Тимофеев А.С. Цифровые устройства и микропроцессоры по дисциплине Микропроцессорные устройства: учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

необходимый для обмена данными и управляющими словами

между МП и УСАПП, представляет собой параллельный 8-

разрядный двунаправленный регистр с трехстабильными

каскадами.

RWCU

MCU

TBF

TCU

RBF

RCU

C/D

CLK

RESET

D0 - D7

DSR

DTR

CTS

RTS

TxD

TxRDY

TxE

TxC

RxD

RxRDY

RxC

SYND

Рисунок 4.17 − Структурная схема УСАПП КР580ВВ51

Блок управления записью/чтением RWCU принимает

управляющие сигналы от МП и генерирует внутренние сигналы

управления УСАПП. Блок управления модемом MCU управляет

работой микросхемы при взаимодействии с модемом и

обрабатывает управляющие сигналы, предназначенные для ВУ.

Назначение входных, выходных и управляющих сигналов УСАПП

и описание выводов микросхемы приведено в таблице 4.5.

Таблица 4.5 − Назначение входных, выходных и управляющих

сигналов УСАПП

Назв

ание

Вывод Функция сигнала

D0–

27,28,

1,2,5-8

Канал данных

RES

21 Установка в исходное состояние (СБРОС)

CLK 20 Синхронизация

CS 11 Выбор микросхемы, обращение к БИС

C/D 12

Управление/Данные. При логическом 0

производится запись/чтение данных. При логической

1 выполняется запись управляющих слов и чтение

слова состояния БИС

RD 13 Сигнал чтения информации из БИС на шину данных

Продолжение таблицы 4.5

WR 10 Сигнал записи информации с шины данных в БИС

DSR 22 Готовность передатчика модема

DTR 24 Запрос передатчика модема

CTS 17 Готовность приемника модема

RTS 23 Запрос приемника модема

RxC 25 Синхронизация приемника

RxD 3 Вход приемника

TxC 9 Синхронизация передатчика

TxE 18 Признак окончания посылки данных

TxRDY 15 Готовность передатчика

TxD 19 Выход передатчика

SYND 16

Вид синхронизации. Для синхронного режима

приема с внешней синхронизацией сигнал является

входным и включает приемник. В передатчике в это

время сигнал работает на выход. При внутренней

синхронизации является выходным и

устанавливается при обнаружении символа

синхронизации. В асинхронном режиме является

выходным и взводится при обнаружении ошибки в

принимаемых данных

Ucc 26 Напряжение питания +5 В

GND 4 Напряжение питания 0 В

Подключение БИС КР580ВВ51 к шинам микропроцессорной

системы и к модему показано на рисунке 4.18.

C/D CS D0-D7

RESET

RD WR CLK

TxRDY RxRDY

КР580ВВ51

TxC RxC RxD TxD CTS RTS DSR DTR

ДШ

Шина адреса ША

Шина данных ШД

Шина управления ШУ

RES

IOR

IOW

Ф2

А0

ИЛИ

В телефонную линию

МОДЕМ

Генератор

Интерфейс

ТЛФ линии

READY

Рисунок 4.18 − Схема подключения УСАПП к шинам

МП-системы и к модему

4.3.3 Режимы работы УСАПП

Основные сигналы управления работой УСАПП подаются на

блок RWCU от МП и определяют вид обрабатываемой информации

и направление передачи в соответствии с таблицей 4.6.

Таблица 4.6 − Сигналы управления работой УСАПП

Операции Сигналы управления

C / D

W R C S

Чтение данных из УСАПП на ШД D0-D7 0 0 1 0

Запись данных с ШД D0-D7 в УСАПП 0 1 0 0

Чтение слова состояния УСАПП на ШД D0-D7 1 0 1 0

Запись управляющего слова в УСАПП 1 1 0 0

Отключение УСАПП от ШД D0-D7 Х 1 1 0

Отключение УСАПП от ШД D0-D7 Х Х Х 1

Примечание Х − безразличное состояние сигнала

Состояние управляющих сигналов однозначно определяет

вид выполняемой УСАПП операции. Режим работы УСАПП

задается программно путем загрузки в него управляющих слов из

МП. Управляющие слова бывают двух видов:

а) инструкция режима;

б) команда управления.

Инструкция режима (рисунок 4.19) задает синхронный или

асинхронный режим работы, формат данных, скорость приема или

передачи, необходимость контроля четности.

Инструкция однократно заносится сразу после установки

УСАПП в исходное состояние, которое выполняется или

программно, или по сигналу RESET, и заменяется лишь при смене

режима. Команда управления (таблица 4.7) служит для

оперативного указания операций в рамках данного режима и

многократно задается в процессе обмена, управляя различными его

этапами.

Разряды D0 и D1 задают синхронный режим или одну из трех

разновидностей асинхронного режима, различающихся по

отношению частоты сигнала синхронизации

приемника/передатчика к частоте передачи данных как 1:1, 1:16 и

1:64.

Разряды D2 и D3 определяют длину информационного слова

по числу битов данных. Режим контроля задается разрядами D4 и

D5. При D4=0 контроль по четности запрещен. Значение разряда

D5 устанавливает вид контроля - по четности или нечетности.

Разряды D6 и D7 определяют число передаваемых стоп-битов. При

синхронном режиме обмена за инструкцией режима загружаются

коды одного или двух символов синхронизации, затем следует

команда и передаются/принимаются данные. При асинхронном

режиме обмена команда загружается сразу же после инструкции

режима. Ограничения на последовательность загрузки

управляющих слов связаны с внутренней организацией УСАПП.

Число стоповых бит в асинхр. режиме

1 - разрешить контроль, 0 - запретить

Вид контроля

1 - контроль четности, 0 - нечетности

Вид синхронизации для синхр. режима

1 - внешняя, 0 - внутренняя байтовая

Символы при внутренней

синхронизации

1 - один символ, 0 - два символа

Выбор режима и отношения частоты

сигнала синхронизации приемника /

передатчика к частоте передачи

Длина слова

5 бит

6 бит

7 бит

8 бит

Разрешение контроля по четности

Запрет

1 бит

1.5 бит

2 бита

Синхр.

Асинхр.

Рисунок 4.19 − Формат управляющего слова инструкции режима

БИС КР580ВВ51

Таблица 4.7 − Назначение разрядов команды управления

Бит Назначение разряда Пояснение

Разрешение

передачи (TxEN)

Передача информации

возможна только при 1

Запрос о готовности

модема к передаче

(DTR)

Запись 0 на выходе DTR при 1

Разрешение приема

(RxE)

Прием информации возможен

только при 1

Конец передачи

(SBRK)

При 0 канал передачи

работает нормально

D4 Сброс ошибок (ER) При 1 разряды ошибок

устанавливаются в исходное

состояние

Запрос о готовности

модема к приему

(RTS)

Запись 0 на выходе RTS при 1

Программный сброс

в исходное

состояние (IR)

При 1 УСАПП готов принять

инструкцию режима

Режим поиска

синхроимпульсов

(EN)

При 1 включается режим

поиска символов

синхронизации

В асинхронном режиме работы формат данных включает

нулевой стартовый бит, биты данных (от 5 до 8), контрольный бит

четности/нечетности и 1, 1.5 или 2 стоповых бита. Число битов

данных и стоповых битов, а также наличие/отсутствие бита

контроля задаются инструкцией режима. Передача данных в этом

режиме происходит в случайные моменты времени, т.е.

асинхронно.

При синхронном обмене данные передаются в виде массивов

слов. Для синхронизации момента запуска при приеме данных

используются один или два символа синхронизации. Разряды D0 и

D1 для синхронного режима должны иметь нулевое значение.

Разряд D6 устанавливает вид синхронизации (внешняя или

внутренняя), а разряд D7 определяет использование одного или

двух символов синхронизации. Назначение разрядов D2 – D5

аналогично асинхронному режиму обмена.

Приемопередатчик КР58ВВ51 позволяет осуществлять как

программно-управляемый обмен между МП и внешними

устройствами, так и обмен в режиме прерывания программ. Для

этого информация о состоянии приемного и передающего буферов

выводится на внешние выводы БИС и может быть использована

для инициализации прерываний МП и обмена в режиме

прерываний. Для обеспечения программно-управляемого обмена

предусмотрена возможность программного считывания слова

состояния БИС. Это слово содержит информацию о текущем

состоянии приемного и передающего буферов, наличии ошибок

приема и передачи.

Считывание слова состояния производится при задании

соответствующих управляющих сигналов, согласно операциям из

таблицы 4.6.

Состояния и назначения сигналов слова состояния (рисунок

4.20), соответствующих разрядам D0, D1, D2, D6 и D7, совпадают с

аналогичными сигналами на выводах БИС.

Кроме этих сигналов, в слове состояния УСАПП

формируются три флага ошибок. Разряд D3 устанавливается при

возникновении ошибки четности (PE).

DSR

SYND

TxRDY

RxRDY

TxE

Рисунок 4.20 − Формат слова состояния БИС КР580ВВ51

Разряд D4 устанавливается при возникновении ошибки

переполнения (OЕ), если МП не успел прочитать ранее принятый

символ. Разряд D5 устанавливается при наличии ошибки стоп-бита

(FE ), если в конце посылки для асинхронного режима не

обнаружено стоп-битов.

4.3.4 Программирование УСАПП

После записи инструкции режима и команды УСАПП готов к

выполнению обмена данными в одном из следующих режимов:

− асинхронный прием;

− асинхронная передача;

− синхронная передача и прием с внутренней

синхронизацией;

−синхронная передача и прием с внешней синхронизацией.

Асинхронный прием данных (рисунок 4.21) начинается с

поиска старт-бита, который устанавливает на входе RxD

напряжение низкого уровня. Наличие этого бита вторично

проверяется стробированием его середины внутренним строб

импульсом. Если стартовый бит найден, запускается внутренний

счетчик битов, который определяет начало и конец битов данных,

бит контроля и стоп-биты.

Прием стоп-бита идентифицирует окончание приема байта

информации и сопровождается установкой сигнала высокого

уровня на выходе RxRDY. Появление этого сигнала можно

использовать в системе для аппаратного прерывания работы

программы и считывания принятой информации.

Появление высокого уровня сигнала на выходе RxRDY

коммуникационная программа, реализующая алгоритм

асинхронного приема, также может определить при считывании

слова состояния, в котором разряд D1 = 1.

Бит

данных

Стартовый

бит

Бит

четности

Бит

данных

Стоповый

бит

Стартовый

бит

RxD

RxRD

Рисунок 4.21 − Асинхронный режим, прием

В этом случае необходимо считать принятый байт данных в

МП. При считывании байта в МП по сигналу RD сигнал RxRDY

снимается. Если МП не считает принятый байт из буфера до начала

приема УСАПП следующего байта, автоматически устанавливается

триггер ошибки по переполнению OE (разряд D4 в слове

состояния), а байт данных, находившийся в буфере, теряется. При

асинхронной передаче (рисунок 4.22) последовательные данные

формируются на выходе TxD по спаду сигнала синхронизации TxC

с периодом, задаваемым инструкцией режима и равным 1, 16 или

64 периодам сигнала синхронизации. Перед записью в УСАПП

байта данных МП должен проанализировать состояние сигнала

готовности передатчика TxRDY = 1, который устанавливается

после завершения передачи текущего байта. Этот сигнал аппаратно

может быть использован как сигнал запроса прерывания либо

проверен программно при чтении слова состояния по состоянию

разряда D0 = 1. Сигнал TxRDY снимается при записи байта в

УСАПП по сигналу WR. Если после передачи символа следующий

символ отсутствует, то в дополнении к сигналу TxRDY высокий

уровень напряжения устанавливается на выходе TxE до

поступления новых данных от МП. При этом на выходе TxD

установлен высокий потенциал, соответствующий стоповому биту.

При записи байта из МП в УСАПП передача начинается со

стартового бита. Таким образом, приемник синхронизируется

каждым принятым байтом.

Бит

данных

Стартовый

бит

Бит

четности

Бит

данных

Стоповый

бит

Стартовый

бит

TxD

TxRDY

TxE

Рисунок 4.22 − Асинхронный режим, передача

Схема работы алгоритма УСАПП при последовательном

асинхронном выводе приведена на рисунке 4.23,а, а при

асинхронном вводе − на рисунке 4.23, б. В синхронном режиме

прием и передача данных возможны только на частоте, которая

подается на входы RxC и TxC УСАПП. Эти частоты должны быть

одинаковы для обоих УСАПП, которые связаны по

последовательному каналу обмена. Если при инициализации задан

синхронный режим с внутренней синхронизацией, УСАПП

начинает выдавать на линию передачи символы синхронизации до

тех пор, пока не будет загружен его выходной буфер. В это время

на выходе TxE установлен сигнал высокого уровня.

При синхронной передаче данных с внутренней

синхронизацией на выходе TxD с частотой сигнала синхронизации

формируется последовательность, начинающаяся с

синхросимволов, запрограммированных инструкцией режима.

Затем передаются поступающие из МП коды символов, каждый из

которых может заканчиваться битом контроля. Если МП не

загрузил очередной символ к моменту передачи, УСАПП

автоматически вставляет в передаваемую последовательность

синхросимволы, а на выходе TxE вырабатывается сигнал высокого

уровня, идентифицирующий пустую передачу.

а) б)

а − работы алгоритма УСАПП при последовательном асинхронном

выводе; б − работы алгоритма УСАПП при последовательном

асинхронном вводе

Рисунок 4.23 − Схема работы алгоритма УСАПП

Временные диаграммы формирования внешних управляющих

сигналов при синхронном режиме работы с внутренней

синхронизацией во время приема информации приведены на

рисунке 4.24.