Способы организации связи с внешними устройствами.

Каждый элемент в системе функционирует в соответствии со своей природой и в зависимости от других элементов, то есть имеет некоторую последовательность своих действий по обработке информации и обмену ею с ними. Эту последовательность действий можно описать с помощью некоторого языка.

Алгоритмом называется описание последовательности действий конкретного элемента системы на естественном языке с применением условных графических образов.

Программой называется описание последовательности действий конкретного элемента системы на его языке. Поскольку в МПС чаще всего один активный по поведению элемент – микропроцессор, обычно разрабатывается только программа его работы.

Под протоколом обмена будем понимать последовательность взаимных действий двух элементов системы по организации обмена информацией между собой.

В настоящее время разработано три способа организации связи между элементами МПС:

· Программно-управляемый обмен;

· Обмен по прерываниям;

· Прямой доступ к памяти.

Перечисленные способы отличаются степенью "демократичности" взаимодействия элементов между собой, поэтому каждый из них имеет определенные достоинства и недостатки, связанные с этим фактом. Рассмотрим каждый из этих способов по-раздельно.

1.5.1. Программно-управляемый обмен.

Основная идея способа заключается в том, что все процессы обработки и обмена информации в системе определяются микропроцессором (его поведением), реализующем протокол обмена с внешними устройствами, которые обеспечивают адекватную реакцию на этот протокол. То есть ВУ не могут предпринять никаких самостоятельных действий ("диктатура" МП). Для такого способа достаточно разработать единственную программу – программу работы МП.

а)	б)
Рис.10

Что бы реализовать взаимодействие между МП и любым ВУ во времени, достаточно двух управляющих шин (когда и кому). Здесь допустимы два варианта реализации, показанные на рисунке 10. В случае "а" шина "Запись" (ЗП) определяет интервал времени обмена и направление обмена от МП к ВУ, а шина "Чтение" (ЧТ) – интервал времени обмена и направление передачи от ВУ к МП. В случае "б" шина "Направление" (НАПР) задает направление обмена: либо от МП к ВУ, либо от ВУ к МП; шина "Синхронизация" (СИН) фиксирует временной интервал, в течение которого происходит обмен. Обе реализации равноправны, поэтому в дальнейшем изложении мы будем для конкретности использовать вариант "а".

Протокол программно-управляемого обмена представлен на рисунке 11. При передаче информации от МП к ВУ данные на ШД выставляет МП, а ВУ должно их принять по переднему фронту сигнала "Запись". Когда же информация передается в обратную сторону, сначала появляется сигнал "Чтение" от МП, а потом уже ВУ выставляет ее на ШД. МП принимает информацию с шин данных по заднему фронту сигнала "Чтение".

Рис.11

В качестве примеров, реализуемых на лабораторных работах и в курсовом проекте, рассмотрим подключение к МПС статической и динамической индикации, статической и динамической клавиатуры. Внешнее устройство называется статическим, если обмен информацией между МП и ВУ осуществляется одновременно (параллельно) со всеми его однородными компонентами. Если же в одно и то же время информацию может получить только его один однородный компонент (последовательно), а другие не функционируют (не обладая локальной памятью), то такое ВУ называется динамическим.