ЛЕКЦИЯ 17. Согласование внешних устройств

 

Ввод и вывод информации в общей части подобен обращению
к памяти. Устройства ввода-вывода можно рассматривать как разновидность памяти и наоборот. Особенно хорошо это было видно
при изучении разновидностей интерфейсов. Естественно возникает
вопрос, почему проблема согласования устройств ввода-вывода
столь актуальна?

Основные трудности обусловлены тем, что каждое применение
МП связано с использованием "своих" устройств ввода-вывода,
как правило не имеющих стандартного интерфейсе. В результате
возникает задача согласования МП с устройствами ввода-вывода по

1) скорости в виду большого их разнообразия;

2) уровням сигналов;

3) сложности структуры сигналов.

В отличие от устройств ввода-вывода модули памяти выпускаются в виде нескольких основных типов, все они обладают близкими скоростями и требуют для своей работы простых сигналов
управления. Как правило, технология изготовления МП и используемых модулей памяти одинакова или близка друг другу в результате не возникает проблем согласования по уровням и длительности
сигналов.

Среди устройств ввода и вывода имеется большое разнообразие. Они могут быть механическими, электромеханическими, электронными и т.д. Для организации управления такими устройствами
могут требоваться дискретные или аналоговые сигналы различной
мощности и длительности. В этой связи организация работы с
такими устройствами всегда порождает уникальную проблему. В результате из-за малой стоимости МП и модулей памяти основная
стоимость МП системы определяется стоимостью подсистемы ввода-
вывода. Для решения этих задач созданы несколько типов БИС,
отличающихся возможностью программной настройки на выполнение
большого разнообразия функций. Благодаря этой особенности появляется возможность строить обмен с устройствами ввода вывода
аналогично обмену с памятью.

Операция ввода-вывода информации аналогична циклу чтения
или записи из памяти. Для ее реализации необходимо выполнить

три шага.

При вводе информации:

1. МП выставляет адрес на шине адреса. При этом происходит выбор конкретного устройства - порта. На шине управления
задается режим работы - ввод информации;

2. МП ждет, когда данные на шине данных станут доступными. Порт может иметь различную разрядность, однако наиболее
удобно иметь порт с разрядностью слов МП.

3. Ш считывает данные с шины и помещает их в один из своих регистров.

При выводе информации:

1. МП выставляет адрес устройства - порта, которому предназначено сообщение. Одновременно на шине данных выставляется
сообщение;

2. МП по шине управления устанавливает режим работы - выдача и ждет завершения ввода данных в устройство;

3. МП завершает обмен, убирая все сигналы.
Таким образом первая проблема состоит в том, как определить, когда данные становятся доступными при вводе и когда
данные введены в устройство вывода. Согласовать по времени работу МП и устройств ввода-вывода можно различными методами:

1. Предполагается, что данные, поступающие от устройства
ввода всегда доступны. Такой подход приемлем для организации
ввода от низкоскоростных устройств: механических переключателей, датчиков температуры и т.д. Требуется только считывать
с них информацию своевременно;

2. Вырабатывается сигнал готовности (READY) для указания,
что данные готовы. Такой режим приемлем для устройств среднего быстродействия
от которых информация поступает не регулярно -асинхронно. МП может проверять значение этого сигнала.

3.Данные могут приниматься со скоростью определяемой
блоком управления устройства вывода. Тогда ввод данных производится через регулярные промежутки времени, или синхронно.

Реализация каждого из указанных методов зависит от имеющихся в распоряжении конструктора средств и, собственно, устройств ввода вывода.