Микропроцессорный комплект больших интегральных схем, страница 7

Если отпирающие сигналы равны 1, то на информационные шины подаются либо 1, либо 0 в зависимости от значения соответствующего бита регистра. Если же отпирающие сигналы равны 0, то данный регистр отключен от информационных шин. Для передачи данных, например, из регистра А в регистр Y необходимо отпереть схемы, присоединенные к выходам регистра А, и запиреть подключенные к выходам регистра В и всех остальных регистров. Так передается содержимое регистра А на шины. В регистр Y информация подается с шин, когда сигнал синхронизации регистра Y равен 1. когда этот сигнал равен 0, регистр заперт. Обычно сигналы синхронизации всех регистров имеют значение 0, предотвращая тем самым поступление данных, не предусмотренных программой, а также сохраняя их содержание.

Устройство ввода-вывода

В системах управления промышленными процессами всегда имеются датчики параметров, кнопки, переключатели на пультах ручного управления и другие устройства ввода информации, а также множество выходных устройств, например исполнительные механизмы включения-отключения агрегатов, устройства задания уставок регуляторов, органы регистрации и индикации, вплоть до отдельных сигнальных ламп. В сложных системах, кроме того, могут быть накопители информации на магнитных дисках, алфавитно-цифровые и графические дисплеи, буквопечатающие устройства, чертежные автоматы и др.

Некоторые из устройств ввода-вывода могут находиться на расстоянии нескольких десятков метров или еще дольше от ЦП (датчики параметров, центральный пульт управления), а другие на той же плате, на которой расположен процессор (например, индикаторы и сигнальные лампы). Независимо от расстояния все такие устройства считаются внешними, так как они не имеют непосредственного контакта с шинами адреса и данных микропроцессора.

При вводе и выводе информации УП подключается к шине данных на очень короткое время, по существу на один машинный такт (около 1 мкс.). Чтобы за это время надежно прочитать вводимые данные, их необходимо заранее выставить на шину данных. А при выводе из процессора выходная информация за такой же короткий промежуток времени записывается в запоминающей среде. Затем эта информация передаётся во внешнее устройство.

Таким образом выясняется необходимость и при вводе и при выводе иметь устройства, фиксирующие информацию – триггеры, организованные в регистры с соответствующим числом разрядов.

В большинстве случаев подключение регистров ввода-вывода и других блоков к системным шинам производится с помощью электронных схем с тремя состояниями. В третьем состоянии схема имеет высокое входное сопротивление и поэтому отключается от шины данных.

Если в системе имеется только одно устройство ввода и одно устройство вывода, то можно ограничиться регистром, который подключается к шине данных сигналами ВВОД (ЧТЕНИЕ) и ВЫВОД (ЗАПИСЬ) от ЦП. Но так как в системе обычно много внешних устройств, а процессор каждый раз должен обращаться только к одному из них, в системе нужно иметь еще одно устройство – контроллёр ввода-вывода, определяющее нужный источник информации при вводе и приёмник при выводе. Каждое внешнее устройство имеет свой кодовый номер или адрес. Контроллёр ввода-вывода подключается к шине адреса, точнее к её младжим разрядам, и представляет собой дешифратор, с выхода которого подаётся сигнал, активизирующий соответствующий буферный регистр.

Буферный регистр с контроллёром ввода-вывода образуют соответственно порт ввода или порт вывода. Для каждого внешнего устройства системы должен быть отдельный порт, но контроллёр ввода-вывода может быть общим для нескольких портов. Сигналы с выхода дешифратора, подключенного к шине адреса, переводят соответствующие регистры из высокоомого в активное состояние. В развитых системах в качестве портов ввода-вывода используются специальные, программируемые БИС, представляющие собой комбинацию всех необходимых элементов в виде одной  микросхемы.