрос передатчика".

Вывод 20. Готовность терминала (DTR) - сигнал от терминала, указывающий, что последний находится в режиме взаимодействия с системой и, следовательно, связь возможна. Если этот сигнал установлен в 1, то терминал находится в автономном (или локальном) режиме и связь с ним как с внешним устройством невозможна.

Вывод 22. Указатель вызовов (RI) активизируется модемом, когда последний обнаруживает поступивший по телефонной линии вызов. Этот сигнал используется устройствами, которые могут автоматически отвечать на поступающие вызовы.

Использование асинхронного связного адаптера.

Для реализации интерфейса RS-232C корпорация IBM предоставляет пользователям асинхронный связной адаптер. В его качестве она использует интегральную схему UART типа 8250 фирмы Intel или других фирм. Этот адаптер способен передавать данные с различными скоростями - от 50 до 9600 бод. С помощью операционной системы или специальных программ пользователь может самостоятельно задавать скорость передачи двоичной информации, длину передаваемого сигнала, тип контроля по четности и число стоповых разрядов в символе.

Операционная система IBM PC поддерживает 2 порта коммуникации, поэтому в машине имеются 2 микросхемы. Их базовые адреса хранятся в ячейках 0040: 0000 для СОМ1 и 0040: 0002 для СОМ2. (Базовый адрес - это двухбайтовый адрес порта, который является младшим из группы адресов портов, дающих доступ к UART.) На всех машинах, кроме РСjr, СОМ1 имеет базовый адрес 3F8H, а СОМ2 - 2F8H. Для удобства мы в дальнейшем будем всегда нумеровать регистры 3FхH, но все сказанное в равной степени применимо и к регистрам 2FхH.

Микросхема 8250 (см. рис.1) имеет 10 программируемых однобайтовых регистров, с помощью которых управляется и контролируется порт коммуникации. Доступ к этим 10 регистрам осуществляется через семь портов с адресами 3F8H - 3FEH (или 2F8H - 2FEH) . В пяти случаях доступ к регистру через соответствующий порт зависит от того, как установлен бит 7 в регистре контроля линии, который является единственным регистром с адресом порта 3FBH. Вот эти регистры:

Адрес: Назначение: Обозн. рис.1: 3F8H (OUT, бит 7 = 0 в 3FBH) Регистр хранения передатчика THR 3F8H (IN, бит 7 = 0 в 3FBH) Регистр данных приемника RBR 3F8H (OUT, бит 7 = 1 в 3FBH) Делитель скорости обмена (млад.) DLL 3F9H (IN, бит 7 = 1 в 3FBH) Делитель скорости обмена (стар.) DLH 3F9H (OUT, бит 7 = 0 в 3FBH) Регистр разрешения прерывания IER.

Остальные регистры: 3FAH (IN) Регистр идентификации прерывания IIR 3FBH (OUT) Регистр управления линии LCR 3FCH (OUT) Регистр управления модемом MCR 3FDH (IN) Регистр статуса линии LSR 3FEH (IN) Регистр статуса модема MSR

Рис.1.

Функции блоков: DBB (Data Bus Buffer) - буфер шины данных, RCHR (Re- ceiver Shift Register) - регистр сдвига приемника, RT&C (Receiver Timing & Control) - синхронизация и управление приемом данных, BG (Baud Generator) - генератор бодовой частоты, TT&C (Transmitter Timing & Control) - синхронизация и управление передачей данных, TCHR (Transmitter Shift Register) - сдвиговый регистр приемника, MCL (Modem Control Logic) - логика управления модемом, ICR (Interrupt Control Logic) - логика управления прерываниями.

Расшифровка входных и выходных сигналов: D0/7 - шина данных 0..7 разр., +5V - шина питания +5 вольт, GND - шина питания 0 вольт ("земля"); CS0, CS1 - прямые входы выбора кристалла; -CS2 - инверсный вход выбора кристалла: выбор микросхемы происходит при совпадении высоких уровней CS0, CS1 и низкого уровня -CS2, при этом вырабатывается выходной сигнал CSOUT; -ADC - строб адреса: адрес дешифрируется при низком уровне ADC; DISTR, -DISTR - прямой и инверсный стробы чтения данных: данные читаются из 8250 при совпадении высокого уровня DISTR и низкого уровня -DISTR; DOSTR, -DOSTR - прямой и инверсный стробы записи данных в 8250; XTAL1, XTAL2 - входы для подключения внешнего генератора (к XTAL1) или кварцевого резонатора; A0, A1, A2 - входы адреса;

DDIS - выходной сигнал логики управления; SIN - вход данных приемника; BCLK - вход бодовой частоты приемника; BAUDOUT - выход бодовой частоты внутреннего делителя; SOUT - последовательный выход передатчика; OUT1, OUT2 - специальные выходы управления модема; INTRPT - выход прерывания. Остальные сигналы были рассмотрены выше.

Из десяти регистров только шесть необходимы для простой последовательной связи. Регистр хранения передатчика содержит байт данных, которые будут посланы, а регистр данных приемника - последний полученный байт данных. Регистры управления и статуса линии инициализируют и управляют линией связи, используя скорость обмена, определяемую содержимым двух регистров делителя скорости обмена. Из оставшихся четырех регистров регистры управления и статуса модема необходимы только для связи через модем, а два регистра, связанных с прерываниями - только в процедурах, управляемых прерываниями.

Прерывания используют для повышения скорости реакции компьютера на неординарные события при приеме/передаче сообщений. Самый простой способ следить за событиями - непрерывно проверять регистр статуса линии, ожидая вводимого символа или указания, что все готово для передачи следующего байта данных.

Поскольку процессор работает очень быстро по сравнению с обычными скоростями, с которыми передаются последовательные данные, то этот метод загружает процессор рутинной задачей, неэффективно расходуя процессорное время, которое может использоваться для обработки поступающих или передаваемых данных.

По этой причине микросхема 8250 может быть установлена в режим, вызывающий прерывание при появлении символа, возникновении ошибки и т.п. Это прерывание моментально вызовет процедуру вашей программы, которая, например, будет передавать следующий символ из коммуникационного буфера.

Независимо от того, занимаемся мы вводом или выводом, как минимум, 4 регистра микросхемы 8250 должны быть инициализированы для операций обмена. Это регистры делителя скорости обмена, регистр контроля линии и регистр разрешения прерывания.

Инициализация скорости обмена.

Делитель скорости обмена - это число, на которое надо разделить частоту системных часов (1190000 Гц), чтобы получить желаемую скорость обмена. Чем больше делитель, тем меньше скорость обмена. Скорость обмена 300 бод и меньше требует двухбайтового числа для делителя. Старший байт посылается в 3F9H (или 2F9H) , а младший - в 3F8H (или 2F8H) . В обоих случаях бит 7 регистра управления линии должен быть установлен в 1 перед засылкой значений, в противном случае по этим двум адресам значения будут адресованы в другие регистры (см. выше). Вот некоторые значения, требуемые для обычных скоростей обмена:

Скорость обмена: Адрес 3F9H: Адрес 3F8H:

50 09H 00H

110 04H 17H

300 01H 80H

600 00H C0H

1200 00H 60H

1800 00H 40H

2400 00H 30H

3600 00H 20H

4800 00H 18H

9600 00H 0CH

Всегда устанавливайте регистры скорости обмена первыми, так как они единственные, которые требуют установки бита 7 в регистре контроля линии. После этого надо изменить содержимое регистра контроля линии, сбросив бит 7, чтобы все остальные обращения к регистрам были правильными. Поскольку регистр контроля линии является регистром только для записи, то нет способа вернуть бит 7 обратно в 1 без одновременной установки всех остальных битов этого регистра.

Инициализация регистра контроля линии.

Значения битов регистра контроля линии, адрес порта которого равен 3FBH (или 2FBH) , могут быть следующими:

Биты: Назначение: 1-0 длина символа. 00 = 5 бит, 01 = 6 бит, 10 = 7 бит, 11 = 8 бит; 2 число стоп-битов. 0 = 1, 1 = 1, 5, если длина символов равна пяти, иначе -2; 3 четность: 1 = генерируется бит четности, 0 = нет; 4 тип четности: 0 = нечетная, 1 = четная; 5 фиксация четности: 0 = отменена; 1 = всегда 1, если бит 3 = 1 & бит 4 =0; или 1 = всегда 0, если бит 3 = 1 & бит 4 = 1; или 1 = нет четности, если бит 3 = 0; 6 установка перерыва. Вызывает вывод строки нулей в качестве сигнала отдаленной станции:

0 = запрещено, 1 = перерыв; 7 меняет адреса портов других регистров.

Обычно биты 5-7 сброшены в 0. Остальные описывают значения, определяемые протоколом обмена.

Регистр разрешения прерывания.

Даже если вы не используете прерывания, все равно нужно произвести запись в регистр разрешения прерывания, чтобы быть уверенным, что прерывания запрещены. Просто поместите в этот регистр 0. Регистр идентификации прерывания можно игнорирования.

Инициализация остальных регистров связана с модемами. Ясно, что модемы нужны только для связи с удаленными устройствами, а не для управления близлежащими, такими, как последовательный принтер. В [1, стр.] объяснено, как инициализировать регистр контроля модема.

В следующем примере на ассемблере используется базовый адрес COM1, после чего различные регистры инициализируются для скорости обмена 300 бод, семибитовых данных, четной четности и одного стоп-байта:

MOV DX, 3FBH

MOV AL, 80H

OUT DX, AL ;БИТ D7 ПОРТА 3FBH УСТАНОВИТЬ В 0

MOV DX, 3F9H

MOV AL, 1H

OUT DX, AL

DEC DX

MOV AL, 80H

OUT DX, AL ;ЗАГРУЗИТЬ ДЕЛИТЕЛЬ БОДОВОЙ ЧАСТОТЫ

MOV DX, 3FBH

MOV AL, 1AH

OUT DX, AL ;СТРУКТУРА ДАННЫХ

DEC DX

DEC DX

MOV AL, 0

OUT DX, AL ;ЗАПРЕТ ПРЕРЫВАНИЙ

Определение статуса коммуникационного порта.

Регистр статуса линии микросхемы UART 8250 определяет протокол связи. Этот регистр имеет адрес порта на 5 больше, чем базовый адрес данного канала. Обычно он постоянно просматривается в процессе коммуникационного обмена.

При передаче данных регистр сообщает, что предыдущий символ уже послан, позволяя программе записать новый символ поверх его. При приеме данных регистр информирует программу о поступлении следующего символа, с тем, чтобы программа могла прочитать его прежде, чем он будет уничтожен следующим прибывшим.

Значения битов этого регистра следующие:

Биты: 0 1 = байт данных получен; 1 1 = полученные данные были перезаписаны (предыдущий символ не был вовремя считан); 2 1 = ошибка четности (вероятно, из-за шума в линии); 3 1 = ошибка окружения (передача не синхронизирована); 4 1 = обнаружен перерыв (получена длинная строка единиц, индицирующая, что другая станция запрашивает конец передачи); 5 1 = регистр хранения передатчика пуст (в этот регистр должны помещаться передаваемые данные); 6 1 = регистр сдвига передатчика пуст (этот регистр получает данные из регистра хранения и преобразует их в последовательный вид); 7 1 = тайм-аут (устройство не связано с машиной).

Инициализация и управление модемом.

Имеется 6 линий, по которым модемы связываются с компьютером (усовершенствованные модели могут иметь добавочные линии по интерфейсу RS232) . Их названия, сокращения и функции приведены ниже:

От компьютера к модему:

Data Terminal Ready (DTR) Информирует модем, что компьютер включен (готовность компьютера) и готов к связи Request To Send (RTS) Информирует модем, что компьютер ожидает (запрос на посылку) посылки данных От модема к компьютеру:

Data Set Ready (DSR) Информирует компьютер, что модем включен (готовность модема) и готов Clear To Send (CTS) Информирует компьютер, что модем готов (готовность к посылке) начать передачу данных

Data Carrier Detect (DCD) Информирует компьютер, что модем связан с (обнаружен носитель данных) другим модемом

Ring Indicator (RI) Информирует компьютер, что по телефонной (индикатор звонка) линии, к которой присоединен модем, передается звонок

Сначала компьютер устанавливает сигнал DTR, а затем инструктирует модем связаться с удаленной станцией. После того как модем установил связь, он устанавливает сигнал DSR. Этот сигнал информирует компьютер, что модем готов к связи и в этот момент компьютер может установить сигнал RTS. И если модем ответит сигналом CTS, начнется передача. Две стандартные линии, по которым компьютер управляет модемом, доступны через регистр контроля модема микросхемы UART 8250. Этот регистр имеет адрес порта на 4 больше, чем базовый адрес используемого коммуникационного канала.

Значения его битов таковы:

биты 7-5 (всегда 0) 4 1 = выход UART замкнут на вход 3 добавочный пользователь назначен на вывод #2 2 добавочный пользователь назначен на вывод #1 1 1 = "запрос на посылку" активен 0 1 = "готовность компьютера" активна Обычно биты 0 и 1 регистра контроля модема установлены, а остальные - равны 0. Бит 2 равен 0, за исключением случаев, когда производитель модема предназначил его для специальных нужд. Бит 3 установлен только в случае, когда используются прерывания. Наконец, бит 4 предоставляет возможность тестирования коммуникационных программ без установления реальной связи. Выходной сигнал микросхемы UART подается на вход, как будто UART принимает последовательные данные. Это свойство можно применять для тестирования правильности работы самой микросхемы. Однако при использовании коммуникационных процедур прерывания 14H BIOS оно недоступно.

Четыре линии, по которым модем посылает информацию компьютеру, управляются регистром статуса модема. Этот регистр расположен по адресу порта на 6 больше, чем базовый адрес используемого коммуникационного адаптера. Значение его битов следующие:

Биты: 7 1 = DCD 6 1 = RI 5 1 = DSR 4 1 = CTS 3 1 = изменение в DCD 2 1 = изменение в RI 1 1 = изменение в DSR 0 1 = изменение в CTS

Методика.

Перед началом работы ТЩАТЕЛЬНО ознакомьтесь с теоретическим материалом, приведенном в разделе "Теория" (вызывается нажатием клавиш +) . После этого полезно попытаться ответить на контрольные вопросы, приведенные в соответствующем разделе (вызываются клавишами +) .В зависимости от типа вопросов отвечать нужно либо путем выбора правильного ответа из подмножества приведенных ответов, нажимая для переключения варианта выбора (подсвеченный текст) на клавишу и для выбора ответа - на клавишу , либо путем ввода конкретного значения или слова, дающего верный ответ. При этом ведется подсчет верных и неверных ответов без показа итога. (Эти данные станут видимы на следующем этапе работы – когда Вы начнете создавать структурную схему установки). В случае неверного ответа раздается звуковой сигнал.

Для выполнения работы войдите в окно выполнения с помощью клавиш + или через основное меню (по F10) . На экране должно появиться изображение основных узлов исследуемой подсистемы ввода/вывода.

Создайте структурную схему установки, указав необходимые соединения источников и приемников сигналов в выделенных строках ввода внизу экрана.

Для перехода по окнам ввода используется клавиша . Названия сигналов приводите полностью и теми буквами, которые использованы в изображениях блоков (как правило, латинские). Если названия источников и приемников соединяемых цепей заданы по Вашему мнению правильно - нажмите . Старайтесь не ошибаться, поскольку машина ведет подсчет сделанных Вами ошибок, суммируя их с ошибками, сделанными при ответах на вопросы.

Если структурная схема собрана полностью, на экране появится соответствующее сообщение, после чего полученную структурную схему можно перерисовать или распечатать для отчета и перейти в окно программирования нажатием клавиш +, затем .

Основной задачей после набора структурной схемы является задача программирования реальной микросхемы 8250 на передачу какого-либо символа с заданными характеристиками (частота, количество бит, тип контроля, сам символ, - все эти параметры задаются преподавателем). Рекомендуемая частота передачи - 50 или 110 бод.

Программирование выполняется на ассемблере микропроцессора Intel 8086. При программировании используйте ТОЛЬКО НЕОБХОДИМЫЕ ВАМ КОМАНДЫ из следующего подмножества команд: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, OR, AND, JNZ, SHR, JMP, TEST и различные конфигурации регистров A, B, C и D. Можно использовать НЕБОЛЬШОЕ ЧИСЛО МЕТОК, НО ТОЛЬКО В ВИДЕ ЦИФР (например, 4:). При программировании можно редактировать неверно набранные строки стандартными средствами клавиатуры IBM PC. Длина программы не должна превышать 40 команд.

Запрограммируйте вывод символа (по заданию преподавателя) через порт COM1. Если Вы решили, что программирование закончено, запустите программу, нажав одновременно клавиши +, а затем - когда текст "построить диаграмму" внизу станет более ярким - клавишу . При этом с небольшой задержкой на экране появится временная диаграмма выходных сигналов RS- 232. Если диаграмма соответствует решаемой задаче, зарисуйте ее и приложите к отчету с интерпретацией событий в соответствии с программой. Возврат в окно программирования по клавише .

Окончание работы - нажатием клавиш +. Для справок по оформлению отчета и по литературе - см. добавочный раздел "Дополнение" (вызывается нажатием клавиш +) .

Завершение работы и выход из оболочки - по + ПОСЛЕ закрытия окон построения диаграмм и программирования.

Пример учебной программы.

Программа приведена для порта COM1:

MOV DX, 3FBH ;АДРЕС РЕГИСТРА КОНТРОЛЯ ЛИНИИ

MOV AL, 80H

OUT DX, AL

MOV DX, 3F9H ;СТАРШИЙ БАЙТ ДЕЛИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

MOV AL, 4H

OUT DX, AL

DEC DX ;МЛАДШИЙ БАЙТ ДЕЛИТЕЛЯ

MOV AL, 17H ;110 БОД

OUT DX, AL

MOV AL, 0FH

MOV DX, 3FBH

OUT DX, AL

MOV AL, 0

DEC DX

DEC DX ;РЕГИСТР ПРЕРЫВАНИЙ

OUT DX, AL ;ЗАПРЕТ ПРЕРЫВАНИЙ

MOV DX, 3F8H

ADD DX, 5 ;РЕГИСТ СТАТУСА ЛИНИИ 1: IN AL, DX

TEST AL, 20H

JNZ 2

JMP 1 ;ЖДАТЬ ГОТОВНОСТИ 2: MOV AL, 5AH ;ПЕРЕДАВАЕМЫЙ БАЙТ

MOV DX, 3F8H

OUT DX, AL ;ПЕРЕДАТЬ В ЛИНИЮ

Список контрольных вопросов с ответами.

1. Для чего могут использоваться UART (универсальные асинхронные приемопередатчики)?

   • для организации режима ПДП

   • для сопряжения с периферийным оборудованием

   • для ввода аналоговых сигналов

   • для записи/чтения ОЗУ

   • в качестве контроллера прерываний

2. Какова максимальная разрядность передаваемого символа в RS-232?

8

3. Какова минимальная разрядность передаваемого символа в RS-232?

5

4. Сколько адресуемых рабочих регистров в составе одной микросхемы 8250?

10

5. Сколько адресных входов у микросхемы 8250?

3

6. Чем определяется доступ к регистрам 3F9H, 3F8H делителя бодовой частоты?

   • битом D7 регистра управления линии

   • регистром режима

   • битами D0... D3 регистра статуса линии

   • регистром управления порта

   • битом D7 регистра управления модема

7. Возможно ли задание приемной и передающей секциям микросхемы различных режимов работы?

да

8. Какую функцию выполняет вывод SIN микросхемы 8250?

   • синхронизации приемника

   • ввода последовательных данных

   • синхронизации передатчика

   • синхронизации прерываний

   • синхронизации обращений к микросхеме

9. Какую функцию выполняет вывод SOUT микросхемы 8250?

   • синхронизации передатчика

   • синхронизации выводимой информации

   • вывода последовательных данных

   • синхронизации прерываний

   • синхронизации обращений к микросхеме по записи

10. Какую функцию выполняет вывод BAUDOUT микросхемы 8250?

    • синхронизации передатчика

    • синхронизации выводимой информации

    • вывода последовательных данных

    • вывода бодовой частоты

    • синхронизации "границ" выводимых символов

11. Какую функцию выполняет вывод BCLK микросхемы 8250?

    • синхронизации приемника

    • синхронизации выводимой информации

    • ввода последовательных данных

    • синхронизации "границ" вводимых символов

    • синхронизации обращений к микросхеме

12. Какую функцию выполняет вывод XTAL1 микросхемы 8250?

    • синхронизации приемника

    • синхронизации вводимой информации

    • ввода "внешней" опорной частоты

    • ввода последовательных данных

    • синхронизации обращений к микросхеме

13. Какую функцию выполняет вывод DOSTR микросхемы 8250?

    • синхронизации приемника

    • синхронизации записываемой в 8250 информации

    • ввода сигнала стробирования

    • синхронизации читаемой из 8250 информации

    • ввода "внешней" опорной частоты

14. Какую функцию выполняет вывод DISTR микросхемы 8250?

    • синхронизации приемника

    • синхронизации записываемой в 8250 информации

    • ввода сигнала стробирования

    • синхронизации читаемой из 8250 информации

    • синхронизации обращений к микросхеме

15. Какую функцию выполняют выводы CS0, CS1, -CS2 микросхемы 8250?

    • синхронизации записываемой в 8250 информации

    • синхронизации обращений к микросхеме

    • ввода сигнала стробирования

    • синхронизации читаемой из 8250 информации

    • ввода "внешней" опорной частоты

16. Какую функцию выполняет вывод MR микросхемы 8250?

    • синхронизации записываемой в 8250 информации

    • признака обращения к памяти

    • синхронизации читаемой из 8250 информации

    • сброса микросхемы

    • синхронизации обращений к микросхеме

17. Какую функцию выполняет вывод -ADC микросхемы 8250?

    • синхронизации внутреннего делителя бодовой частоты

    • синхронизации записываемой информации

    • синхронизации адреса

    • признака прямого доступа к памяти

    • синхронизации читаемой информации

Рекомендации по программированию.

Программирование выполняйте на ассемблере микропроцессора Intel 8086 с использованием ТОЛЬКО СЛЕДУЮЩИХ КОМАНД: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, AND, TEST, OR, SHR, JNZ, JMP и различных конфигураций регистров A, B, C и D. Можно использовать МЕТКИ В ВИДЕ ЦИФР (например, 1:). Длина программы не должна превышать 40 команд и не содержать комментариев. Переключение режимов "Текст программы" и "Построить диаграмму" - клавишами +, сама диаграмма снимается по нажатию клавиши . Возврат в окно программирования - по .

Дополнительная информация.

Требования к отчету по лабораторной работе.

Отчет должен содержать:

1. Постановку задачи.

2. Структурную схему установки.

3. Текст разработанной программы.

4. Результаты эксперимента.

Литература:

1. Джордейн Р. Справочник программиста персональных компьютеров типа IBM PC XT и AT. Пер. с англ. - М.: "Финансы и статистика", 1991, с.432-460.

2. Скэнлон Л. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке ассемблера. М.: "Радио и связь", 1991, с.78-82 (система команд), с.87 (ввод-вывод) .

3. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. Пер. с англ./Под ред. У. Томпкинса и Дж. Уэбстера.- М.: "Мир", 1992, с.237-265.

4. IBM PC technical reference manual.- IBM, Boca Raton, FL, 1983.

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 4.

"ИЗУЧЕНИЕ ТАЙМЕРА КР580ВТ53"

ТЕОРИЯ.

БИС программируемого таймера КР580ВИ53 предназначена для формирования цифровых импульсных сигналов с различными временными и частотными характеристиками.

Программируемый таймер (ПТ) имеет три независимых канала, каждый из которых содержит 16-разрядный вычитающий счетчик. Счетчики могут работать в двоичном и двоично-десятичном коде, с однобайтными или двухбайтными числами. Скорость счета программно изменяется от 0 до 2 МГц.

У
прощенная структурная схема ПТ изображена на рис.1. В состав БИС входят: буфер данных (ВD) , предназначенный для обмена данными и управляющими словами между МП и ПТ; схема управления чтением/записью (RWCU) , обеспечивающая выполнение операций

Рис.1. Структурная схема КР580ВT53

ввода-вывода информации в ПТ; регистр управляющего слова (RCR) , предназначенный для записи управляющих слов, задающих режим работы счетчиков; счетчики каналов (СOUNT0..2) .

Назначение входных, выходных и управляющих сигналов ПТ указано при описании выводов микросхемы в табл.1.

Таблица 1. Описание выводов ПТ.

Обозначение вывода

Назначение вывода

D (0-7)

Вход/выход шины данных (разряды 0...7)

-RD

Чтение; L-уровень сигнала разрешает считывание информации

из счетчика, адресуемого по входам АО, А1 на шину D (0-7) .

-WR

Запись; L-уровень сигнала разрешает запись информации с

шины D (0-7) в регистр или счетчик, адресуемый по входам

АО, A1

A0, A1

Входы для адресации каналов ПТ.

-CS

Выбор микросхемы: L-уровень сигнала подключает ПТ к системной шине. Обычно этот вход подключается к выходу дешифратора устройств ввода/вывода.

CLK0-CLK2

Счетные входы счетчиков.

GATE0-GATE2

Входы разрешения работы счетчиков.

OUT0-OUT2

Выходные сигналы счетчиков.

Ucc

Напряжение питания (+5 в)

GND

Напряжение питания (0 в)

Таблица 2. Операции обмена информацией между ПТ и микропроцессором.

Операции

Сигналы управления

CS

RD

WR

A1

A0

Запись управляющего слова

0

1

0

1

1

Запись в канал 0

0

1

0

0

0

Запись в канал 1

0

1

0

0

1

Запись в канал 2

0

1

0

1

0

Чтение из канала 0

0

0

1

0

0

Чтение из канала 1

0

0

1

0

1

Чтение из канала 2

0

0

1

1

0

Отключение ПТ от D0... D7

1

0

0

1

1

- // -

1

1

1

Х

Х

Х - безразличное состояние сигнала

Операции обмена информацией между ПТ и МТ, задаваемые сигналами управления и адресными входами, приведены в табл.2. Установка режима работы каждого канала ПТ производится программно путем записи управляющего слова и начального значения содержимого счетчика (N) с помощью команд вывода (OUT) . Формат управляющего слова и назначение отдельных разрядов представлены в табл.3. Управляющее слово задает номер счетчика (разряды D7, D6) , последовательность записи и считывания содержимого счетчика (разряды D5, D4) , режим работы (разряды D3-D1) и вид используемого кода (разряд D0) .

Таблица 3. Формат управляющих слов ПТ.

Разряды

Записанный код

Функциональное назначение

DО

D3... D1

D5, D4

0/1

000...101

00..11

Двоичный/двоично-десятичный код счетчиков

Режимы 0..5 счетчиков Защелкивание (00) или задание последовательности записи/чтения содержимого счетчика: 01 младший байт; 10 - старший байт; 11 - два байта подряд: сначала младший, затем старший

D7, D6

00..10

Номер счетчика, для которого выполняется операция: 00 - сч-к 0, 01 - сч-к 1,10-сч-к 2

В процессе работы ПТ содержимое любого из счетчиков можно прочитать двумя способами:

1) приостановив работу счетчика подачей соответствующего сигнала GATE L-уровня или блокировкой тактовых импульсов; прочитав содержимое счетчика, начиная с младшего байта, с помощью двух команд ввода (IN) , если запрограммировано чтение двух байтов;

2) записав в ПТ управляющее слово, содержащее нули в разрядах D4, D5, (табл.3); нули в этих разрядах указывают на выполнение операции "защелкивания" счета в момент чтения; прочитав содержимое с помощью команд ввода.

Каждый их счетчиков ПТ может работать в одном из шести режимов: в режиме 0 - программируемая задержка; в режиме 1 - программируемый ждущий мультивибратор; в режиме 2 - программируемый генератор тактовых сигналов; в режиме 3 - генератор прямоугольных импульсов; в режиме 4 - программно- управляемый строб; в режиме 5 - аппаратно-управляемый строб. Воздействие сигнала GATE на соответствующий счетчик зависит от режима работы.

В режиме 0 после занесения управляющего слова на выходе OUT устанавливается L-уровень. Уменьшение содержимого счетчика начинается при H-уровне сигнала GATE. После окончания счета на выходе OUT устанавливается напряжение H-уровня. Загрузка в счетчик нового значения младшего байта в процессе счета останавливает счет, а загрузка нового значения старшего байта начинает новый цикл счета.

В режиме 1 при H-уровне сигнала GATE на выходе OUT формируется отрицательный импульс длительностью N периодов тактовых импульсов CLK. Загрузка в процессе счета нового значения N не изменяет текущего режима счета. Импульс новой длительности формируется при следующем нарастании фронта сигнала GATE.

В режиме 2 ПТ генерирует периодический сигнал с частотой, в N раз меньшей частоты тактовых импульсов СLK. Выходной сигнал L-уровня устанавливается на последнем такте периода. Загрузка счетчика новым значением N в процессе счета приводит к изменению значения следующего периода. Сигнал GATE можно использовать для внешней синхронизации ПТ, так как L-уровень сигнала GATE запрещает счет, устанавливая H-уровень сигнала OUT, а H-уровень сигнала GATE начинает счет сигнала.

Режим 3 отличается от режима 2 тем, что при четном значении N на выходе счетчика генерируется сигнал H-уровня в течение первой половины периода и сигнал L-уровня в течение другой половины. При нечетном N длительность сигнала H-уровня на один такт больше, чем для сигнала L-уровня. ( В режиме 3 число N=3 нельзя загружать в счетчик).

В режиме 4 генерируется выходной сигнал H-уровня длительностью N периодов тактового сигнала CLK. После завершения счета устанавливается выходной сигнал L-уровня на один период сигнала CLK. Перезагрузка младшего байта в процессе счета не влияет на текущий счет, а загрузка старшего байта начинает новый цикл счета.

Режим 5 аналогичен режиму 4. Запуск счетчика производится положительным фронтом сигнала GATE. Загрузка счетчика новым значением числа N в процессе счета не влияет на длительность текущего цикла, но следующий цикл счета будет соответствовать новому значению N.

Управляющие слова могут быть записаны в ПТ в произвольном порядке. В любой последующий момент времени записываются начальные коды счетчиков в соответствии со значениями разрядов D5, D4 управляющих слов. Основные электрические параметры микросхемы КР580ВТ53 следующие:

- выходное напряжение логического нуля Uol, B.....< 0, 4

- выходное напряжение логической единицы Uoh, B...> 2, 4

- ток потребления от источника питания Icc.mA ....< 115

- ток утечки на входах Iil, mkA .............. -1, .., 1

- ток утечки на выходах Iol, mkA .......... -1.5, .., 1.5

МЕТОДИКА.

Перед началом работы обязательно ознакомьтесь с теоретическим материалом, приведенном в разделе "Теория" (вызывается нажатием клавиш +) . После этого полезно попытаться ответить на контрольные вопросы, приведенные в соответствующем разделе (вызываются клавишами +) .В зависимости от типа вопросов отвечать нужно либо путем выбора правильного ответа из подмножества приведенных ответов, нажимая для переключения варианта ответа (подсвеченный текст) на клавишу и для выбора ответа на клавишу , либо путем ввода конкретного значения или слова, дающего верный ответ. При этом ведется подсчет верных и неверных ответов без показа итога. (Эти данные станут видимы на следующем этапе работы – когда Вы начнете создавать структурную схему установки). Неверный ответ сопровождается звуковым сигналом без перехода к следующему вопросу. Правильный ответ автоматически вызывает следующий вопрос.

Для выполнения работы войдите в окно выполнения с помощью клавиш + или через основное меню (по F10) . На экране должно появиться изображение основных узлов исследуемой подсистемы ввода/вывода.

Создайте функциональную схему периферийного устройства IBM PC для счета импульсов на основе микросхемы КР580ВТ53, указав необходимые соединения источников и приемников сигналов в выделенных строках ввода внизу экрана. Подключение БИС портов к шине адреса выполняйте только по четным адресам, то есть, начиная с линии A1 и старше. Для переключения окон ввода используется клавиша . Названия сигналов приводите полностью и теми буквами, которые использованы в изображениях блоков (как правило, латинские). Если названия источников и приемников соединяемых цепей заданы по Вашему мнению правильно - нажмите . Старайтесь не ошибаться, поскольку машина ведет подсчет сделанных Вами ошибок, суммируя их с ошибками, сделанными при ответах на вопросы. Если функциональная схема собрана полностью, на экране появится соответствующее сообщение, после чего, нажав ОДИН РАЗ , полученную структурную схему можно перерисовать или распечатать для отчета клавишей и перейти в окно установки параметров еще одним нажатием клавиши при подсвеченной клавише "Выход" на дисплее.

ВАША ЦЕЛЬ В ЭТОЙ РАБОТЕ - запрограммировать микросхему КР580ВТ53 для деления частоты внешнего генератора в заданное число раз. Программирование выполняется на ассемблере микропроцессора Intel 8086. При программировании используйте ТОЛЬКО НЕОБХОДИМЫЕ ВАМ КОМАНДЫ из следующего подмножества команд: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, OR, AND, JNZ, SHR, JMP, TEST и различные конфигурации регистров A, B, C и D. Можно использовать НЕБОЛЬШОЕ ЧИСЛО МЕТОК, НО ТОЛЬКО В ВИДЕ ЦИФР (например, 4:). При программировании можно редактировать неверно набранные строки стандартными средствами клавиатуры IBM PC. Длина программы не должна превышать 50 команд.

Запрограммируйте счетчик 1 на работу от внешнего генератора в режиме 3 с коэффициентом деления 2, а счетчик 2 - на счет импульсов с выхода счетчика 1 в любом режиме (по заданию преподавателя) с небольшим коэффициентом счета (2, 4, 5...) . При больших значениях коэффициента счета временная диаграмма может не уместиться на экране даже при использовании горизонтального скроллинга экрана (клавиши -> и <- ). Базовый адрес таймера (то есть его нулевого счетчика) равен 1B10H, счетчика 1 - 1B12H. Если Вы решили, что программирование закончено, запустите программу, нажав одновременно клавиши +, а затем - когда текст внизу станет более ярким - клавишу . При этом с небольшой задержкой на экране появится временная диаграмма выходных сигналов счетчиков 1 и 2 с их привязкой к импульсам внешнего генератора. Если диаграмма соответствует решаемой задаче, зарисуйте или распечатайте ее с помощью стандартной комбинации горячих клавиш для распечатки экрана IBM PC и приложите полученную диаграмму к отчету с интерпретацией событий в соответствии с программой. Возврат в окно

программирования по клавише .

Выход из любого раздела окна выполнения - по .

Окончание работы - нажатием клавиш +. Для справок по оформлению отчета и по литературе - см. добавочный раздел "Дополнение" (вызывается нажатием клавиш +) или по F10.

Завершение работы и выход из оболочки - по + ПОСЛЕ закрытия окон построения диаграмм, установки параметров и сборки функциональной схемы.

ВНИМАНИЕ! Не спешите приступать к выполнению работы - сначала тщательно проработайте теоретический раздел, выпишите необходимые для расчетов формулы, составьте предполагаемую схему для проведения эксперимента, ответьте на контрольные вопросы и только после этого входите в окно выполнения (Alt-E) . Помните, что из окна выполнения работы справочная информация недоступна! Вам придется сначала закрыть окно выполнения, и только потом можно будет открывать окна со справочной информацией (т.е. с теоретическим, методическим и дополнительным материалом). Новое открытие окна выполнения фактически означает начало работы с нуля.

ПРИМЕР УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ.

MOV DX, 1B16H ;РЕГИСТР РЕЖИМА

MOV AL, 76H ;СЧ-К 1 В РЕЖИМЕ 3

OUT DX, AL

MOV AL, 0B4H ;СЧ-К 2 В РЕЖИМЕ 2

OUT DX, AL

MOV DX, 1B12H ;КАНАЛ 1

MOV AL, 2

OUT DX, AL

MOV AL, 0

OUT DX, AL ;МЕАНДР НА ВЫХОДЕ СЧ-КА 1

ADD DX, 2 ;КАНАЛ 2

MOV AL, 4

OUT DX, AL

MOV AL, 0

OUT DX, AL

СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ С ОТВЕТАМИ.

1. Для чего может использоваться счетчик-таймер?

- для организации режима ПДП

- для сопряжения с периферийным оборудованием

- в качестве делителя частоты

- для параллельного ввода-вывода цифровой информации

- для подсчета событий внутри программного цикла?

2. Какова максимальная разрядность счетчиков в микросхеме КР580ВТ53?

16

3. Сколько счетчиков в составе одной микросхемы КР580ВТ53?

3

4. Сколько режимов работы у таймеров КР580ВТ53?

5

5. Чем задается режим счетчиков?

- битом D7

- управляющим словом

- битами D0... D3

- буферным регистром

- контроллером ПДП

6. Возможно ли задание счетчикам различных режимов работы?

да

7. Возможна ли работа счетчиков в двоично-десятичном коде?

да

8. Какой разряд управляющего слова определяет двоичный или двоично-десятичный режим счета?

- D7

- D2

- D0

- D4

- D6

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ.

Программирование выполняйте на ассемблере микропроцессора Intel 8086 с использованием ТОЛЬКО СЛЕДУЮЩИХ КОМАНД: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, AND, TEST, OR, SHR, JNZ, JMP и различных конфигураций регистров A, B, C и D. Можно использовать МЕТКИ В ВИДЕ ЦИФР (например, 1:). Длина программы не должна превышать 50 команд и не содержать комментариев. Переключение режимов "Текст программы" и "Построить диаграмму" - клавишами +, сама диаграмма снимается по нажатию клавиши . Возврат в окно программирования - по . адрес счетчика 1 м/сх КР580ВТ53 = 1B12H, сч-ка 2 1B14H.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.

Требования к отчету по лабораторной работе.

Отчет должен содержать:

1. Постановку задачи.

2. Структурную схему установки.

3. Текст разработанной управляющей программы.

4. Результаты эксперимента.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Хвощ С. Т., Варлинский Н. Н., Попов Е. А. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. - Ленинград: "Машиностроение" (Ленингр. отделение) , 1987, с.85-90.

2. Ю-Чжен Лю, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/8088. Архитектура, программирование и проектирование микрокомпьютерных систем. Пер. с англ. - М.: "Радио и связь", 1987, с.341-348, 500-504 (система команд микропроцессора 8086) .

3. Скэнлон Л. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке ассемблера. М.: "Радио и связь", 1991, с.78-82 (система команд), с.87 (ввод-вывод).

Структурная схема экспериментальной установки.

5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 5.

"МИНИ-ЦЕНТРОНИКС"

ТЕОРИЯ.

Интерфейс обеспечивает подключение печатающих устройств (принтеров) а также других устройств с параллельной передачей информации к ЭВМ. Подключение устройств к контроллеру ЭВМ осуществляется радиально посредством кабеля.

Отечественным аналогом интерфейса Centronics является интерфейс ИРПР-М.

Передача данных осуществляется между одним источником (И) и одним контроллером (К). Набор линий (сигналов) сопряжения, разделенных на три группы (заземления и питания, управления, информационные) , приведен в табл.1.

Устройства или контроллеры, совмещающие функции И и П, используют два набора линий связи ИРПР-М.

Таблица 1. Линии интерфейса ИРПР-М

Наименование

Обозначение

Направление

английское

русское

Заземления и электропитания

Нуль

OV

OB

--

Экран

CG

Э

--

Питание

+5V

+5B

--

Управления

Готовность приемника

SLCT

ГП

от П к И

Строб

-STROBE

-СТР

от И к П

Подтверждение

-ACKNLG

-ПТВ

от П к И

Занят*

BUZY

ЗАН

от П к И

Сброс*

-INIT

-СБР

от И к П

Выбор*

-SLCTIN

-ВЫБОР

от И к П

Ошибка*

-ERROR

-ОШ

от П к И

Конец бумаги*

PE

КБМ

от П к И

Автоматический перевод строки

-AUTO FD

-АПС

от И к П

Информационные линии

Данные (1-8)

D1-D8

Д1-Д8

Состояние (1-8) **

STATE

С1-С8

* Сигналы необязательны, при их применении рекомендуется не изменять их значения.

** Сигналы необязательны, при применении необходимо согласование.

- высокому уровню соответствует лог.0.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИГНАЛОВ

Строб: при лог. 0/лог. 1 - данные действительны/недействительны. Длительность импульса лог.0 не менее 0, 5 мкс.

Данные: высокому/низкому уровню соответствует лог. 0. Комбинации сигналов на линиях данных соответствует код графического символа или код функции, и на них не накладывается ограничений. Для конкретных устройств допускается использовать меньшее число разрядов.

Подтверждение: лог. 1/лог. 0 означает, что приемник готов/не готов к приему данных, но принял предыдущие данные. Продолжительность сигнала лог.0 должна быть 2, 5...5, 0 мкс.

Занят: лог. 1/0 означает, что приемник не может/может принимать данные. Приемник считается занятым в случаях ввода данных, состояния ошибки, состояния заполненного буфера и других оговариваемых для конкретных устройств.

Выбор: лог.1/лог.0 означает, что П не выбран/выбран и не будет/будет принимать информацию с линий данных.

Экран обеспечивает защиту от помех передаваемых сигналов и соединяется с металлическим корпусом устройства непосредственно через резистор с электрическим сопротивлением 100 ом.

Состояние: к сигналам состояния относятся различные сигналы от И к П, а также от П к И. Они являются асинхронными.

Конец бумаги: лог. 1/лог. 0 означает отсутствие/наличие бумажного носителя данных. Сигнал является асинхронным.

Готовность приемника: лог. 1/лог. 0 означает, что приемник неработоспособен/работоспособен и не готов/готов принимать данные. В случае готовности на линии сигнала ЗАН - высокий уровень.

Сброс: лог. 1/лог. 0 не вызывает,/вызывает установку П в исходное состояние. Продолжительность сигнала при лог.0 не менее 2, 5 мкс.

Ошибка: лог. 1/лог. 0 означает, что в П нет/имеется состояние ошибки.

Состояние ошибки в П может быть вызвано отсутствием бумаги, внешней остановкой двигателя или другим условием, специально оговоренным для конкретного устройства. Сигнал ошибки является асинхронным.

Автоматический перевод строки: лог. 1/лог. 0 означает, что П не выполняет/выполняет самостоятельно перевод бумаги на одну строку по окончании печати. Сигнал является асинхронным.

Обмен данными осуществляется посредством сигналов СТР и ПТВ с использованием сигнала ЗАН в режиме "запрос-ответ". Источник может передавать по линии СТР импульс лог.0 только тогда, когда П передал по линии сигнала

ПТВ импульс лог.0, после чего вновь будет установлен уровень лог.1 на линии сигнала ПТВ.

Приемник на своей стороне компенсирует разброс параметров сигнала.

Данные на входе И считаются действительными после того, как на входе П сигнал СТР принял значение лог.0.

Физическая реализация. Рекомендуемые 37-контактные соединители розеточного /гнездового/ типа используются для соединения К с устройствами, для которых допускаются розеточные 25-контактные соединители.

Распределение сигналов по контактам разъемов /отечественных и зарубежных/ приведено в табл.2.

При использовании ленточного кабеля следует обеспечивать согласование с его волновым сопротивлением. В случае применения стандартных ИМС типа К555, К155 (лог.1 соответствует 2, 4...5, 25; лог. 0. 0...0, 4 B) длина кабеля не более 1, 8 м.

Таблица 2. Распределение сигналов ИРПР-М по контактам соединителей

Наименование

сигнала

Тип разъема

36-контанктный

основной

37-контактный

рекомендуемый

25-контактный

рекомендуемый

1

2

3

4

-СТРОБ

1-19

1/20

1

Данные

1-8

2/20-9/27

2/21-9/282-9

-ПТВ

10/28

10/29

10

-ЗАН

11/30

11/30

11

КБМ

12

12

12

ГП

36

36

13

-АПС

14

14

14

0 В

16

16

-

ЭКРАН

17

17

-

+5 В

18

18

-

1

2

3

4

-СБРОС

31

32/31

15

-ОШИБКА

32

33

16

-ВЫБОР

36

37

17

СОСТОЯНИЕ

15,33,34,35

15,34,35,36

-

НУЛЬ

19-30

19-30

18-25

Примечание. Через косую линию дан номер обратного провода ленточного кабеля.

В таблице 3 приведены названия сигналов, их функции и номера контактов для широко распространенной версии интерфейса Centronics, используемой в принтерах типа "Эпсон" для подключения их к IBM PC. Сравните таблицы 1, 2 и 3.

Ниже в таблице приведено распределение контактов (выводов) разъема вместе с описанием соответствующих интерфейсных сигналов.

Таблица 3. Контакты и сигналы

Контакт

сигнала

Контакт

возврата

Сигнал

Направление

Описание

1

2

3

4

5

1

19

STROBE

ВХОД

Импульс STROBE для чтения данных.

Ширина импульса должна быть не менее 0, 5 микросекунды на приемном выводе.

2

20

DATA 1

ВХОД

Эти сигналы выражают информацию

1-го - 8-ми битов параллельных данных, соответственно. Каждый сигнал находится на уровне ВЫСОКИЙ, когда данные соответствуют логической 1 и НИЗКИЙ, когда данные соответствуют логическому 0.

3

21

DATA 2

ВХОД

4

22

DATA 3

ВХОД

5

23

DATA 4

ВХОД

6

24

DATA 5

ВХОД

7

25

DATA 6

ВХОД

8

26

DATA 7

ВХОД

9

27

DATA 8

ВХОД

------

10

28

ACKNLG

ВЫХОД

Импульс длительностью приблиз. 12

1

2

3

4

5

микросекунд. Уровень НИЗКИЙ означает, что данные были приняты и что

печатающее устройство готово к приему следующих данных.

11

29

BUSY

ВЫХОД

Уровень ВЫСОКИЙ этого сигнала показывает, что печатающее устройство не может принимать данные. В следующих случаях этот сигнал принимает уровень ВЫСОКИЙ:

1) В процессе ввода данных (во время ввода каждого знака)

2) Во время печатания

3) В автономном режиме

4) В состоянии отказа печатающего устройства от работы

12

30

PE

ВЫХОД

Уровень ВЫСОКИЙ этого сигнала показывает, что кончается бумага печатающего устройства.

Установлен на уровне +5 В через резистор 3, 3 кОм.

13

-

-

-

----

Когда этот сигнал на уровне НИЗКИЙ, то бумага подается на одну строку после печатания. (Сигнал может быть зафиксирован на этот уровень путем установки ДИП-микропереключателя 2-4 в положение ВКЛ.)

14

-

AUTO

ВХОД

----

FEED

--

XT

15

-

NC

-

Не используется.

16

-

OV

-

Логический уровень земли.

17

-

CHASSIS

-

Земля шасси печатающего устройства, которая изолирована от логической земли.

GND

1

2

3

4

5

18

-

NC

-

Не используется.

19-30

-

GND

-

Уровень земли возврата скрученной спаренной сигнальной линии.

----

Когда вырабатывается уровень НИЗКИЙ

для этого сигнала, то устройство управления в печатающем устройстве приводится в состояние начального его подключения под напряжение и печатный буфер очищается. Этот сигнал обычно находится на уровне ВЫСОКИЙ; ширина инициирующего импульса должна быть не менее, чем 50 микросекунд на приемном выводе.

31

-

INIT

ВХОД

----

Для этого сигнала вырабатывается

32

-

ERROR

ВЫХОД

уровень НИЗКИЙ, когда печатающее

устройство находится в:

1) состояние конца бумаги.

2) Автономном режиме.

3) Состоянии ошибки

33

-

GND

-

То же самое, как контакты 19-30

34

-

NC

-

Не используется.

35

-

-

-

Установлен на уровне +5 В через

резистор 3, 3 кОм.

-------

Код DC1/DC3 является эффективным, только когда этот сигнал находится на уровне "ВЫСОКИЙ".

36

-

SLCT IN

ВХОД

Примечания: 1. Графа с заголовком "Направление" показывает направление сигнала, если рассматривать его со стороны печатающего устройства.

2. "Возврат" означает возврат скрученной спаренной сигнальной линии, который должен быть подсоединен к уровню земли сигнала. Для электрического соединения интерфейса необходимо использовать скрученный спаренный кабель для каждого сигнала и заканчивать соединение со стороны провода возврата. Для уменьшения помех эти кабели должны быть экранированы, и экранировка должна быть соединена с шасси главного компьютера или печатающего устройства, НО ТОЛЬКО С ОДНОЙ СТОРОНЫ.

3. Все сигналы интерфейса - ТТЛ-уровни. Время нарастания и время спада должны быть не более чем 0, 2 микросекунды.

4. Передача данных выполняется при низком уровне ACKNLG и низком BUSY. (т.е. передача данных на печатающее устройство выполняется только после приема ACKNLG и когда сигнал BUSY (ЗАНЯТО) находится на уровне НИЗКИЙ.)

На практике часто используют усеченное подмножество линий интерфейса, обеспечивающих практически нормальное функционирование принтера, поскольку многие диагностические и управляющие функции берут на себя либо встроенный в принтер контроллер, либо сама ЭВМ.

Минимальное подмножество интерфейса Centronics, обеспечивающее его функционирование, состоит из следующих линий:

DATA 1... DATA 8 - линии данных D0... D7 соответственно.

-STROBE - строб сопровождения данных.

-ACKNLG - подтверждение приема данных.

-INIT - инициализация принтера.

-ERROR - ошибка принтера.

BUSY - принтер занят.

GND - общий.

Можно даже обойтись без сигнала -ERROR, поскольку в большинстве принтеров контроллер принтера в случае ошибки сам остановит печать и подаст соответствующий звуковой сигнал, однако при этом компьютер не сможет "расшифровать" ситуацию корректно.

Некоторые варианты драйверов используют сигнал BUSY вместо анализа подтверждающего прием данных строба -ACKNLG, поскольку сигнал BUSY появляется сразу после передачи сроба-STROBE и снимается только тогда, когда принтер выработает сигнал -ACKNLG [2] (см. также рис.1) , то есть когда данные действительно будут приняты. Кроме того, полезно проводить анализ сигнала ERROR для устранения возможного зависания программы из-за ошибок.

На рис.1 показана временная диаграмма для интерфейса параллельного действия c привязкой сигналов BUSY и -ACKNLG к передаваемым данным. Первым после появления строба данных вырабатывается сигнал BUSY и лишь когда принтер примет и обработает данные DATA появляется сигнал -ACKNLG.

Временная диаграмма интерфейса параллельного действия

Р
ис.1.

В качестве основы аппаратной реализации усеченного интерфейса типа Centronics для подключения принтеров (будем называть такой вариант мини Центроникс) широко используются микросхемы портов параллельного ввода-вывода Intel8255A или их отечественные аналоги - микросхемы КР580ВВ55А. При этом вывод данных осуществляется через порт А, выводы стробов и управляющих сигналов для принтера - через порт С, а ввод ответных сигналов ошибок и состояний от принтера - через порт В.

МЕТОДИКА.

Обязательно прочитайте этот раздел до конца, прежде чем Вы попытаетесь что-либо сделать. Перед началом работы ознакомьтесь с теоретическим материалом, приведенном в разделе "Теория" (вызывается нажатием клавиш + или через F10) . После этого полезно попытаться ответить на контрольные вопросы, приведенные в соответствующем разделе (вызываются клавишами +) .В зависимости от типа вопросов отвечать нужно либо путем выбора правильного ответа из подмножества приведенных ответов, нажимая для переключения варианта выбора (подсвеченный текст) на клавишу и для выбора ответа - на клавишу , либо путем ввода конкретного значения или слова, дающего верный ответ. При этом ведется подсчет верных и неверных ответов без показа итога. (Эти данные станут видимы на следующем этапе работы – когда Вы начнете создавать структурную схему установки). Неверный ответ сопровождается звуковым сигналом без перехода к следующему вопросу. Правильный ответ автоматически вызывает следующий вопрос.

Для выполнения работы войдите в окно выполнения с помощью клавиш + или через основное меню (по F10) . На экране должно появиться изображение основных узлов изучаемого интерфейса.

Создайте функциональную схему установки, указав необходимые соединения источников и приемников сигналов в выделенных строках ввода внизу экрана. Подключение БИС поpтов к шине адpеса выполняйте только по четным адpесам, то есть начиная с линии A1 и стаpше. Для переключения окон ввода используется клавиша . Названия сигналов приводите полностью и теми буквами, которые использованы в изображениях блоков (как правило, латинские). Если названия источников и приемников соединяемых цепей заданы по Вашему мнению правильно - нажмите . Старайтесь не ошибаться, поскольку машина ведет подсчет сделанных Вами ошибок, суммируя их с ошибками, сделанными при ответах на вопросы.

Подключите выход данных порта А к входу данных принтера, входы D4, D5 порта С подключите к выходам -ERROR и BUSY соответственно, выходы D0, D2 порта С - к входам -STROBE и -INIT соответственно, генерирование сигнала -STROBE, как и в IBM PC, выполняйте установкой бита D0 порта С из единичного состояния в нулевое и обратно, после вывода байта проверяйте состояние флагов занятости принтера в разряде D5 порта С и ошибки принтера в разряде D4 этого же порта. Не забудьте пеpед началом вывода данных пpовести инициализацию пpинтеpа и, кpоме того, пpавильно настpойте поpт С, то есть так, чтобы младший полубайт поpта pаботал в pежиме вывода, а стаpший - в pежиме ввода.

Если функциональная схема собрана полностью, на экране появится соответствующее сообщение, после чего, нажав ОДИН РАЗ , полученную структурную схему можно перерисовать или распечатать для отчета и перейти в окно программирования еще одним нажатием клавиши пpи подсвеченной клавише "Выход" на дисплее.

ВАША ЦЕЛЬ В ЭТОЙ РАБОТЕ - запрограммировать настройку портов микросхемы КР580ВВ55А на работу в режиме подмножества сигналов интерфейса типа Centronic аналогично настройке портов для работы с принтером в IBM PC, то есть: порт А - на вывод, младшие разряды порта С - на вывод, порт В - на ввод, затем выведите через интерфейс два-три байта символов (по указанию преподавателя) с проверкой правильности их передачи по осциллограмме и с анализом флагов занятости и ошибок принтера.

Программирование выполняется на ассемблере микропроцессора Intel 8086. При программировании используйте ТОЛЬКО НЕОБХОДИМЫЕ ВАМ КОМАНДЫ из следующего подмножества команд: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, OR, AND, JNZ, SHR, JMP, TEST и различные конфигурации регистров A, B, C и D. Можно использовать НЕБОЛЬШОЕ ЧИСЛО МЕТОК, НО ТОЛЬКО В ВИДЕ ЦИФР (например, 4: ). При программировании можно редактировать неверно набранные строки стандартными средствами клавиатуры IBM PC. Длина программы не должна превышать 50 команд.

Выход из любого раздела окна выполнения - по .

Окончание работы - нажатием клавиш +. Для справок по оформлению отчета и по литературе - см.добавочный раздел "Дополнение" (вызывается нажатием клавиш +) или по F10.

Завершение работы и выход из оболочки - по + ПОСЛЕ закрытия окон построения диаграмм, установки параметров и сборки функциональной схемы.

ВНИМАНИЕ! Не спешите приступать к выполнению работы - сначала тщательно проработайте теоретический раздел, выпишите необходимые данные, составьте предполагаемую схему для проведения эксперимента, ответьте на контрольные вопросы и только после этого входите в окно выполнения (Alt-E) .

Помните, что из окна выполнения работы справочная информация недоступна!

Вам придется сначала закрыть окно выполнения, и только потом можно будет открывать окна со справочной информацией (т.е. с теоретическим, методическим и дополнительным материалом) . Новое открытие окна выполнения фактически означает начало работы с нуля.

ПРИМЕР УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ.

Ниже приведен пример программы, осуществляющей вывод двух байтов с проверкой сигналов BUSY и -ERROR.

MOV DX, 1B06H ;АДРЕС РЕГИСТРА РЕЖИМА ПОРТОВ

MOV AL, 88H ;ПОРТ А - НА ВЫВОД, С0... С3 - НА

; ВЫВОД, С4... С7 - НА ВВОД

OUT DX, AL

DEC DX

DEC DX ;АДРЕС ПОРТА С

MOV AL, 0FH ;СНЯТЬ СТРОБЫ -STROBE И -INIT

OUT DX, AL

MOV DX, 1B00H ;АДРЕС ПОРТА ДАННЫХ

MOV AL, 75H ;AL=ПЕРЕСЫЛАЕМОМУ БАЙТУ

OUT DX, AL

ADD DX, 4 ;АДРЕС ПОРТА С

MOV AL, 0EH ;НАЧАТЬ СТРОБ -STROBE

OUT DX, AL

MOV AL, 0FH

OUT DX, AL ;ЗАКОНЧИТЬ СТРОБ, ВОССТАНОВИТЬ НОРМУ

1: IN AL, DX ;ПРОЧИТАТЬ СОСТОЯНИЯ

TEST AL, 10H ;ПРОВЕРИТЬ ЗАНЯТОСТЬ (BUSY)

JNZ 1 ;ЕСЛИ ЗАНЯТО - ЖДАТЬ

TEST AL, 20H ;ПРОВЕРИТЬ ОШИБКУ ПРИНТЕРА

JNZ 2 ;НЕТ ОШИБКИ - ПРОДОЛЖАТЬ ВЫВОД

JMP 1 ;ОШИБКА: ЛИБО НА ОБРАБОТКУ ОШИБОК,

; ЛИБО - КАК В ДАННОЙ ВЕРСИИ - ЖДАТЬ,

; ПОКА ПРИНТЕР САМ СНИМЕТ СИГНАЛ ОШИБКИ (ДЛЯ ДАННОЙ ВЕРСИИ АППАРАТНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ЭТО ВОЗМОЖНО)

2: MOV DX, 1B00H ;ВОССТАНОВИТЬ АДРЕС ПОРТА ДАННЫХ

MOV AL, 0EFH ;КОД НОВОГО БАЙТА ДЛЯ ПЕРЕСЫЛКИ

OUT DX, AL

ADD DX, 4 ;СНОВА АДРЕС ПОРТА СТРОБОВ

MOV AL, 0EH ;СНОВА СФОРМИРОВАТЬ СТРОБ ДАННЫХ

OUT DX, AL

MOV AL, 0FH

OUT DX, AL

3: IN AL, DX ;СНОВА ПРОАНАЛИЗИРОВАТЬ СОСТОЯНИЯ

TEST AL, 10H

JNZ 3

TEST AL, 20H

JNZ 4

JMP 3

4: ;И Т. Д.

Очевидно, что при реализации подобной программы она должна иметь циклическую структуру, поскольку участки от этапа загрузки передаваемого байта до метки 2 и от метки 2 до метки 4 совпадают по своим функциям. Можно организовать цикл и в данной работе (для передачи какого-либо одного байта (символа) в принтер) . При этом следует помнить, что для данной версии оболочки длина временной диаграммы по оси времени (вправо) ограничена 50-ю шагами.

СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ С ОТВЕТАМИ.

1. Для чего может использоваться интерфейс типа Centronics?

- для сопряжения с удаленным оборудованием

- для связи по телефонному каналу

- для двунаправленной последовательной связи

- для организации прерываний

- только для принтеров?

2. Какова разрядность передаваемых через интерфейс данных?

8

3. Какой сигнал сопровождает передачу данных?

- BUSY

-ACKNLG

-INIT

-SLCT IN

-STROBE

4. Какой сигнал подтверждает прием данных принтером?

- BUSY

-ACKNLG

-INIT

-SLCT IN

-STROBE

5. Какой сигнал свидетельствует о конце бумаги в принтере (ответ дайте в англоязычной версии)?

PE

6. Какой сигнал инициализирует принтер (в англоязычной версии)?

INIT

7. Какой сигнал осуществляет выбор принтера (в англоязычной версии)?

SLCT IN

8. Какой сигнал сообщает об ошибке (ответ дайте в англоязычной версии)?

ERROR

9. Каково название отечественной версии интерфейса Centronics (ответ дайте по-русски)?

ИРПР-М

10. Можно ли при передаче данных принтеру обойтись только сигналами DATA, -STROBE, -ERROR, -INIT, BUSY, GND (ответ дайте по-русски)?

да

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ.

Программирование выполняйте на ассемблере микропроцессора Intel 8086 с использованием ТОЛЬКО СЛЕДУЮЩИХ КОМАНД: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, AND, TEST, OR, SHR, JNZ, JMP, различных конфигураций регистров A, B, C, D и непосредственных десятичных или 16-pичных операндов. Можно использовать МЕТКИ В ВИДЕ ЦИФР (например, 1:). Длина программы не должна превышать 50 команд и не содержать комментариев. Переключение режимов "Текст программы" и "Построить диаграмму" клавишами +, сама диаграмма снимается по нажатию клавиши .

Возврат - по . Адрес порта A=1B00H, адреса портов только четные.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.

Требования к отчету по лабораторной работе.

Отчет должен содержать:

1. Постановку задачи.

2. Структурную схему установки.

3. Текст разработанной программы.

4. Результаты эксперимента.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Мячев А. А., Степанов В. Н. Персональные ЭВМ и микроЭВМ. Основы организации: Справочник/Под ред. А. А. Мячева.- М.: Радио и связь, 1991, с.177-179.

2. Джордейн Р. Справочник программиста персональных компьютеров типа IBM PC XT и AT. Пер.с англ. - М.: "Финансы и статистика", 1991, с.432-460.

3. Скэнлон Л. Персональные ЭВМ IBM PC и XT. Программирование на языке ассемблера. М.: "Радио и связь", 1991, с.78-82 (система команд), с.87 (ввод-вывод).

6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 6.

"ПЕРЕДАЧА/ПРИЕМ ЧЕРЕЗ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ПОРТ".

ТЕОРИЯ.

Теоретический раздел этой работы повторяет в основном сведения, приведенные в теоретическом разделе работы N 1 ("Параллельный порт") . БИС программируемого параллельного интерфейса (ППИ) КР580ВВ55 предназначена для организации ввода/вывода параллельной информации различного формата для сопряжения микропроцессора со стандартным периферийным оборудованием.

Структурная схема ППИ приведена на рис.1. В состав БИС входят:

д
вунаправленный 8-разрядный буфер данных (ВD) , связывающий ППИ с системной шиной

данных; блок управления записью/чтением (RWCU) ; три 8-разрядных канала ввода/вывода (PORT A, B и C) .

Рис.1. Структурная схема КР580ВВ55

Назначение входных, выходных и управляющих сигналов ППИ приведены при описании выводов БИС в табл.1. Сигналы управления работой ППИ подаются на блок RWCU (рис.1) и вместе с адресными входами АО, А1 задают вид операции, выполняемой БИС (табл.2) .

Таблица 1. Описание выводов ППИ

Обозначение вывода

Назначение вывода

D (0-7)

Вход/выход шины данных (разряды 0...7)

-RD

Чтение; L-уровень сигнала разрешает считывание информации

из регистра, адресуемого по входам АО, А1 на шину D (0-7) .

-WR

Запись; L-уровень сигнала разрешает запись информации с

шины D (0-7) в регистр ППИ, адресуемый по входам АО, A1

A0, A1

Входы для адресации внутренних регистров ППИ.

RESET

Сброс; H-уровень сигнала обнуляет регистр управляющего

слова и устанавливает все порты в режим ввода.

-CS

Выбор микросхемы: L-уровень сигнала подключает ППИ к системной шине. Обычно этот вход подключается к выходу дешифратора устройств ввода/вывода.

PA (0-7)

Вход/выход канала A.

PB (0-7)

Вход/выход канала B.

PC (0-7)

Вход/выход канала C.

Ucc

Напряжение питания (+5 в)

GND

Напряжение питания (0 в)

Таблица 2. Операции, задаваемые управляющими сигналами ППИ.

Операции

Сигналы управления

CS

RD

WR

A1

A0

Запись управляющего слова

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 D (0-7)

0

1

1

X

X

//

1

Х

Х

Х

Х

Х - безразличное состояние сигнала

Режим работы каждого из каналов ППИ программируется с помощью управляющего слова, задающего один из трех режимов: основной режим ввода/вывода (режим 0) , стробируемый ввод/вывод (режим 1) , режим двунаправленной передачи информации (режим 2) . Одним управляющим словом можно установить различные режимы работы для каждого из каналов. Формат управляющего слова представлен в табл.3.

Канал А может работать в любом из трех режимов, канал В в режимах 0 и 1. Канал С может быть использован для передачи только в режиме 0, а в остальных режимах он служит для передачи управляющих сигналов, сопровождающих процесс обмена по каналам А и В. Разряд D7 управляющего слова (табл.3) определяет либо установку режимов работы каналов (D7 = 1) , либо работу ППИ в режиме сброса/установки отдельных разрядов канала С (D7 = 0) . При D7 = 0 разряды D3-D1 определяют номер модифицируемого разряда канала С, а разряд D0 задает либо сброс (D0 =0) , либо установку (D0 =1) модифицируемого разряда; разряды D6-D4 не используются.

Таблица 3. Формат управляющего слова ППИ

Разряды

Записанная цифра

Функциональное назначение

DО

1/0

Ввод/вывод PC (3-0)

D1

1/0

Ввод/вывод PB (7-0)

D2

0/1

Режимы 0/1 для портов группы В

D3

1/0

Ввод/вывод РС (7-4)

D4

1/0

Ввод/вывод РА (7-0)

D6, D5

00/01/10

Режимы 0/1/2 для портов группы А

D7

1/0

Установка режимов работы каналов либо работа

ППИ в режиме сброса/установки отдельных раз рядов канала С.

Режим 0 применяется при синхронном обмене или при программной организации асинхронного обмена. Микросхема может рассматриваться в этом режиме как устройство, состоящее из четырех портов (два 8-разрядных и два 4-разрядных) , независимо настраиваемых на ввод или вывод. Вывод информации осуществляется по команде OUT микропроцессора с фиксацией выводимой информации в регистрах каналов, а ввод по команде IN без запоминания информации.

Режим 1 обеспечивает стробируемый однонаправленный обмен информацией с внешним устройством. Передача данных производится по каналам А и В, а линии канала С управляют передачей. Работу канала в режиме 1 сопровождают три управляющих сигнала. Если один из каналов запрограммировать на режим 1, то остальные тринадцать интерфейсных линий можно использовать в режиме 0. Если оба канала запрограммированы на режим 1, то оставшиеся две интерфейсные линии канала С могут быть настроены на ввод или вывод.

В режиме 1 для ввода информации используются следующие управляющие сигналы: строб приема по каналу А (-STBа = PC4) входной сигнал, формируемый внешним устройством, указывает на готовность ВУ к вводу информации; подтверждение приема в канал А (IBFа = PC5) выходной сигнал ППИ, сообщающий ВУ об окончании приема данных в канал, формируется по спаду -STBа; запрос прерывания от канала А (INTRа = PC3) выходной сигнал ППИ, информирующий микропроцессор (МП) о завершении приема информации в канале: Н уровень сигнала устанавливается при -STB = 1, IBF = 1 и INTE = 1 (внутренний сигнал ППИ INTE разрешение прерываний устанавливается битом D4 для канала А и битом D2 для канала В при записи управляющего слова) ; сбрасывается INTR спадом сигнала -RD. Для канала В соответствие сигналов управления разрядам порта С следующее: -STBb = PC2; IBFb = PC1; INTRb = PC0.

Рассмотрим более подробно работу в режиме 1 при приеме данных через канал А. Для этого может оказаться полезным рис.2, на которой показыны цепи прохождения сигналов.

Рис.2.

Сигнал IBF формируется внутри микросхемы при появлении низкого уровня сигнала -STB. Если при этом на внутреннем регистре С в разряде 4 установлен в 1 бит С4, то на выходе схемы "И" сформируется сигнал высокого уровня, который можно использовать как сигнал запроса на прерывание микропроцессора для приема очередного байта, поступившего на входы порта А. При этом бит С4 выполняет функцию маскирования прерывания (при нулевом состоянии С4 сигнал INTR не формируется) . Для установки отдельных битов внутреннего регистра С удобно использовать специальное управляющее слово для канала С, имеющее следующую структуру:

Бит D7 = 0 (признак специального слова режима для канала С)

Биты D6... D4 не используются

Биты D3... D1 номер устанавливаемого бита в двоичном коде

Бит D0 = 1 при установке разряда D3... D1 в единицу и 0 при установке разряда с номером D3... D1 в ноль.

Для получения информации о появлении сигналов IBF и INTR после загрузки режима 1 для чтения по каналам А и В достаточно прочитать слово состояния порта С (то есть выполнить операцию чтения содержимого порта С) и выделить соответствующие разряды. Структура слова-состояния в режиме 1 ввода через порты А и В следующая:

Бит D7 ввод/вывод через разряд С7 порта С.

Бит D6 ввод/вывод через разряд С6 порта С.

Бит D5 = IBF для канала А.

Бит D4 = INTE для канала А.

Бит D3 = INTR для канала А.

Бит D2 = INTE для канала В.

Бит D1 = IBF для канала В.

Бит D0 = INTR для канала В.

Чтение портов ввода А и В очищает биты запросов на прерывания INTRa и INTRb в разрядах D3 и D0 слова состояния порта С.

Для вывода информации в режиме 1 используются следующие управляющие сигналы: строб записи (-OBFа, b) -выходной сигнал, указывающий ВУ о готовности к выводу, формируется по фронту -WR; подтверждение записи (-АСКa, b) входной сигнал от ВУ, подтверждающий прием информации из ППИ; запрос прерывания (INTRa, b) выходной сигнал ППИ, информирующий МП о завершении операции вывода информации; Н уровень сигнала устанавливается по фронту сигнала -АСК при -OBF = 1 и INTE = 1 (INTE устанавливается при записи управляющего слова битом D6 для канала А и битом D2 для канала В) ; сбрасывается INTR спадом сигнала -WR. Соответствие управляющих сигналов выводам порта С следующее: -OBFa = PC7, -OBFb = PC1; -ACKa = PC6, -ACKb = PC2, INTRa = PC3, INTRb = PC0.

Режим 2 обеспечивает двунаправленную передачу информации по каналу А к ВУ и обратно. Процесс обмена сопровождают пять управляющих сигналов, подаваемых по линиям С7-С3. Оставшиеся одиннадцать интерфейсных линий могут настраиваться на режим 0 или режим 1. Распределение сигналов по интерфейсным линиям порта С следующее: INTRa = PC3; -STBa = PC4; IBFa = PC5; -ACKa = PC6, -OBFa = PC7. Функции управляющих сигналов аналогичны рассмотренным выше сигналам для режима 1. Управление установкой внутреннего сигнала INTE для операции ввода осуществляется по линии С4, а для операции вывода по линии С6.

Основные электрические параметры микросхемы КР580ВВ55 следующие:

выходное напряжение логического нуля Uol, B.....< 0, 4

выходное напряжение логической единицы Uoh, B...> 2, 4

ток потребления от источника питания Icc.mA ....< 60

ток утечки каналов А, B, C, D при невыбранном

режиме Iioz, mkA..........................-100, ..., 100

ток утечки на управляющих входах Iil, mkA.. -10, ..., 10

МЕТОДИКА.

Обязательно прочитайте этот раздел до конца, прежде чем Вы попытаетесь что-либо сделать.

Перед началом работы ознакомьтесь с теоретическим материалом, приведенном в разделе "Теория" (вызывается нажатием клавиш + или через F10) . После этого полезно попытаться ответить на контрольные вопросы, приведенные в соответствующем разделе (вызываются клавишами +) .В зависимости от типа вопросов отвечать нужно либо путем выбора правильного ответа из подмножества приведенных ответов, нажимая для переключения варианта выбора (подсвеченный текст) на клавишу и для выбора ответа на клавишу , либо путем ввода конкретного значения или слова, дающего верный ответ. При этом ведется подсчет верных и неверных ответов без показа итога. (Эти данные станут видимы на следующем этапе работы когда Вы начнете создавать структурную схему установки) . Неверный ответ сопровождается звуковым сигналом без перехода к следующему вопросу. Правильный ответ автоматически вызывает следующий вопрос.

Для выполнения работы войдите в окно выполнения с помощью клавиш + или через основное меню (по F10) . На экране должно появиться изображение основных узлов изучаемого интерфейса.

Создайте функциональную схему установки, указав необходимые соединения источников и приемников сигналов в выделенных строках ввода внизу экрана. Подключение БИС поpтов к шине адpеса выполняйте только по четным адpесам, то есть начиная с линии A1 и стаpше. Для переключения окон ввода используется клавиша . Названия сигналов приводите полностью и теми буквами, которые использованы в изображениях блоков (как правило, латинские) .Если названия источников и приемников соединяемых цепей заданы по Вашему мнению правильно нажмите . Старайтесь не ошибаться, поскольку машина ведет подсчет сделанных Вами ошибок, суммируя их с ошибками, сделанными при ответах на вопросы.

Подключите выход данных порта ВЫВОДА A к входу порта A ВВОДА данных, выход В4 порта ВЫВОДА В к входу сигнала -STBa (то есть к входу сигнала -STB для порта A) портов ВВОДА данных. Если функциональная схема собрана полностью, на экране появится соответствующее сообщение, после чего, нажав ОДИН РАЗ , полученную структурную схему можно перерисовать или распечатать для отчета и перейти

в окно программирования еще одним нажатием клавиши пpи подсвеченной клавише "Выход" на дисплее.

ВАША ЦЕЛЬ В ЭТОЙ РАБОТЕ - запрограммировать настройку ТОЛЬКО ПОРТОВ ВВОДА в режиме 1. Порты вывода А и В уже настроены и изменять их режим НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕЛЬЗЯ может произойти зависание программы! Запрограммируйте вывод какого-либо байта через порт А ВЫВОДА и его прием через порт А ВВОДА после выработки строба сопровождения -IBF на выходе В4 порта ВЫВОДА В с формированием сигнала прерывания на выходе С3 порта ВВОДА С. Для подтверждения приема прочитайте слово состояния порта С с выделением бита D3, его анализом и выводом в ячейку индикации I1, а для подтверждения правильности приема переданного байта выведите его после приема в ячейку индикации I2. Убедитесь, что операция чтения порта ВВОДА А очищает бит С3 запроса на прерывание INTRа, для чего сначала вставьте программу чтения слова-состояния порта С и выделения бита С3 ДО операции чтения порта ВВОДА А, а затем ПОСЛЕ чтения порта ВВОДА А.

Программирование выполняется на ассемблере микропроцессора Intel 8086. При программировании используйте ТОЛЬКО НЕОБХОДИМЫЕ ВАМ КОМАНДЫ из следующего подмножества команд: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, OR, AND, JNZ, SHR, JMP, TEST и различные конфигурации регистров A, B, C и D. Можно использовать НЕБОЛЬШОЕ ЧИСЛО МЕТОК, НО ТОЛЬКО В ВИДЕ ЦИФР (например, 4: ). При программировании можно редактировать неверно набранные строки стандартными средствами клавиатуры IBM PC. Длина программы не должна превышать 50 команд.

Выход из любого раздела окна выполнения по .

Окончание работы нажатием клавиш +. Для справок по оформлению отчета и по литературе см.добавочный раздел "Дополнение" (вызывается нажатием клавиш +) или по F10.

Завершение работы и выход из оболочки по + ПОСЛЕ закрытия окон построения диаграмм, установки параметров и сборки функциональной схемы.

ВНИМАНИЕ! Не спешите приступать к выполнению работы сначала тщательно проработайте теоретический раздел, выпишите необходимые данные, составьте предполагаемую схему для проведения эксперимента, ответьте на контрольные вопросы и только после этого входите в окно выполнения (Alt-E) .

Помните, что из окна выполнения работы справочная информация недоступна!

Вам придеться сначала закрыть окно выполнения, и только потом можно будет открывать окна со справочной информацией (т.е. с теоретическим, методическим и дополнительным материалом) . Новое открытие окна выполнения фактически означает начало работы с нуля.

ПРИМЕР УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ.

Ниже приведен один из возможных вариантов учебной программы с чтением слова-состояния в ячейку I1 и переданного байта в ячейку I2:

; ПОДГОТОВКА ПРИЕМНИКА:

MOV DX, 1B06H ;АДРЕС СЛОВА РЕЖИМА ПОРТОВ ВВОДА

MOV AL, 0BFH ;ВВОД В РЕЖИМЕ 1 ЧЕРЕЗ А И В

OUT DX, AL

; ПОДГОТОВКА ПЕРЕДАТЧИКА:

MOV DX, 1B0AH ;УСТАНОВИТЬ СТРОБ В НЕАКТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ

MOV AL, 10H

OUT DX, AL

; ПОДГОТОВКА ПРИЕМНИКА:

MOV DX, 1B06H

MOV AL, 9H ;РАЗРЕШИТЬ ВЫРАБОТКУ INTR ДЛЯ КАНАЛА А

OUT DX, AL

; ПЕРЕДАЧА БАЙТА ДАННЫХ (56H) :

MOV DX, 1B08H ;ПОРТ ПЕРЕДАТЧИКА

MOV AL, 56H ;ПЕРЕДАВАЕМЫЙ БАЙТ

OUT DX, AL

ADD DX, 2 ;АДРЕС СТРОБА СОПРОВОЖДЕНИЯ ДАННЫХ

MOV AL, 0

OUT DX, AL ;АКТИВНЫЙ УРОВЕНЬ -IBF

MOV AL, 10H

OUT DX, AL ;ПАССИВНЫЙ УРОВЕНЬ -IBF

; ПРИЕМ БАЙТА ДАННЫХ:

1: MOV DX, 1B04H ;АДРЕС СЛОВА-СОСТОЯНИЯ

IN AL, DX

AND AL, 8H ;ВЫДЕЛИТЬ ФЛАГ INTR

JNZ 2 ;ПЕРЕЙТИ НА 2, ЕСЛИ ФЛАГ УСТАНОВЛЕН

JMP 1 ;ВЕРНУТЬСЯ, Т. К. СТРОБА СОПРОВОЖДЕНИЯ НЕ

2: ;БЫЛО

MOV I1, AL ;ПЕРЕСЛАТЬ ФЛАГ В ЯЧ. ИНДИКАЦИИ I1

MOV DX, 1B00H ;АДРЕС ПОРТА ВВОДА АДННЫХ

IN AL, DX

MOV I2, AL ;ПЕРЕСЛАТЬ ПРИНЯТЫЙ БАЙТ В I2 ДЛЯ КОНТРОЛЯ

Возможен и более простой вариант передачи данных через порты в режиме 0, когда порт вывода А выдает данные со стробом сопровождения по выходу В4 порта вывода В, а порты приемника настроены на ввод в режиме 0 и появление строба сопровождения данных на входе С4 порта приема определяется в режиме циклического чтения порта С и выделения бита С4 приемника данных.

СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ С ОТВЕТАМИ.

1. Для чего могут использоваться порты параллельного ввода-вывода информации?

- для организации режима ПДП

- для передачи данных со стробом сопровождения

- для непосредственного вывода аналоговых сигналов

- для записи/чтения ПЗУ

- в качетве контроллера прерываний

2. Какова максимальная разрядность порта?

8

3. Сколько 8-разрядных портов ввода в режиме 1 можно организовать в одной микросхеме КР580ВВ55?

2

4. Сколько режимов работы у портов ввода/вывода КР580ВВ55?

3

5. Какими битами слова режима задается режим 1 работы портов?

- битами D6, D5 для порта A и D2 для В

- битами D1... D3

- битами D0... D2

- битами D6, D5 для порта А и D1 для В

- битами D5, D4 для порта A и D3 для В

6. Возможно ли задание портам микросхемы различных режимов работы?

-да

7. На вход какого разряда порта С нужно подавать сигнал IBFa в режиме 1 ввода через порт А (ответьте одной цифрой)?

4

8. На выходе какого разряда порта С формируется сигнал INTRa при вводе в режиме 1 (ответьте одной цифрой) ?

3

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ.

Программирование выполняйте на ассемблере микропроцессора Intel 8086 с использованием ТОЛЬКО СЛЕДУЮЩИХ КОМАНД: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, AND, TEST, OR, SHR, JNZ, JMP, различных конфигураций регистров A, B, C, D и непосpедственных десятичных или 16-pичных опеpандов. Можно использовать МЕТКИ В ВИДЕ ЦИФР (например, 1: ). Длина программы не должна превышать 50 команд. Переключение режимов "Текст программы" и "Построить диаграмму" клавишами +, диаграмма снимается по нажатию . Возврат по . Адpес поpта ввода A = 1B00H, поpта вывода A = 1B08H. ПОРТЫ ВЫВОДА A и B УЖЕ НАСТРОЕНЫ !

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ.

Требования к отчету по лабораторной работе.

Отчет должен содержать:

1. Постановку задачи.

2. Структурную схему установки.

3. Текст разработанной управляющей программы.

4. Результаты эксперимента.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Хвощ С. Т., Варлинский Н. Н., Попов Е. А. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. Ленинград: "Машиностроение" (Ленингр.отделение) , 1987, с.85-90.

2. Ю-Чжен Лю, Гибсон Г. Микропроцессоры семейства 8086/8088. Архитектура, программирование и проектирование микрокомпьютерных систем. Пер.с англ. М.: "Радио и связь", 1987, с.341-348, 500-504 (система команд микропроцессора 8086) .

Структурная схема экспериментальной установки.

7. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 7.

"СКАНИРОВАНИЕ МАТРИЦ".

ТЕОРИЯ.

Теоретический раздел этой работы повторяет в основном сведения, приведенные в теоретическом разделе работы N 1 ("Параллельный порт") . Соответствующие справочные материалы приведены ниже в табл.1-3.

БИС программируемого параллельного интерфейса (ППИ) КР580ВВ55 предназначена для организации ввода/вывода параллельной информации различного формата для сопряжения микропроцессора со стандартным периферийным оборудованием, а также для организации сканирования организованных в виде матрицы массивов индикаторных устройств (светодиодов, жидкокристаллических ячеек) , исполнительных (матрицы иголок "игольчатого" принтера) , или дискретных датчиков, имеющих два состояния: "0" и "1" (кнопок или клавиш) . На рис.1 приведен вариант подобного рода матрицы и ее подключения к портам параллельного ввода-вывода.

Рис.1.

Элементы матрицы обозначены буквами М с двумя индексами, показывающими строку (первый индекс) и столбец (второй индекс) , на пересечении которых находится данный элемент. Блоки, обозначенные буквами У устройства согласования, выполняющие в зависимости от типов элементов М различные функции. Например, при сканировании матрицы светодиодов или электромагнитов привода иголок матричного принтера они выполняют функции усилителей выходных сигналов порта А, так как сам порт выдает достаточно слабые для свечения светодиодов или срабатывания электромагнитов сигналы. Устройства С1-С4 выполняют примерно аналогичные функции, но уже не для строк, а для столбцов матрицы. В некоторых приложениях и те, и другие устройства согласованию могут отсутствовать, и, кроме того, для поддержания высокого или низкого потенциалов на неактивных столбцах или строках матрицы к соответствующим линиям могут подключаться резисторы, соединяющие эти линии (например, столбцы) , с шинами питания 0 вольт или +5 вольт. По такой схеме можно подключить матрицу кнопок (клавиш) для ввода данных в микроЭВМ. На рис.2 показан вариант включения одного элемента матрицы (из последнего столбца) вместе с резистором, обеспечивающем на неактивной горизонтальной линии потенциал +5 В.

Р
ис.2.

(Внимание! Из-за ограничений на текстовую графику изображение кнопки S14 не совсем корректно. Точное изображение кнопок см. в [3].)

Порт A при этом работает на ввод данных, порт С на вывод, причем на неактивных выходах порта С устанавливается высокий уровень, на активном (то есть на том столбце, который сканируется в данный момент) низкий. Если при этом кнопка S14 будет нажата, то при чтении порта A на входе PA0 будет прочитан низкий уровень (лог.0) , а на остальных входах порта A высокий. При не нажатых кнопках по всем входам порта A будут читаться логические единицы (благодаря резисторам R) .

На рис.3 приведен вариант подключения в качестве элементов матрицы светодиодов (например, входящих в 7-сегментный светодиодный индикатор) . В этом случае устройства согласования У и С должны быть усилителями, причем если в качестве Уi могут использоваться любые достаточно мощные ТТЛ-вентили (например, входящие в микросхему К555ЛН2 или КР1533ЛН1) , то усилители Сi могут иметь специальную конструкцию, которая зависит от типов подключаемых светодиодных индикаторов. На рис.3 изображен вариант светодиодного индикатора с "общим анодом", то есть такого, в котором аноды всех светодиодов-сегментов соединены между собой. Для такого индикатора усилитель Сi должен обеспечивать выходной ток высокого уровня порядка 200...300 мА в зависимости от числа столбцов и максимального количества светящихся светодиодов в матрице.

Рис.3.

(Внимание! Из-за ограничений на текстовую графику изображение светодиода не совсем корректно. Точное изображение светодиода см. в [3].)

Светодиод VD14 будет светиться, если на выходе С4 будет высокий уровень, а на выходе У1 низкий. Для ограничения тока через светящийся диод между выходами усилителей Уi и горизонтальными линиями матрицы включают токоограничивающие резисторы в несколько десятков Ом (величина токоограничивающего резистора зависит от типа (марки) светодиодного индикатора и числа столбцов в матрице) .

При сканировании матрицы электромагнитов привода иголок матричного принтера столбцами матрицы служат позиции печатающей головки с иголками, причем перемещение головки над листом бумаги (точнее, над валиком печатающего механизма, на котором находится лист) осуществляет устройство управления принтера. То есть в данном случае сканировать столбцы (позиции печатающей головки) нет необходимости, так как этим занимается сам принтер.

Достаточно лишь выдать последовательно через порт те наборы точек (например, в виде высоких уровней) , которые должны быть отпечатаны [2]. Если, к примеру, Вы хотите отпечатать в графическом режиме на принтере квадрат 8 х 8 точек, причем в середине квадрат должен быть пустым (белым) , то необходимо (после установки на притере графического режима) выдать следующую последовательность:

Выходы порта A:

PA0 - 1 1 1 1 1 1 1 1

PA1 - 1 0 0 0 0 0 0 1

PA2 - 1 0 0 0 0 0 0 1

PA3 - 1 0 0 0 0 0 0 1

PA4 - 1 0 0 0 0 0 0 1

PA5 - 1 0 0 0 0 0 0 1

PA6 - 1 0 0 0 0 0 0 1

PA7 - 1 1 1 1 1 1 1 1 Номер позиции - 0 1 2 3 4 5 6 7

Аналогично может выполняться и сканирование других устройств вывода информации с матричной организацией например, матричных жидкокристаллических экранов. При этом конструкция самих индикаторных ячеек более сложная, чем, например, конструкция светодиодной индикаторной ячейки вследствие специфики работы жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ нормально работают только на переменном токе).

Ниже для справки приведены основные параметры микросхем портов параллельного ввода-вывода типа КР580ВВ55А.

Таблица 1. Описание выводов ППИ

Обозначение вывода

Назначение вывода

D (0-7)

Вход/выход шины данных (разряды 0...7)

-RD

Чтение; L-уровеньсигнала разрешает считывание информации из регистра, адресуемого по входам АО, А1 на шину D (0-7)

-WR

Запись; L-уровень сигнала разрешает запись информации с шины D (0-7) в регистр ППИ, адресуемый по входам АО, A1

A0, A1

Входы для адресации внутренних регистров ППИ.

RESET

Сброс; H-уровень сигнала обнуляет регистр управляющего

слова и устанавливает все порты в режим ввода.

-CS

Выбор микросхемы: L-уровень сигнала подключает ППИ к системной шине. Обычно этот вход подключается к выходу дешифратора устройств ввода/вывода.

PA (0-7)

Вход/выход канала A.

PB (0-7)

Вход/выход канала B

PC (0-7)

Вход/выход канала C.

Ucc

Напряжение питания (+5 в)

GND

Напряжение питания (0 в)

Таблица 2. Операции, задаваемые управляющими сигналами ППИ.

Операции

Сигналы управления

CS

RD

WR

A1

A0

Запись управляющего слова

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 D (0-7)

0

1

1

X

X

//

1

Х

Х

Х

Х

Х безразличное состояние сигнала

Режим работы каждого из каналов ППИ программируется с помощью управляющего слова, задающего один из трех режимов: основной режим ввода/вывода (режим 0) , стробируемый ввод/вывод (режим 1) , режим двунаправленной передачи информации (режим 2) . Одним управляющим словом можно установить различные режимы работы для каждого из каналов. Формат управляющего слова представлен в табл.3.

Канал А может работать в любом из трех режимов, канал В в режимах 0 и 1. Канал С может быть использован для передачи только в режиме 0, а в остальных режимах он служит для передачи управляющих сигналов, сопровождающих процесс обмена по каналам А и В.

Разряд D7 управляющего слова (табл.3) определяет либо установку режимов работы каналов (D7 = 1) , либо работу ППИ в режиме сброса/установки отдельных разрядов канала С (D7 = 0) . При D7 = 0 разряды D3-D1 определяют номер модифицируемого разряда канала С, а разряд D0 задает либо сброс (D0 =0) , либо установку (D0 =1) модифицируемого разряда; разряды D6-D4 не используются.

Таблица 3. Формат управляющего слова ППИ

Разряды

Записанная цифра

Функциональное назначение

DО

1/0

Ввод/вывод PC (3-0)

D1

1/0

Ввод/вывод PB (7-0)

D2

0/1

Режимы 0/1 для портов группы В

D3

1/0

Ввод/вывод РС (7-4)

D4

1/0

Ввод/вывод РА (7-0)

D6, D5

00/01/10

Режимы 0/1/2 для портов группы А

D7

1/0

Установка режимов работы каналов либо работа

ППИ в режиме сброса/установки отдельных раз

рядов канала С

Режим 0 применяется при синхронном обмене или при программной организации асинхронного обмена. Микросхема может рассматриваться в этом режиме как устройство, состоящее из четырех портов (два 8-разрядных и два 4разрядных) , независимо настраиваемых на ввод или вывод. Вывод информации осуществляется по команде OUT микропроцессора с фиксацией выводимой информации в регистрах каналов, а ввод по команде IN без запоминания информации.

Режим 1 обеспечивает стробируемый однонаправленный обмен информацией с внешним устройством. Передача данных производится по каналам А и В, а линии канала С управляют передачей. Работу канала в режиме 1 сопровождают три управляющих сигнала. Если один из каналов запрограммировать на режим 1, то остальные тринадцать интерфейсных линий можно использовать в режиме 0. Если оба канала запрограммированы на режим 1, то оставшиеся две интерфейсные линии канала С могут быть настроены на ввод или вывод.

В режиме 1 для ввода информации используются следующие управляющие сигналы: строб приема по каналу А (-STBа = PC4) входной сигнал, формируемый внешним устройством, указывает на готовность ВУ к вводу информации; подтверждение приема в канал А (IBFа = PC5) выходной сигнал ППИ, сообщающий ВУ об окончании приема данных в канал, формируется по спаду -STBа; запрос прерывания от канала А (INTRа = PC3) выходной сигнал ППИ, информирующий микропроцессор (МП) о завершении приема информации в канале: Н уровень сигнала устанавливается при -STB = 1, IBF = 1 и INTE = 1 (внутренний сигнал ППИ INTE разрешение прерываний устанавливается битом D4 для канала А и битом D2 для канала В при записи управляющего слова) ; сбрасывается

INTR спадом сигнала -RD. Для канала В соответствие сигналов управления разрядам порта С следующее: -STBb = PC2; IBFb = PC1; INTRb = PC0.

Для вывода информации в режиме 1 используются следующие управляющие сигналы: строб записи (-OBFа, b) -выходной сигнал, указывающий ВУ о готовности к выводу, формируется по фронту -WR; подтверждение записи (-АСКa, b)

входной сигнал от ВУ, подтверждающий прием информации из ППИ; запрос прерывания (INTRa, b) выходной сигнал ППИ, информирующий МП о завершении операции вывода информации; Н уровень сигнала устанавливается по фронту сигнала -АСК при -OBF = 1 и INTE = 1 (INTE устанавливается при записи управляющего слова битом D6 для канала А и битом D2 для канала В) ; сбрасывается

INTR спадом сигнала -WR. Соответствие управляющих сигналов выводам порта С следующее: -OBFa = PC7, -OBFb = PC1; -ACKa = PC6, -ACKb = PC2, INTRa = PC3,

INTRb = PC0.

Режим 2 обеспечивает двунаправленную передачу информации по каналу

А к ВУ и обратно. Процесс обмена сопровождают пять управляющих сигналов, подаваемых по линиям С7-С3. Оставшиеся одиннадцать интерфейсных линий могут настраиваться на режим 0 или режим 1. Распределение сигналов по интерфейсным линиям порта С следующее: INTRa = PC3; -STBa = PC4; IBFa = PC5; -ACKa =

= PC6, -OBFa = PC7. Функции управляющих сигналов аналогичны рассмотренным выше сигналам для режима 1. Управление установкой внутреннего сигнала INTE для операции ввода осуществляется по линии С4, а для операции вывода по линии С6.

Основные электрические параметры микросхемы КР580ВВ55 следующие:

-выходное напряжение логического нуля Uol, B.....< 0, 4

-выходное напряжение логической единицы Uoh, B...> 2, 4

-ток потребления от источника питания Icc.mA ....< 60

-ток утечки каналов А, B, C, D при невыбранном

режиме Iioz, mkA..........................-100, ..., 100

-ток утечки на управляющих входах Iil, mkA.. -10, ..., 10

МЕТОДИКА

Обязательно прочитайте этот раздел до конца, прежде чем Вы попытаетесь что-либо сделать.

Перед началом работы ознакомьтесь с теоретическим материалом, приведенном в разделе "Теория" (вызывается нажатием клавиш + или через F10) . После этого полезно попытаться ответить на контрольные вопросы, приведенные в соответствующем разделе (вызываются клавишами +) .В зависимости от типа вопросов отвечать нужно либо путем выбора правильного ответа из подмножества приведенных ответов, нажимая для переключения варианта выбора (подсвеченный текст) на клавишу и для выбора ответа на клавишу , либо путем ввода конкретного значения или слова, дающего верный ответ. При этом ведется подсчет верных и неверных ответов без показа итога. (Эти данные станут видимы на следующем этапе работы когда

Вы начнете создавать структурную схему установки) . Неверный ответ сопровождается звуковым сигналом без перехода к следующему вопросу. Правильный ответ автоматически вызывает следующий вопрос.

Для выполнения работы войдите в окно выполнения с помощью клавиш

+ или через основное меню (по F10) . На экране должно появиться изображение основных узлов изучаемого интерфейса.

Создайте функциональную схему установки, указав необходимые соединения источников и приемников сигналов в выделенных строках ввода внизу экрана. Подключение БИС портов к шине адреса выполняйте только по четным адресам, то есть начиная с линии A1 и старше. Для переключения окон ввода используется клавиша . Названия сигналов приводите полностью и теми буквами, которые использованы в изображениях блоков (как правило, латинские) .Если названия источников и приемников соединяемых цепей заданы по Вашему мнению правильно нажмите . Старайтесь не ошибаться, поскольку машина ведет подсчет сделанных Вами ошибок, суммируя их с ошибками, сделанными при ответах на вопросы.

Подключите выход данных порта ВЫВОДА A к входам Х0... Х7 сканируемой матрицы, выходы порта С к входам Y0... Y3.

Если функциональная схема собрана полностью, на экране появится соответствующее сообщение, после чего, нажав ОДИН РАЗ , полученную структурную схему можно перерисовать или распечатать для отчета и перейти в окно программирования еще одним нажатием клавиши при подсвеченной клавише "Выход" на дисплее.

ВАША ЦЕЛЬ В ЭТОЙ РАБОТЕ запрограммировать вывод через порт A матричной развертки какого-либо графического символа (например, треугольника) размером 8 х 8 бит. Для усложнения работы можно одновременно на выходах C0.

.C3 порта С этой же микросхемы генерировать код сканируемой позиции.

Программирование выполняется на ассемблере микропроцессора Intel 8086. При программировании используйте ТОЛЬКО НЕОБХОДИМЫЕ ВАМ КОМАНДЫ из следующего подмножества команд: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, OR, AND, JNZ, SHR,JMP, TEST и различные конфигурации регистров A, B, C и D. Можно использовать НЕБОЛЬШОЕ ЧИСЛО МЕТОК, НО ТОЛЬКО В ВИДЕ ЦИФР (например, 4: ). При программировании можно редактировать неверно набранные строки стандартными средствами клавиатуры IBM PC. Длина программы не должна превышать 50 команд.

Выход из любого раздела окна выполнения по .

Окончание работы нажатием клавиш +. Для справок по оформлению отчета и по литературе см. добавочный раздел "Дополнение" (вызывается нажатием клавиш +) или по F10.

Завершение работы и выход из оболочки по + ПОСЛЕ закрытия окон построения диаграмм, установки параметров и сборки функциональной схемы.

ВНИМАНИЕ! Не спешите приступать к выполнению работы сначала тщательно проработайте теоретический раздел, выпишите необходимые данные, составьте предполагаемую схему для проведения эксперимента, ответьте на контрольные вопросы и только после этого входите в окно выполнения (Alt-E) .

Помните, что из окна выполнения работы справочная информация недоступна!

Вам придется сначала закрыть окно выполнения, и только потом можно будет открывать окна со справочной информацией (т.е. с теоретическим, методическим и дополнительным материалом) . Новое открытие окна выполнения фактически означает начало работы с нуля.

СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ С ОТВЕТАМИ

1. Для чего могут использоваться порты параллельного ввода-вывода информации?

- для организации режима прямого доступа

- для вывода матрицы из нулей и единиц

- для непосредственного вывода аналоговых сигналов

- для записи/чтения РОН

- в качестве контроллера регенерации динамических ЗУ

2. Каков максимальный размер сканируемой матрицы при использовании ТОЛЬКО микросхемы КР580ВВ55?

- 8 х 8 = 64

- 16 х 8 = 128

- 12 х 12 = 144

- 16 х 16 = 256

- 16 х 24 = 384

3. Сколько 8-разрядных портов вывода в режиме 0 можно использовать в одной микросхеме КР580ВВ55?

-3

4. Нужны ли усилители при сканировании матрицы кнопок (да/нет) ?

-нет

5. Нужны ли усилители при сканировании матрицы светодиодов (да/нет) ?

-да

6. Возможно ли задание портам микросхемы КР580ВВ55 различных режимов работы?

-да

7. Можно ли вывести графическую информацию с использованием принципа сканировании матрицы светодиодов (да/нет) ?

-да

8. Можно ли с помощью ОДНОГО порта м/сх. КР580ВВ55 организовать сканировании матрицы 4 х 4 (да/нет) ?

-да

9. С помощью какого порта м/сх. КР580ВВ55 можно организовать сканировании матрицы 4 х 4 (ответьте одной буквой на латинском регистре) ?

-C

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ

Программирование выполняйте на ассемблере микропроцессора Intel 8086 с использованием ТОЛЬКО СЛЕДУЮЩИХ КОМАНД: MOV, IN, OUT, ADD, DEC, AND, TEST, OR, SHR, JNZ, JMP, различных конфигураций регистров A, B, C, D и непосредственных десятичных или 16-pичных операндов. Можно использовать МЕТКИ В ВИДЕ ЦИФР (например, 1: ). Длина программы не должна превышать 50 команд и не содержать комментариев. Переключение режимов "Текст программы" и "Построить диаграмму" клавишами +, сама диаграмма снимается по нажатию клавиши .Возврат по . Адpес поpта A=1B00H, адреса портов только четные.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Требования к отчету по лабораторной работе.

Отчет должен содержать:

1. Постановку задачи.

2. Структурную схему установки.

3. Текст разработанной управляющей программы.

4. Результаты эксперимента.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Хвощ С. Т., Варлинский Н. Н., Попов Е. А. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. Ленинград: "Машиностроение" (Ленингр.отделение) , 1987, с.85-90.

2. Джордейн Р. Справочник программиста персональных компьютеров типа IBM PC XT и AT. Пер.с англ. М.: "Финансы и статистика", 1991, с.396-399.

3. Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. М.: Изд-во стандартов, 1989. -325с.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Братский государственный технический университет

ИНТЕРФЕЙСЫ СОПРЯЖЕНИЯ ЦИФРОВЫХ И АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Лабораторный практикум

Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам «Цифровые системы управления», «Телемеханика» для студентов специальности 21.02.00 всех форм обучения

Братск 2000

Интерфейсы сопряжения цифровых и аналоговых устройств систем управления. Методические указания к лабораторным работам. /Р.И. Утяшев – Братск, БрГТУ, 2000. - с.

Даны рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Цифровые системы управления» и «Телемеханика»

Предназначены для студентов специальности 21.02.00 всех форм обучения

Рецензент А.Н. Дойников, к.т.н., профессор

Печатается по решению издательско-библиотечного совета