υήμαα ικροϋπολογιών”ιαφάνειες/mP5...ùΘ: þ ù ÿ Ϋ ΓΩ ùΘΓ þ: . ü ü ý πλές Θύρς i/o Απλή Θύρα Εισόδου Απλή Θύρα
Post on 25-Mar-2020
9 Views
Preview:
Transcript
Συστήματα Μικροϋπολογιστών
Είσοδος / Έξοδος
Δεδομένων
Υπεύθυνος Μαθήματος:
K. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Άδεια Χρήσης
Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons.
Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Είσοδος / Έξοδος Δεδομένων
Μορφή
Δεδομένων
Σειριακή
Παράλληλη
Τρόπος Διακίνησης
Δεδομένων
Ι/Ο ελεγχόμενη
από πρόγραμμα
Ι/Ο ελεγχόμενη με
διακοπές
I/O ελεγχόμενη
από ειδικό
επεξεργαστή
Εντολές Ε/Ε
Ε/Ε με ειδικές
εντολές
Ε/Ε με
απεικόνιση
μνήμης
Η επιλογή των
θυρών Ε/Ε
διαφοροποιείται
για τις 2 περιπτώσεις.
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χονδρικό διάγραμμα I/O δεδομένων
ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗ
ΣΥΣΚΕΥΗInterface
ΘΥΡΑ
I/OμΥ - Σ
DATA DATA DATA
Control Control Control
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Απλές Θύρες I/O
Απλή Θύρα
Εισόδου
Απλή Θύρα
Εξόδου
74LS240
IO/MRD
Address Select
G
D0-7 ΕΙΣΟΔΟΣ
74LS373
IO/M
WR
Address Select
CLK
D0-7 ΕΞΟΔΟΣ
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Εντολές I/O δεδομένων
IN address ;
IN Address• 3 κύκλοι
• 10 Καταστάσεις
AΘύρα με διεύθυνση
Address0 11 1 1address
Opcode DB
0 1 1
Θύρα με διεύθυνση addressΣυσσωρευτής Α
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Εντολές I/O δεδομένων
Θύρα με διεύθυνση addressΣυσσωρευτής ΑOUT address ;
OUT Address • 3 κύκλοι
• 10 Καταστάσεις
AΘύρα με διεύθυνση
Address0 11 1 0address
Opcode D3
0 1 1
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρονισμός Εντολής Εισόδου Δεδομένων
Διάγραμμα χρονισμού εκτέλεσης εντολής εισόδου δεδομένων (ΙΝ 20Η)
CLK
S1, S0
A8-A15
AD0-AD7
ALE
RD
WR
T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3
IO/M ,(0, 1, 0)
M1 (Opcode Fetch) M2 (Read)
20H(PC+1)L
(PC+1)H
(0, 1, 1)
H
L DBH
PC
PC
T1 T2 T3
M3 (Input)
(1, 1, 0)
20H
20H (A) Input Data
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρονισμός Εντολής Εξόδου Δεδομένων
Διάγραμμα χρονισμού εκτέλεσης εντολής εξόδου δεδομένων (OUT 20H)
CLK
S1, S0
A8- A15
AD0- AD7
ALE
RD
WR
T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3
IO/M ,(0, 1, 0)
M1 ( Opcode Fetch) M2 (Read)
20HL
(PC+1)H
(0, 1, 1)
H
L D3H
PC
PC
T1 T2 T3
20H
M3 (Output)
(1, 0, 1)
20H
OutputData
CLK
S1, S0
A8- A15
AD0- AD7
ALE
RD
WR
T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3
IO/M ,(0, 1, 0)
M1 ( Opcode Fetch) M2 (Read)
20H(PC+1)
(0, 1, 1)
T1 T2 T3
20H
M3 (Output)
(1, 0, 1)
20H
(A)
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Κυκλώματα επιλογής συσκευών εισόδου/εξόδου
IO/M
IO/M
IO/M
WR
RD
IO/M A0
IN 1: E-IN 1
IN 8:
A3 E-IN 8
OUT 4:
A2 E-OUT 4
OUT 80:
A7 E-OUT 80
RD
WR
Ενεργοποίηση Θύρας 1
Ενεργοποίηση Θύρας 8Η
Ενεργοποίηση Θύρας 2
Ενεργοποίηση Θύρας 80Η
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Επιλογή Θύρας Ι/Ο από τη Διεύθυνση
Παράδειγμα: IN 07H
Υποθέτουμε ότι
υπάρχει το κύκλωμα
της θύρας με
διεύθυνση 07H.
74LS240
IO/MRD
G
D0-7
ΕΙΣΟΔΟΣData
Bus
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
Πλήρης
Αποκωδικοποίηση
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Ι/Ο με Απεικόνιση Μνήμης (Α)
Χωρίς ξεχωριστές εντολές I/O, αλλά με τις γνωστές
εντολές αναφοράς στη μνήμη.
Κάθε θύρα αντιστοιχεί σε μια θέση μνήμης που δεν
πρέπει να καταλαμβάνεται από κανονική μνήμη.
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Ι/Ο με Απεικόνιση Μνήμης (Β)
Για την επιλογή της θύρας αυτού του τύπου, η αποκωδικοποίηση πρέπει να περιλαμβάνει, αν είναι πλήρης, όλα τα bits της διεύθυνσης.
IO/M
RD / WR
CS
A0
A15
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Υλοποίηση θυρών Ε/Ε με τη χρήση κυκλωμάτων MSI
ΔΙΟΡΘΩΣΗ:
Τα σήματα RD και WR πρέπει να είναι χωρίς αναστροφή.
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παράδειγμα
Να σχεδιαστεί μικροϋπολογιστικό σύστημα με τον 8085 και τα εξής
δεδομένα:
0000 – 1FFFH (8Kbytes) ROM
2000 – 2FFFH (4Kbytes) RAM
50H : Είσοδος
60Η : Έξοδος
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Address
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0FFF
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1000
0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FFF
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2000
0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2FFF
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παράδειγμα – Λύση
8085
2764
ROM 6132
RAM
AD0-7
A0-12
74LS373
OE
OE
CS
CS
74138
Y0
Y1
Y2
A12
A13
A14
A15
E1
E2
WE
A8-15
ALE
Data Bus
Address Bus
D0-7 D0-7
74LS373
Θύρα
εξόδου 50Η
74LS541
Θύρα
εισόδου 60Η
IO/M
WR
IO/M
RD
IO/M
RD
Y5 Y6WR
IO/M
RD
‘1’ Y5Y6
IO/M
Y7
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Τρόποι Παράλληλης Μεταφοράς Δεδομένων (Α)
Χωρίς Συνθήκη
Προς οθόνη 7-segment
Από διακόπτες
DATA
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Τρόποι Παράλληλης Μεταφοράς Δεδομένων (Β)
Απλού παλμού (STB ειδοποιεί για έγκυρα δεδομένα)
Χαμηλές ταχύτητες
Δεν επιβεβαιώνεται η δυνατότητα λήψης
Έγκυρα
STB
Data Data
Συσκ. 1 Συσκ. 2
Data
STB
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Τρόποι Παράλληλης Μεταφοράς Δεδομένων (Γ)
Μονής Χειραψίας (Handshake)
Έλαβα
Πάρε ένα
byte
ACK
STB
Data Data
Συσκ. 1 Συσκ. 2Data
STB
ACK"Πήρα, στείλε μου
άλλο"
"Πάρε ένα
χαρακτήρα"
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Ναι
Έτοιμος;
Πάρε ένα
byte
Πήρα, περιμένω αίτηση
για νέο χαρακτήραACK
STB
DataData
Τρόποι Παράλληλης Μεταφοράς Δεδομένων (Δ)
Διπλής Χειραψίας
Συσκ. 1 Συσκ. 2Data
STB
ACK"Πήρα, στείλε μου
άλλο"
"Πάρε ένα
χαρακτήρα"
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Απλές συσκευές για Είσοδο-Έξοδο δεδομένων
5V
Θύρ
αΕ
ισόδο
υR
μΥ-Σ
0
1
2
3
4
5
6
7
5V
Θύρ
αΕ
ξόδο
υ R
μΥ-Σ
0
1
2
3
4
5
6
7
LED
Θύρα Ε
ξόδο
υ
R
μΥ-Σ
0
1
2
3
4
5
6
7
LED
5V
Θύρα Ε
ισόδου
R
μΥ-Σ
0
1
2
3
4
5
6
7
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Ενδείκτες 7- τμημάτων (7-segment displays)
a
b
c
0
1
2
6 g
7
Θύρα μΥ -Σ
R
d
e
f
a
b
c g
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Διασύνδεση πληκτρολογίου με ένα μΥ-Σ
0 1 2 3 4 5 6 7
Θύρα ΕξόδουΈξοδοι
Είσοδοι
ΕΝ
Διάδρομος Δεδομένων
ΘύραΕισόδου
Έξοδοι
Είσ
οδο
ι
Γραμμή
ΕΝ0
1
2
3
+ 5V
ΕπιλογήΘύρας Β
ΕπιλογήΘύρας Α
Στήλη
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Παράδειγμα μεταφοράς δεδομένωνμε τη χρήση σημαίας
Μια συσκευή εισόδου παρέχει δεδομένα (8bit) στην θύρα εισόδου DATAενός Μικροϋπολογιστή 8085. Για να δηλώσει ότι έχει διαθέσιμα δεδομένα θέτει το bit7 (MSB) της θύρας ελέγχου STATUS του μΥ. Να γραφεί πρόγραμμα και να δοθεί το κύκλωμα για τη μεταφορά δεδομένων σε πίνακα στη μνήμη με αρχή από τους καταχωρητές H-L. Το πλήθος δίνεται στον καταχ. C.
(Το πρόγραμμα θα δοθεί στην επόμενη ενότητα)
Address Data
1
2
. . .
N
Από τη θύρα εισόδου DATA H-L
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Είσοδος / Έξοδος με Χρήση Σημαίας
Ενεργοποίηση
Ανάγνωσης μΕ (RD)
ΠαλμόςΔιαθεσιμότηταςΔεδομένων
RD
8-bitsΔεδομένα
D0-D7
8 1
Απομονωτής/
ΜανδαλωτήςΘύρας Εισόδου
DATA
Απομονωτής/
Μανδαλωτής
Θύρας Ελέγχου
(Σημαία)
STATUS
Bit
7Bit
0
Set
Reset
Μανδάλωση
Συσκευή
Εισόδου
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Σύστημα μΕπεξ. με Συσκευές Ε/Ε
Επεξεργαστής
ΚΜΕ
STATUS
1
DATA
1
Interface
1
DONE DATA
8
Port
Select
MRDC
88
Περιφερειακή
Συσκευή 1
STATUS
2
DATA
2
Interface
2
DONE DATA
8
88
Περιφερειακή
Συσκευή 2
STATUS
8
DATA
8
Interface
8
DONE DATA
8
88
Περιφερειακή
Συσκευή 8
Address
Bus
Data
Bus
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Προγραμματιζόμενο I.C. για Ε/Ε
Êáôá÷ùñçôÞò
ÅëÝã÷ïõ
Ðüñôá
Åéóüäïõ
Ðüñôá
Åîüäïõ
ÄéÜäñïìïò Äéåõèýíóåùí (A0-A7)
8085
ìE
ÄéÜäñïìïò ÄåäïìÝíùí (D0-D7)
Êáôá÷ùñçôÞò
ÊáôÜóôáóçò
Ðüñôá
ÅëÝã÷ïõ
Åßóïäïò
ÄåäïìÝíùí
áðü ôçí
ÅîùôåñéêÞ
ÓõóêåõÞ
ÄåäïìÝíùí
ÅîùôåñéêÞ
ÓõóêåõÞ
Åîïäïò
ðñïò ôçí
Ðñïãñáììáôéæüìåíï LSI
. . .
ÓÞìáôá ÅëÝã÷ïõ
êáé åðéëïãÞò
Èõñþí
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Δημιουργία περισσότερων θυρών
Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα μΥ-Σ όπου δεν έχουμε πρόσβαση στο
διάδρομο διευθύνσεων του, όπως για παράδειγμα σε ένα PC ή σε
ένα Μικροελεγκτή.
Πως πρέπει να σχεδιάσουμε το σύστημα I/O για τη δημιουργία
περισσότερων θυρών αν υποθέσουμε ότι διαθέτουμε μία θύρα
εξόδου και μία αμφίδρομη;
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
ΕΠΕΚΤΑΣΗ ΘΥΡΩΝ
8085
74LS
645
74LS
373
74LS645
74LS645
74LS645
74LS645
74LS645
74LS645
DIR
En0
En3
En2
En7
En2
En4
En6
En5
6 B
IDIR
EC
TIO
NA
L
PO
RT
S
En1
En7
DIR
DIR
DIR
DIR
DIR
ΜΑΘΗΜΑ: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Κ. ΠΕΚΜΕΣΤΖΗ
Χρηματοδότηση
Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.
Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού.
Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.
top related