10.4. Послідовний і паралельний інтерфейси МПП

10.4.1. Загальна характеристика інтерфейсів

Сучасні периферійні пристрої підключаються до МПП і комп'ютерів за допомогою спеціалізованих адаптерів або контролерів.

Адаптер - це засіб сполучення деякого зовнішнього пристрою певною шиною. Контролер також виконує подібні функції, але він здатний на самостій­ні дії після одержання команд від процесора. Сьогодні терміни „адаптер" і „ко­нтролер" вважають майже синонімами. Усі зовнішні інтерфейси мають у своє­му складі адаптер або контролер.

Мікропроцесорні комплекти завжди мають програмовні інтерфейсні кон­тролери (адаптери). Наприклад, комплекти серії КР580 і К1810 мають:

контролер прямого доступу до пам'яті - ВТ 87;

послідовний інтерфейс - ВВ51;

паралельний інтерфейс - ВВ55 та ін.

10.4.2. Програмовний послідовний інтерфейс

У МПП для послідовного обміну інформацією між мікропроцесором і те­рміналом, наприклад, телетайпом, дисплеєм та ін. використовують програмовні послідовні інтерфейси (ППІ). ППІ містить передавач (Transmitter - TX) і при­ймач (Receiver - RX). TX одержує від мікропроцесора по ШД дані (Data) в па­ралельному коді і передає їх послідовно по лінії TxD в термінал. Приймач оде­ржує від термінала по лінії RxD дані в послідовному коді, перетворює їх у па­ралельні слова і пересилає по ШД в мікропроцесор. Система обміну може бути асинхронною чи синхронною, симплексною, напівдуплексною чи дуплексною.

Асинхронний режим - послідовний обмін даними у вигляді одиночних с имволів (букв, цифр, знаків), які програмують на довжину 5-10 біт. Передавач автоматично обрамляє кожний символ додатковими службовими бітами: ну­льовим старт-бітом (початок передачі); інформаційними бітами, починаючи з молодшого розряду D0; бітом контролю на парність чи непарність; одиничним стоп-бітом (кінець передачі) тривалістю 1; 1,5; 2 біт. У такому форматі дані по­ступають від термінала, а приймач ППІ автоматично виключає службові біти. Часовий інтервал між символами при асинхронному обміні - фіксований.

При синхронному обміні стартові й с топов і біти виключаються, а синхро­нізація здійснюється за допомогою одного або двох синхросигналів, які попе­редньо записуються в ППІ. При синхронному прийманні приймач виконує по-бітне порівняння вхідного потоку даних із записаними синхросимволами, доки не виявить їхнього проходження. Після цього він інтерпретує кожну групу до­вжиною 5 - 8 біт (залежно від програмування) як символ. Символи ідуть один за одним безперервно. При неготовності даних передавач продовжує роботу, посилаючи для підтримки синхронізації спеціальні коди.

Синхро нний режим обміну використовують для пересилок масивів даних; він підвищує швидкодію обміну, яка вимірювається числом бітів, що переси­лаються за секунду. Одиницю біт за секунду (біт/с) називають бодом.

Послідовна передача у всіх сучасних моделях мікроконтролерів та інших МПП здійснюється за стандартом RS232. Аналогічно називають послідовний інтерфейс - RS232 або COM1, COM2 і т.д. Вихідний рівень з боку TX: "0" від­повідає сигналу від -15 В до -3 В, а "1" - +3 ...+15 В. Проміжок >-3 ...<+3 В відповідає невизначеному значенню.

Всі комунікації через COM - порти (Communicatios Port) організовуються програмними засобами.

Довжина сполучного кабелю не повинна перевищувати 15,24 м. Але на практиці ця відстань може бути значно більшою.

10.4.3. Програмовний паралельний інтерфейс

Паралельний інтерфейс призначений для організації паралельного обміну інформацією між МПП і периферією (клавіатура, індикатори та ін.).

Паралельна передача даних - система передачі, в якій кожен біт двійково­го слова передається по своєму власному дроту (одиночна лінія). Таким чином, для передачі 8 - розрядних слів буде потрібно 8 провідників. Один додатковий дріт необхідний як загальний або дрот заземлення (GND). З метою зменшення

взаємних перешкод від ліній зв'язку кожен дріт утворює скручену пару з дро­том GND.

Програмовний паралельний адаптер (ППА) має:

двонаправлений буфер даних, який підключається до системної шини МПП;

блок сполучення і керування;

регістри, які разом із серійними буферами створюють порти вве­дення - виведення. Порти зв' язані з периферією каналами;

регістр керуючого слова.

Усі регістри, буфери і канали - восьмирозрядні.

Паралельний порт звичайно називають Centronics або LPT (Line Printer). Кожен порт має своє ім'я (наприклад, LPT1, LPT2) і свій адаптер, який може управляти регістрами: регістр вхідних даних; регістр статусу (звичайно статус принтера); регістр управління (управління принтером).

Порт паралельного виведення даних може працювати в нестандартному (незвичайному) режимі. Прикладом такого режиму є маніпуляція бітами даних, що вводяться (або виводяться). Виведення команд добре виконується за допо­могою сигналів Data1-Data8 порту. Ввод сигналів від зовнішніх пристроїв ви­конується через виводи порту -ACK, BUSY, PE, -ERROR. Рівні логічних "0" і "1" складають 0 - 0,5 В і 2,5 - 5 В відповідно.

Для комунікацій через LPT - порт використовується кабель із скрученими парами. Якісна робота зовнішніх пристроїв забезпечується при довжині ліній не більше 1,8 м.

Незалежно від призначення, наприклад, порту LPT1 для підключення до нього пристроїв друку електронних варіантів різних документів, цей порт часто застосовується для взаємодії МПП з периферійним обладнанням. Вирішення таких нетрадиційних задач завжди пов'язане із завданням створення оригіналь­ного блоку сполучення з зовнішніми пристроями - датчиками і виконавчими механізмами. Очевидно, що блок сполучення в такому МП - комплекті управ­ляється тільки програмними засобами.

10.4.4. Послідовна універсальна шина (USB)

Шина USB (Universal Seral Bus) була розроблена в 1996 р. для розширен­ня архітектури комп'ютерів. Шина забезпечує: високу швидкість передачі (від 12 до 480 Мбіт/с), одночасне підключення великої кількості пристроїв (до 127), зручність операцій, надійний зв'язок, а також можливість негайного підклю­чення пристроїв.

Окрім сигнальної пари кабель USB має лінії передачі напруги живлення 5 В. Периферійні пристрої, що підключаються до шини, можуть живиться безпо­середньо від шини (допустимий струм навантаження до 100 мА).

Протокол обміну даними по USB складний. З цієї причини багато фірм проводять необхідні власні дослідження і пропонують оригінальні розробки. У порівнянні з COM і LPT портами пропускна спроможність шини постійно на­рощується.

Всі створені раніше периферійні пристрої, призначені для роботи через COM або LPT порти, до МПП з US B шиною підключаються до неї через спеці­альні перетворювачі COM-USB, LPT-USB.

Довжина кабелю при високошвидкісному режимі не повинна перевищува­ти 5 м.

10.5. Контрольні запитання

Що таке адаптер?

Що таке контролер?

Поясніть призначення послідовного інтерфейсу.

Поясніть асинхронний режим послідовного обміну даними.

Поясніть синхронний режим послідовного обміну даними.

Що таке інтерфейс RS232?

Дайте характеристику логічним "0" і "1" COM порта.

Поясніть призначення паралельного інтерфейсу.

Поясніть компоненти паралельного адаптера.

Що таке нестандартний режим LPT порта?

Дайте характеристику логічним "0" і "1" Centronics порта .

Що таке шина US B?

Які особливості USB шини в порівнянні з COM портом?

Які рівні уніфікованих сигналів використовуються в периферійних пристроях?

Як підключаються МПП з COM і LPT портами до USB шини ?


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я