Программируемый связной адаптер

Для связи с удаленными источниками информации, например с датчиками параметров, установленными на технологическом оборудовании в производственном поме­щении, нерационально проводить 8-разрядные магистрали для параллельной передачи. Проще использовать одно­проводную линию связи с последовательной передачей по ней информационных битов. На практике нередко используют обычные телефонные линии связи. Но даже когда применяются специальные линии, то очевидно, что по протяженной линии невозможна передача информации с тактовой частотой микропроцессора (2 МГц).

Для построения интерфейса микропроцессорных систем с использованием последовательной передачи данных используются специализированные интерфейсные БИС, которые получили название программируемых связных адаптеров (ПСА). Принципы организации последователь­ного интерфейса были рассмотрены в § 4.2. Там указы­валось, что в зависимости от принятой системы кодирова­ния по линиям связи может передаваться последователь­ность 5, 7 или 8 бит для каждого символа и что эта последовательность может дополняться битами контроля четности-нечетности. Кроме того, необходимо добавлять стартовый и столовый биты, отмечающие начало и конец каждого символа.

Таким образом, в отличие от ППА связной адаптер выполняет более сложные функции: преобразование формы представления информации, согласование протоко­лов обмена данными внутри системы и вне ее. Микро­схема программируемого связного адаптера КР580ВВ51 может осуществлять выдачу байта данных, представлен­ного параллельным кодом, в последовательном формате с соответствующими битами обрамления: стартовым, сто­повым и контрольными. Она же может осуществлять прием информации, представленной последовательным кодом, и ее преобразование в стандартную параллельную форму (рис. 8.4, табл. 8.3).

Любые операции обмена, записи или чтения возможны только в том случае, если на входе ВМ селекции данной микросхемы нулевой сигнал. Через буфер шины данных центральный процессор по команде ЗП вводит в ПСА данные или слово управления. По команде ЧТ можно считать из ПСА данные или информацию о состоянии оборудования, образующего канал связи. Сигнал на входе У/Д извещает ПСА о том, какого рода символ он принимает: слово управления (при 1) или данные (при 0).

Программируемый связной адаптер КР580ВВ51 обес­печивает полный дуплексный режим связи, детектирование стартовых посылок, может использовать различные спо­собы представления стоповых бит, детектирование ошибок четности и ошибок в формате. Он может использоваться для работы как в цепях асинхронной последовательной связи, так и в цепях синхронного обмена. При традицион­ных методах создания интерфейса цифровых систем подобный универсализм потребовал бы очень большого числа управляющих сигналов, что невозможно реали-

Структурная схема КР580ВВ51

Таблица 8.3. Сигналы управления и функцииПСА

* — произвольно.

зовать из-за ограниченного числа внешних выводов БИС. Все данные, которые характеризуют потребности пери­ферийного оборудования и режим работы интерфейса, помещаются в ПСА программным способом с использова­нием системы машинных команд микропроцессора и упра­вляющих слов.

ПСА в асинхронном режиме обмена. Для организации последовательных асинхронных передач сопрягаемые системы соединяются через ПСА, установленные на пере­дающей и приемной стороне. Передающая и принимающая подсистемы имеют тактовые генераторы, работающие с одинаковой частотой. Каждый символ передаваемого сообщения заключается в «рамку», которая образуется стартовым и стоповым битами. Приемник автоматически синхронизируется стартовым битом так, чтобы можно было производить отбор данных в моменты, соответствую­щие середине каждого бита. В результате, если возникнет небольшой дрейф частоты тактовых генераторов, это не приведет к срыву передачи.

На передающей стороне в режиме асинхронной пере­дачи каждый символ, представленный последовательным кодом, выдвигается из буфера ПСА в линию связи поразрядно со скоростью, которая равняется 1/16 или 1/64 максимальной скорости передачи, определяемой частотой синхронизации. Естественно, что перед началом передачи в ПСА уже сформировано полное сообщение, т. е. передаваемый символ, снабженный стартовым и стоповым битами и, если требуется, битом контроля четности-нечетности.

На приемной стороне на вход нормально подан высокий уровень. Переход сигнала на этом входе в состояние О оповещает ПСА о том, что поступил стартовый бит. При этом запускается счетчик бит и внутренний генератор опорных сигналов, который выдает стробирующий сигнал приблизительно в середине каждого бита (см. рис. 4.8). Принимаемый символ последовательно, разряд за разря­дом поступает в буфер ПСА. Если на том месте, где по указанию внутреннего счетчика должен находиться столовый бит, оказывается низкий уровень, то устанавли­вается в 1 триггер ошибки в формате. Нормальный стоповый бит сигнализирует о конце символа, гасит внутренний счетчик бит и генерирует сигнал, который сообщает ЦПЭ о том, что символ готов к загрузке в аккумулятор.

Асинхронный принцип системного обмена нашел широ­кое распространение в микропроцессорных системах бла­годаря совместимости с линией связи, в частности с телетайпом. Однако область применения этого способа передач ограничена относительно низкой скоростью пере­дачи данных — 9600 бит/с. Для работы с высокоскорост­ными устройствами более подходит способ последователь­ной синхронной передачи.

ПСА в синхронном режиме обмена. В синхронном режиме данные передаются не по одному символу, а целыми массивами слов. Для синхронизации запуска приемника с приемом массива используется не единичный бит, а одно или два слова — символы синхронизации. Передатчик в синхронном режиме обмена работает постоянно и выдает в линию данные в последовательном коде. При отсутствии (даже временном) данных передат­чик непрерывно выдает в линию символы синхронизации. Приемник перед началом работы находится в режиме активного ожидания. В это время он побитно принимает поступающую информацию и проверяет ее на совпадение с кодом синхронизации. Символом синхронизации осу­ществляется адресация того или иного приемника. Совпадение свидетельствует о начале информационного массива. Сигналом совпадения синхронизируется запуск приемника, который начинает прием данных и их преобра­зование в параллельный формат. Один передатчик может работать на несколько приемников. Новые символы син­хронизации, вставляемые передатчиком в поток данных, позволяют повторно осуществлять процедуру синхрониза­ции.

В режиме синхронного приема символы синхронизации могут быть как внутренними, так и внешними. Если программное обеспечение микропроцессора загружает в ПСА слово синхронизации, которое определяет внутренний режим, то приемник переходит в режим активного ожида­ния. В этом режиме приемник ожидает заполнения буфера. Как только буфер заполнится, его содержимое интерпре­тируется адаптером как символ синхронизации. Если ПСА запрограммирован на два символа синхронизации, то и следующий символ, загруженный в буфер, воспринимается как символ синхронизации. Затем приемник переходит из режима ожидания в уже описанный режим синхронного приема.

При внешней синхронизации прием данных начинается в момент поступления на вход СНХР внешнего сигнала, отмечающего начало посылки. В этом случае канал связи должен иметь дополнительную линию внешней синхро­низации.

Контроль четности-нечетности и переполнения в син­хронном режиме осуществляется так же, как в асин­хронном.

С точки зрения скорости передачи данных для инфор­мационных массивов малой размерности (менее 100 бит) более выгодным является асинхронный режим, а для массивов большой размерности — синхронный. Первый обеспечивает максимальную скорость передачи данных до 9,6, а второй — до 56К бит/с.

ПрограммированиеПСА. Программирование ПСА осуществляется занесением в него двух управляющих слов: начального, или инструкции режима (Mode Instruc­tion), и текущего, или инструкции управления (Command Instruction). Первое задает режим работы, формат пере­даваемого символа, скорость приема и передачи данных, наличие контроля и его вид, тип синхронизации. Инструк­ция режима должна быть введена сразу же за операцией начальной установки системы. Вслед за инструкцией режима должны следовать слова инструкции управления, а для синхронных режимов — символы синхронизации. Жесткие ограничения на последовательность загрузки управляющих слов накладываются внутренней организа­цией ПСА, в котором регистры управления адресуются встроенным счетчиком. Модуль пересчета счетчика изменяется в зависимости от двух младших разрядов слова управления.

Управляющее слово инструкции управления может быть загружено в адаптер на любом участке передачи блока данных, что позволяет организовать оперативное программное изменение режимов приемопередачи. Мно­жество вариантов использования связного адаптера, которое предоставляется форматом слова инструкции режима (рис. 8.5), предполагает использование ПСА в микропро­цессорных системах разной сложности и с различными характеристиками интерфейса. Возможность в случае асинхронных передач исключить символы синхронизации позволяет прикладной программе малой системы исполь­зовать все преимущества сложной организации интер­фейса.

Формат управляющего слова ПСА

Из-за сложности и разнообразия операций, реализу­емых в подсоединенных к ПСА терминалах, невозможно через ограниченное число выводов БИС передать в ЦПЭ информацию о состоянии процесса. С этой целью используется операция «Чтение состояния», которая по команде ЧТ позволяет следить за процессом приема-передачи, т. е. реализовать программный доступ к терми­налу. Такой программный доступ оказывается полезным для тех участков прикладной программы, где необходимо удостовериться в отсутствии ошибок. Связной адаптер предоставляет возможность проверки четности-нечетности и целостности блока данных. А в асинхронном режиме с помощью ПСА можно осуществлять контроль формата.

Некоторые из разрядов регистра состояния ПСА могут быть не только прочитаны под воздействием программы, но и выведены из ПСА как самостоятельные осведомительные символы. Их можно использовать для организации процедур ввода-вывода по запросам на пре­рывания, обмена с подтверждением готовности, преобра­зования сообщений и др.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: