Последовательный и параллельный интерфейсы ввода-вывода

В состав микропроцессорного комплекта входит большая интег­ральная схема УСАПП (универсальный синхронно-асинхронный приемо-передатчик) или схема UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter), предназначенная для реализации интерфейса типа RS-232 (V24).

УСАПП является программируемой микросхемой, преобразующей параллельный код, получаемый от шины данных системной магист­рали, в последовательный для передачи по двухпроводной линии свя­зи. В качестве УСАПП используются БИС i8250, П6450, П6550А и др. Функции, выполняемые этими микросхемами, одинаковы. Разли­чия заключаются в обеспечиваемом ими быстродействии.

Типовая структурная схема УСАПП приведена на рис. 6.6.

Рис. 6.6.Структурная схема УСАПП

От микропроцессора передаваемый байт данных поступает по шинам данных (ШД) в буфер данных УСАПП на входной регистр РгВх, затем через внутреннюю шину передается в регистр передат­чика РгПд. В момент передачи содержимое РгПд серией сдвигов выд­вигается в канал с преобразованием в последовательный код.

В синхронном режиме передаваемые данные сопровождаются уп­равляющими сигналами, называемыми синхронизирующими словами (СС). Для хранения СС используются специальный регистр РгСС на входе УСАПП и регистр состояния (РгС) — на выходе. Из РгС ин­формация в виде байта состояния передается в микропроцессор по его запросу.

Устройство управления (УУ) содержит регистр режима РгР, пред­назначенный для хранения передаваемой из микропроцессора инфор­мации о режиме работы, и регистр команд РгК для хранения принима­емой из микропроцессора команды на обмен данными.

Передаваемый последовательный код перед выходом из передат­чика УСАПП в линию связи комплектуется управляющими сигна­лами, необходимыми для настройки приемника. После такого укомп­лектования образуется кодовая посылка структуры, представленной на рис. 6.7.

Рис. 6.7.Кодовая посылка УСАПП

Старт-бит всегда имеет единичное значение, отличное от состоя­ния «молчащего» канала. Вслед за старт-битом расположены инфор­мационные биты, принятые от шины данных системной магистрали. В зависимости от настройки УСАПП в одной посылке может содер­жаться от 5 до 8 информационных бит. Значение этих битов в каждой посылке непредсказуемо. В процессе передачи они могут быть иска­жены помехами. Поэтому в посылке должны содержаться не только биты, говорящие о начале и конце посылки, но и биты для контроля правильности передачи.

В качестве контрольного выступает бит паритета, следующий сразу вслед за информационными битами. С помощью бита паритета осуществляется контроль на четность или нечетность. При контроле на четность сначала подсчитывается количество единиц в информа­ционной части посылки, затем определяется, четное оно или нет. Если полученное число нечетное, бит паритета устанавливается в едини­цу, в этом случае в правильно переданной посылке всегда будет со­держаться четное количество единиц (т.е. единиц, содержащихся в информационных разрядах вместе с битом паритета). При контроле на нечетность бит паритета устанавливается так, чтобы общее коли­чество единиц было всегда нечетным.

При программировании УСАПП программист выбирает, исполь­зовать режим контроля или отказаться от него. Он может отказаться от контроля, и бит паритета всегда будет нулевым; может включить контроль на четность или контроль на нечетность. Выбор, что необ­ходимо — контроль на четность или на нечетность, осуществляется в зависимости от характера возможных помех. Если воздействие воз­можных помех будет проявляться преимущественно в появлении лиш­них единиц, необходим контроль на четность. Если же воздействие помех будет проявляться преимущественно в исчезновении единиц, то необходим контроль на нечетность (чтобы отличать передаваемый 0 от полной потери информации из-за помех).

После бита паритета в кодовой посылке следуют стоп-биты. Для стоп-битов в кодовой посылке отводятся два двоичных знакоместа. Если выбран режим «1 стоп-бит», то после бита паритета всегда (в каждой посылке) будет следовать комбинация 01. Если выбран ре­жим «1,5 стоп-бита», то после бита паритета всегда будет следовать комбинация 10. Если же выбирается режим «2 стоп-бита», то каждая посылка будет завершаться цифрами 11.

В УСАПП-приемнике поступившая от канала связи кодовая ком­бинация проверяется в соответствии с установленным заранее режи­мом контроля (на четность или нечетность), освобождается от управ­ляющих сигналов и передается в шину данных системной магистрали параллельным кодом.

Настраиваться УСАПП-приемник и УСАПП-передатчик, работа­ющие в паре, должны согласованно.

Программирование УСАПП может вестись на физическом или логическом уровне. Программирование на физическом уровне произ­водится на языках низкого уровня или в машинных кодах. Логический уровень программирования обеспечивается алгоритмическими языками высокого уровня, коммуникационными программами, неко­торыми пакетами прикладных программ.

Параллельный интерфейс представлен в микропроцессорном ком­плекте микросхемой типа i8255 — контроллером параллельного ин­терфейса или программируемым интерфейсным адаптером.

Микросхема подключается к системной магистрали ЭВМ (к ши­нам данных, адреса и управления соответственно) и имеет три неза­висимых канала для подключения внешних устройств. Внутренний блок управления позволяет программировать каждый канал на ввод или вывод информации по 8 линиям, т.е. 8 бит параллельно.