Интерфейсные устройства

В состав микропроцессорной системы, кроме собственно микропроцессора, могут входить несколько устройств ОЗУ и ПЗУ, а также периферийных устройств – ЗУ на магнитных или лазерных дисках – и различных устройств ввода-вывода (дисплеев, цифропечатающих устройств, клавиатуры, датчиков и т. п.). Все эти устройства связываются друг с другом с помощью комплекса аппаратных средств и программы, обеспечивающей определенный протокол (алгоритм) взаимодействия. Совокупность указанных аппаратно-программых средств называется интерфейсом. При реализации микропроцессорных систем применяются чаще всего стандартные интерфейсы, предусматривающие унификацию аппаратных и программных средств поддержки интерфейса. В рамках стандартного интерфейса применяются БИС, выполняющие свои специфические функции взаимодействия, освобождая от них процессор. Возможность программной настройки этих БИС позволяет строить гибкие развивающиеся системы цифрового управления. Этому способствует магистрально-модульная структура микропроцессорной системы, когда ее отдельные узлы выполняются в виде модулей, объединяемых в систему посредством информационной магистрали (проводящих шин) и соответствующего протокола взаимодействия (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Магистрально-модульная структура:

МП – микропроцессор; ПУ – периферийные устройства

В качестве специализированных интерфейсных устройств широко используются двунаправленные шинные усилители (формирователи) – шинные драйверы (ШД). ШД позволяют передавать по одной линии связи информацию или слева направо или справа налево (см. рис. 8.12).

а б в

Рис. 8.12. Структура шинного драйвера (а),
передача от А к В (б), передача от В к А (в)

Усилитель, не участвующий в передаче, находится в Z-состоянии. В одну микросхему может входить несколько драйверов, обеспечивающих связь по стандартной для конкретного интерфейса шине. Другим примером аппаратной части интерфейса может служить порт ввода-вывода, обеспечивающий связь микропроцессора с магистралью, упрощенная схема которого представлена на рис. 8.13.

Рис. 8.13. Упрощенная структура порта ввода-вывода

Порт представляет программно-управляемый регистр, соединенный с магистралью через буферные устройства с Z-состояниями (BZ). Для приема (ввода) информации от схемы управления подается команда «запись», для вывода информации – команда «вывод», при отсутствии которой буфер BZ находится в Z-состоянии. Рассмотренные примеры далеко не исчерпывают перечень интерфейсного оборудования микропроцессорных систем, но дают представление о том, что все эти аппаратные средства строятся на основе типовых цифровых устройств, рассмотренных в данной книге.

* Более корректное определение: Осредненное (линеаризованное) значение коэффициента передачи равно отношению амплитуды первой гармоники выходного сигнала к амплитуде входного , является функцией сигнала и не зависит от его мгновенного значения.

* Это правомерно для материалов, не обладающих сверхпроводимостью при низких температурах, включая ВТСП.

* Достижения современной физики в области гетероструктур создают предпосылки для существенного повышения КПД.