Управление обменом на примере параллельного способа обмена
Управление обменом заключается в решении следующих задач:
Определение устройства, управляющего обменом;
Определение устройств, участвующих в обмене;
Определение направления обмена;
Определения момента начала и окончания обмена;
Контроль правильности передачи данных.
В МПС обмен всегда происходит между двумя устройствами: ведущим(активным) и ведомым (пассивным), рис. 1.
|
|
Рис. 1.
Обменом всегда управляет ведущее устройство. Ведущим устройством в микропроцессорной системе всегда является микропроцессор (за исключением обмена по методу прямого доступа в память).
Таким образом, одним из устройств, участвующих в обмене, является МП. Другим устройством может быть ЗУ илиУВВ.
Запоминающее устройство может быть представлено в виде набора регистров (ячеек), в которых хранится информация (рис. 2)
|
|
Рис. 2.
Обмен происходит между МП и одной из ячеек ЗУ. Следовательно, МП должен иметь возможность указания, с какой именно ячейкой ЗУ он будет выполнять обмен. Для этого каждая ячейка ЗУ имеет уникальный номер, который называется адресом. Перед началом обмена МП указывает адрес ячейки ЗУ, с которой он будет обмениваться, определяя таким образом второго участника обмена
Устройство ввода-вывода также может быть представлено в виде набора регистров, в которых может храниться информация. Каждый такой регистр называется портом и может быть соединен с каким-либо внешним устройством — таким образом осуществляется передача данных между МПС и внешними по отношению к ней устройствами (датчиками, исполнительными элементами).
|
|
Рис. 3.
Каждый порт ввода-вывода также имеет уникальный номер, называемый адресом. При обмене с устройством ввода-вывода МП указывает адрес порта, с которым он будет производить обмен данными.
Так как обмен информацией всегда осуществляется между двумя устройствами — ведущим и ведомым, информация может передаваться либо от ведомого к ведущему, либо наоборот. Передача данных от ведущего устройства к ведомому называется записью информации. Передача данных от ведомого к ведущему — чтением (рис. 4, рис. 5).
|
|
Рис. 4.
|
|
Рис. 5.
Для указания направления передачи данных (запись или чтение) используются специальные управляющие сигналы (передаваемые по специальным управляющим линиям связи): "разрешение чтения" (RD)и "разрешение записи" (WR) (рис. 6).
|
|
Рис. 6.
Горизонтальная черта над обозначением сигналов означает, что активным уровнем для данного сигнала является логический "0". То есть, если сигнал WR находится в состоянии логического нуля выполняется запись данных (передача от ведущего к ведомому). Если сигнал RD находится в состоянии логического нуля выполняется чтение данных (передача от ведомого к ведущему). Естественно, одновременно эти сигналы находится в состоянии логического "0" не могут.
Таким образом, перед началом обмена, ведущее устройство, которое управляет обменом, переводит соответствующий сигнал в состояние логического "0", определяя таким образом направление обмена.
Иногда вместо двух сигналов используется один (RD/WR). Значение логического "0", принимаемое этим сигналом, соответствует записи информации, логической "1" — чтению (рис. 7).
|
|
Рис. 7.
Начало и окончание обмена могут определяться двумя способами.
Способ 1. Для определения момента начала и окончания обмена используются сигналы, задающие направление обмена (RD и WR). Передний фронт сигнала соответствует моменту начала обмена, задний — моменту окончания обмена (рис. 8).
|
|
Рис. 8.
Способ 2. Использование специального управляющего сигнала (рис. 9).
|
|
Рис. 9.