Курсовая работа: Разработка электрической структурной, функциональной, принципиальной схем учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода

Процесс обмена информацией организуется интерфейсным устройством под действием сигналов управления, поступающих от микро-ЭВМ и ВУ.

Технология больших интегральных схем (БИС) позволяет создавать универсальные многофункциональные интерфейсные устройства ввода-вывода параллельной информации.

Такие устройства могут быть программируемыми и применяться для двунаправленной передачи данных и сигналов управления. Микро-ЭВМ информируется о готовности устройства к обмену данными, как правило, по сигналам прерывания. Обмен данными осуществляется путем обращения микро-ЭВМ к устройству ввода-вывода как к адресу памяти или ВУ. Таким образом, интерфейсные устройства ввода-вывода параллельной информации позволяют согласовать во времени процесс обмена данными между ВУ и микро-ЭВМ при рациональном использовании времени работы микро-ЭВМ. Микросхема КР580ВВ55 представляет собой программируемое устройство, используемое для ввода-вывода параллельной информации. Схема позволяет осуществлять обмен 8-разрядными данными по трем каналам: А, В, С. Направление обмена и режим работы для каждого канала задается программно. Каналы служат для передачи, как данных, так и управляющих сигналов. Структура микросхемы КР580ВВ55 приведена на рисунке 2.8.

Назначение выводов:

Д0 - Д7 - двунаправленная магистраль данных для передачи данных, управляющих слов и информации состояния.

КА 0- КА 7 - двунаправленная магистраль данных канала А.

КВ 0 - KB 7 - двунаправленная магистраль данных канала В.

КС 0 - КС 7 - двунаправленная магистраль данных канала С.

(магистрали каналов передачи данных, управляющих сигналов и сигналов запроса на прерывание от ВУ и МП БИС).

ВУ - выбор устройства.

Для микро-ЭВМ схему можно представить состоящей либо из четырех ВУ, либо из четырех адресов памяти.

Для формирования сигнала выборки устройства, подаваемого на вход ВУ, можно использовать шины А 0 - A 15 MA микро-ЭВМ. При обращении к схеме как к четырем ВУ входы Чт и Зп должны быть подключены к шинам Чт. ВВ и Зп. ВВ ВУ микро-ЭВМ.

При обращении к схеме как к четырем адресам памяти ее входы Чт и Зп должны быть соответственно подключены к шинам Чт. ПАМЯТЬ и Зп. ПАМЯТЬ микро-ЭВМ.

Схема выполняет следующие функции: буферизацию (при асинхронном режиме обмена данными) и преобразование формата данных.

Режимы работы микросхемы КР580ВВ55 задаются при ее начальной установке. Четыре под адресных регистра схемы включают в себя три регистра каналов ввода-вывода данных (А, В, С) и регистр управления. Регистр канала С может быть подразделен на два четырехразрядных регистра ввода-вывода данных, к которым осуществляется доступ как к отдельным независимым регистрам (рисунок2.8).

Существует возможность подразделения трех каналов на две группы. В этих группах каналы А и В используются для обмена данными с микро-ЭВМ, а отдельные шины канала С - для записи управляющих сигналов.

Режимы работы каналов задаются путем записи управляющего слова в регистр управления.

Существует три типа работы схемы:

Тип 0. Это простой ввод-вывод данных по трем 8-разрядным каналам, причем канал С может быть подразделен на два 4-разрядных канала. Каждый из каналов может быть использован отдельно для ввода или вывода информации. При работе схемы в этом режиме никаких дополнительных сигналов управления не требуется.

Тип 1. Позволяет осуществлять обмен данными по каналам А и В с помощью сигналов управления, передаваемых по каналу С. Для каналов А и В существует четыре комбинации взаимных направлений передачи данных:

- Каналы А и В работают в режиме вывода данных.

- Каналы А и В работают в режиме ввода данных.

- Канал А работает в режиме ввода, а В - в режиме вывода данных.

- Канал А работает в режиме вывода, а В - в режиме ввода данных.

Рисунок 2.8- Структурная схема КР580ВВ55

Незадействованные для управляющих сигналов шины канала С могут быть использованы для ввода-вывода информации. Направление передачи информации по этим шинам определяется управляющим словом, записанным в регистре управления. [5]

В ходе рассмотрения существующих типов микросхем можно сделать вывод: анализируя сравнительные характеристики микросхем различных серий, среди многообразия типов и серий микросхем, выявлено, что наиболее подходящими элементами для устройства являются микросхемы серий 155, 555, 530, 533, 531, 555. Уровни питающих напряжений, а также уровни напряжений логических сигналов позволяют применять данные микросхемы в разрабатываемом учебном комплексе.

В ходе анализа существующих типов и серий микросхем постоянной памяти выявлено, что для разрабатываемой лабораторной установки наиболее подходит постоянная память типа РПЗУ серии 573, так как она обладает свойством перепрограммирования.

Таким образом, интерфейсные устройства ввода-вывода параллельной информации позволяют согласовать во времени процесс обмена данными между ВУ и микро-ЭВМ при рациональном использовании времени работы микро-ЭВМ. Микросхема КР580ВВ55 представляет собой программируемо