Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
Каждый МК имеет некоторое количество линий ввода/вывода, которые
объединены в 8-разрядные параллельные порты ввода/вывода РТх ("х"-имя
порта, используемое в техническом описании). Порты обозначают либо
цифрами (РТО, РТ1, РТ2 и т.д.), либо буквами латинского алфавита (РТА,
РТВ, РТС и т. д.). В карте памяти МК каждый порт ввода/вывода представлен
регистром данных порта DPTx. В режиме ввода логические уровни сигналов на
линиях порта РТх отображаются нулями и единицами в соответствующих
разрядах регистра DPTx. В режиме вывода данные, записанные под
управлением программы в регистр DPTx, передаются на выводы МК, которые
отмечены в качестве линий порта РТх. Обращение к регистру данных DPTx
осуществляется теми же командами, что и обращение к ячейкам резидентной
оперативной памяти. Кроме того, во многих МК отдельные разряды портов
могут быть опрошены командами битового процессора.
С функциональной точки зрения различают следующие типы параллельных
портов.
1. Однонаправленные порты, предназначенные в соответствие со
спецификацией МК только для ввода или только для вывода информации.
2. Двунаправленные порты, направление передачи которых (ввод или вывод)
определяется в процессе инициализации системы.
3. Порты с альтернативной функцией. Отдельные линии этих портов связаны
со встроенными в МК периферийными устройствами, такими как таймер, АЦП,
контроллеры последовательных приемо-передатчиков. Если соответствующий
периферийный модуль МК не используется, то его выводы можно задействовать
как обычные линии ввода/вывода. Напротив, если модуль активизирован, то
принадлежащие ему линии ввода/вывода автоматически конфигурируются в
соответствии с функциональным назначением в модуле и не могут быть
использованы в качестве линий ввода/вывода. Как однонаправленные, так и
двунаправленные линии портов могут иметь альтернативную функцию.
Рассмотрим схемотехнические особенности буферов линий ввода/вывода МК. В
специальной литературе выходные каскады линий ввода/вывода часто называют
драйверами (не путать с аналогичным обозначением программных средств).
Двунаправленные порты большинства современных МК выполнены с возможностью
независимого задания направления передачи каждой линии, т. е. объединение
групп линий в порты позволяет организовать обращение к ним как к ячейкам
памяти, что удобно при организации обмена в параллельном формате. Но в
случае необходимости каждая линия может быть сконфигурирована
индивидуально и обслужена командами битового процессора независимо от
других линий того же порта ввода/вывода. Учитывая это обстоятельство,
схемотехника портов ввода/вывода рассматривается на уровне одной линии.
Различают следующие типы драйверов ввода/вывода:
1) двунаправленные линии, которые настраиваются на ввод или на вывод
программированием бита в регистре направления передачи DDPTx; при работе
в режиме ввода линия имеет высокое входное сопротивление,
2) двунаправленные линии, которые не требуют предварительной
инициализации; такие линии имеют некоторые особенности при считывании; в
режиме ввода эти линии также имеют высокое входное сопротивление;
3) квазидвунаправленные линии; не требуют предварительной инициализации;
в режиме ввода драйвер автоматически подключает "подтягивающий" к
напряжению питания резистор;
4) двунаправленные линии с возможностью программного подключения
"подтягивающих" резисторов.
Примером драйверов 1-го типа могут служить линии ввода/вывода МК НС08
Motorola (рис. 4.2). Каждой линии порта поставлен в соответствие
одноименный разряд регистра
296
СТРУКТУРА СОВРЕМЕННЫХ 8-РАЗРЯДНЫХ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Регистр управления
Альтернативная функция, вход
Рис. 4.2. Драйвер двунаправленной линии ввода/вывода МК семейства НС08
фирмы "Motorola"
направления передачи DDPTx. Нулевое значение разряда конфигурирует линию
на ввод, единичное - на вывод. После сброса МК все линии настроены на
ввод. Из рис. 4.2 видно, что в режиме ввода состояние непосредственно в
момент считывания логический уровень сигнала линии передается на
внутреннюю магистраль данных, минуя регистр данных порта DPTx. В процессе
чтения линии ее состояние не запоминается в регистре DPTX и,
следовательно, каждое новое обращение к порту ввода может возвращать
новое значение. В режиме ввода транзисторы VT1 и VT2 закрыты, буфер
находится в высокоомном состоянии (Z-состояние). Значение, которое будет
возвращать операция чтения неподключенного входа, в общем случае не
определено. Однако на практике его "доопределяют" за счет различия
эквивалентных сопротивлений плеча с VT1 и с VT2. Так, в МК семейства НС08
Motorola чтение неподключенного входа возвращает "О". Если в качестве
источника сигнала для рассматриваемого высокоомного входа используется
логический элемент с открытым коллекторным выходом, то входной сигнал не
будет зависеть от состояния выходного транзистора элемента. Он всегда
будет равен "О". Для задания единичного логического уровня входного
