Інтерфейси і периферійні пристрої

Завдання 1. За вибраної елементної бази та адресами 8-розрядних регістрів вводу та виводу і 2-розрядного регістра введення-виведення уявити принципову схему підключення портів до системної шини ISA.

Магістраль ISA була розроблена спеціально для персональнихкомпьют6еров типу IBM PC AT і є фактичним стандартом для всіхвиробників цих комп'ютерів.

Магістраль ISA відноситься до демультіплексірованним (тобто маютьроздільні шини адреси і даних) 16-розрядними системними магістралямисереднього швидкодії. Обмін здійснюється 8 - або 16-розрядними даними.
Максимальний обсяг адресується пам'яті становить 16Мбайт (24 Адресалінії). Максимальної адресний простір для пристроїв введення-виведення -
64Кбайта (16 адресних ліній), хоча практично всі випускаються платирозширення використовують тільки 10 адресних ліній (1Кбайт). Магістральпідтримує регенерацію динамічної пам'яті, радіальні переривання іпрямий доступ до пам'яті.

Структурна схема підключення пристроїв показана на малюнку 1.1.
(стор.2).

Основними сигналами управління в схемі є: IOR, IOW, AEN, IRQ N.

IOR - строб читання даних з пристроїв введення-виведення.

IOW - строб запису даних у пристрої введення-виведення.

AEN (дозвіл адреси) - використовується в ПДП для повідомлення всім платамрозширення, що проводиться цикл ПДП.

IRQ N - сигнали запиту радіальних переривань.

У магістралі ISA для кожного підключається пристрої заброньованіконкретні адреси, наш пристрій не є стандартним, тому для йогоадресації використовуємо резервні адреса: 360h - регістр введення, 361h - регістрвиводу, 362h - регістр вводу-виводу.

Для адресації конкретного пристрою використовуємо дешифратор адреси
(ДША). До нього підведені старші біти адреси (SA2-SA9). І керуючий сигнал
AEN. Молодші біти адреси (SA0-SA1) включені в дешифратор керуючихсигналів (ДшУС). Для дешифрування керуючих сигналів використовуються сигнали
IOR і IOW.

На виході ДшУС утворюються сигнали читання регістра введення (ЧтРВв),запис в регістр виводу (ЗпРВив), читання регістра вводу-виводу (ЧтРВ/В) ізапис в регістр вводу-виводу (ЗпРВ/В). У таблиці 1.1. показаний принципосвіти сигналів керування.

Таблиця

1.1.
| Керуючі | | | | |
| сигнали/| ЧтРВв | ЗпРв | ЧтРВ/В | ЗпРВ/В |
| Сигнали ISA | | | | |
| SA0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| SA1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| IOR | 0 | 1 | 0 | 1 |
| IOW | 1 | 0 | 1 | 0 |

У приймач (ПП) надходять восьмирозрядних дані (SD0-SD7) ісигнал дозволу читання (IOR).

У регістри введення (РгВв) і виводу (РгВив) восьмирозрядних, управляютьсясигналами ЧтРВв і ЗпРВив відповідно. Регістр введення/виводу (РВ/В)двухразрядний, управляється сигналами ЗпРВ/В і ЧтРВ/В.

Крім того, регістри введення та введення/виводу управляються сигналом записв регістр введення з периферійного пристрою.

Принципова схема пристрою показана на малюнку 1.2. (стор.4).

Дешифратор адреси реалізований мікросхемами К1533ЛН1, К1533ЛА2 і
К555ЛЛ1. У дешифратор використовується проста логіка, тому описуватидокладно принцип освіти сигналів не має сенсу.

Дешифратор керуючих сигналів реалізований на мікросхемі К1533ІД3,яка представляє собою дешифратор - демультиплексор з 4 на 16.

Згідно таблиці істинності цієї мікросхеми та таблиці 1.1. буливизначені висновки, з яких знімаємо керуючі сигнали.

Приймач реалізований на мікросхемі К1533АП6, що представляє зсебе двонаправлений восьмизарядний шинний підсилювач з трьома станамивиходу.

Регістри введення та виведення зібрані на мікросхемах К1533ІР22, а регістрвведення/виводу - на ІМС К1533ІР34.

Завдання 2. Клавіатуру, що містить 16х6 клавіш, підключити до інтерфейсу

Multibus за допомогою відповідних портів, необхідних для сканування клавіш контактного типу. Представити детальну структурну схему з зазначенням всіх керуючих сигналів.

Схема підключення пристрою показана на малюнку 2.1 (стор.6).
Пристрій працює за переривання, тобто якщо не натиснута жодна клавіша, топристрій у роботу не включається.

Кілька вузлів структурної схеми вже були використані і описані взавданні 1. У даному випадку використовується інтерфейс MULTIBUS, який маєнаступні сигнали управління: IORC-читання порту; IOWC-запис в порт.
Обмін здійснюється в режимі квітірованія з формуванням виконавцемсигналу у відповідь XACK.

Керуючими сигналами для дешифратора адреси (ДША) служать адреси А2-
А9, що формують сигнал SEL. Молодші біти адреси (A0-A1) включені вдешифратор керуючих сигналів (ДшУС). Для дешифрування керуючих сигналіввикористовуються сигнали IORС і IOWС.

На виході ДшУС утворюються сигнали ВклБуф, ВклР12, ЗпР1, ЗпР2, ВклАП5,які будуть описані нижче.

На приймач (ПП) надходять вісім розрядів даних (Д0-Д7),управляється він сигналами SEL і IORC.

У структурній схемі ФСК - формувач сигналу квітірованія.

Регістри RG1 і RG2 - регістри сканування.

У початковому стані регістри сканування відключені від клавіатурисигналом ВклР12. До клавіатури підключені буферні елементи (ІМС К555ЛП10),через які виходи К0-К15 клавіатури включені на землю. Мікросхема
КР1533АП5 відключена від шини даних ВД0-ВД5. Оскільки жодна клавіша не натиснута,то на виході логічного елементу (ІМС К1533ЛА2) рівень логічного нуля.

Якщо на клавіатурі натиснута клавіша, то через діод вихід логічногоелемента стає підключеним на землю, на виході елементавстановлюється високий рівень, тобто формується сигнал запиту переривання
INT N. Після цього запускається керуюча програма по вектору переривання.

Від шини К0-К15 відключаються буферні елементи сигналом ВклБуф, іпідключаються регістри сканування. Програмно реалізується режим «біжитьнуля »на регістрах сканування і далі через КР1533АП5 дивимося станшини КР0-КР5. Таким чином обчислюється код натиснутою клавіші.

Завдання 3. Розробити принципову схему адаптера принтера, що містить

8-розрядний регістр даних (запису) з адресою 378h, 5-розрядний регістр управління (запису) з адресою 37Ah і 5-розрядний порт стану (читання з ліній Д3-Д7 ), що має адресу 379h. Підключити порти до системної шини розширення ISA.

Принципова схема показана на рис. 3.1. (Стор.8).

Дешифратор адреси реалізований за тим же принципом, що і в завданні 1,але регістри мають адреса: 378h-регістр даних; 379h - регістр стану;
37Аh-регістр управління.

Дешифратор керуючих сигналів виконаний так само, але з урахуванням таблиці
3.1.

Таблиця 3.1.
| Керуючі | | | |
| сигнали/сигнали | ЗпРД | ЗпРУ | ЧтРС |
| ISA | | | |
| SA0 | 0 | 0 | 1 |
| SA1 | 0 | 1 | 0 |
| IOR | 1 | 1 | 0 |
| IOW | 0 | 0 | 1 |

восьмизарядний приймач виконаний на мікросхемі К1533АП6.

Регістри даних і управління виконані на мікросхемах К1533ІР22, вяк регістра станів використовуються буферні елементи - ІМС К555ЛП10.

У початковому стані на виході дешифратора адреси постійноприсутній рівень логічної одиниці, внаслідок чого ДшУС і ПП неберуть участь в роботі.

Перед початком циклу передачі даних комп'ютер повинен переконатися, щозняті сигнали BUSY і ACK. Для цього ми повинні вважати стан цихсигналів з регістра стану (РС). Це зробимо за допомогою команди IN, девкажемо адресу РС-379h. ДшУС видасть сигнал читання РС (ЧтРС), і сигналистану принтера по шині ВД0-ВД4 відобразяться на шині даних SD0-SD4інтерфейсу ISA. Після цього виставляємо дані шляхом виконання команди OUTіз зазначенням адреси регістра даних (378h). В результаті чого ДшУСсформує сигнал запису в регістр даних (ЗпРД). Потім формується строб.
У команді OUT вказуємо адреса регістра управління (РУ) 37Аh, після чогоформується сигнал запису в регістр управління (ЗпРУ) ДшУСом.

Після цього строб знімається. При отриманні стробі принтер формуєсигнал BUSY, а після закінчення обробки даних виставляє сигнал ACK,знімає BUSY, знімає ACK, потім може початися новий цикл.

Завдання 4. Показати тимчасову діаграму формування адресної мітки, у якої біти синхронізації рівні C7hЮ, а біти даних - А1, метод кодування MFM.

Рис. 4.1. Запис адресної мітки методом MFM

Якщо біт даних дорівнює одиниці, то що стоїть перед ним біт синхронізаціїне записується. Якщо біт даних дорівнює нулю, але попередній біт даних дорівнюєодиниці, то біт синхронізації також не записується.

Розглянемо послідовність бітів, зображених на малюнку 4.1.починаючи від найстаршого. Перед першим бітом даних варто біт синхронізації,тому в сигналі запису буде присутній тільки біт даних. Переддругий бітом даних немає біта синхронізації, але попередній біт даних бувдорівнює одиниці, тому біт синхронізації теж не пишеться, біт даних дорівнюєнулю, таким чином, сигнал запису дорівнює нулю.

Третій біт записується аналогічно першому, четвертий - аналогічнодруга. П'ятий біт дорівнює нулю, попередній біт даних також дорівнює нулю,тому біт синхронізації і біт даних повинні записуватися в сигнал запису,але вони рівні нулях, тобто записується нуль.

Шостий біт дорівнює нулю, попередній біт даних теж дорівнює нулю, тобтозаписуються і біт даних і біт синхронізації. Біт синхронізації дорівнюєодиниці, біт даних дорівнює нулю тобто сигнал запису дорівнює одиниці. Сьомийбіт записується аналогічно шостому, а восьмий - перше.

Завдання 5. Розробити детальну структурну схему сполучення ПК з шиною

ISA (приймач) і шиною Multibus (передавач) із зображенням всіх керуючих сигналів. Обмін інформацією здійснюється в режимі переривання.

Структурна схема показана на малюнку 5.1. (стор.11).

У попередніх завданнях були розроблені схеми підключення і до шини Isaі до шини Multibus, сигнали управління та принцип їх формування, томуописувати це знову немає сенсу. Скажемо тільки, що адреси А0-А9 інтерфейсу
Multibus і SA0-SA9 інтерфейсу ISA для ДША беремо з області резервнихадрес (360 ... 36F).

Для передачі даних з ПК з інтерфейсом Multibus використовуємо регістрвиведення даних (РВивД). Другий ПК з інтерфейсом ISA включиться в роботу попрериваніюIRQ N в момент передачі даних по сигналу ЗпРВвД.

За допомогою керуючої програми він вважає дані з реєстру введення
(РВвД) по сигналу читання з регістра введення даних (ЧтВвД), який в своючергу скине сигнал IRQ N і підготує ПК з шиною ISA для подальшогоотримання даних.

Завдання 6. Вивчити принцип роботи друкуючого пристрою. Написати програму на асемблері, що здійснює вивід на друк за допомогою портів адаптера і опитуванням прапора готовності принтера.

. Model tiny; модель пам'яті, исп. для
СОМ

call nrv11; Стан ACK, BUSY

mov si, 0;dlsh: dec lensym; mov al, offset buf1 [si]; mov dx, 378h; out dx, al; Виставляння даних mov dx, 1000; call delay mov dx, 37Ah mov al, 00001001b out dx, al; Виставляємо строб mov dx , 1000 call delay mov dx, 37Ah mov al, 00001000b out dx, al; Знімаємо строб cmp lensym, 0 jz kon inc si call nrv11 jmp dlsh
; Передача в принтер символу кінця рядкаkon: call nrv11 mov al, 10 mov dx, 1000 call delay mov dx, 378h out dx, al mov dx, 1000 call delay mov dx, 37Ah mov al, 00001000b out dx, al mov dx, 1000 call delay mov dx, 37Ah mov al, 00001001b out dx, al mov dx, 10000 call delay mov al, 13 mov dx, 378h out dx, al mov dx, 10000 call delay mov dx, 37Ah mov al, 00001000b out dx, al mov dx, 10000 call delay mov dx, 37Ah mov al, 00001001b out dx, al jmp nrv6
;nrv6: mov ax, 0003h int 10h
; Call clsym ret
;
; ПП Екран: яскраво-білі символи на синьому тлі .-------------------------------- --clear: mov ah, 06h; функція завдання вікна mov al, 0; режим створення mov bh, 1Fh; атрибут символів - c/ярко-б mov ch, 0; верхня Y-координата mov cl, 0; ліва Х-координата mov dh, 24; нижня Y-координата mov dl, 79; права Х-координата int 10h; переривання BIOS ret
; ПП. Виведення на екран рядки символів .---------------------------------------- --symv: mov ah, 13h mov al, 0 mov bh, 0 mov bl, 1Fh push ds pop es int 10h ret
; ПП. Ідентифікація натиснутою клавіші .----------------------------------------- --nklav: lahf or ah, 01000000b sahfnrv1: mov ah, 11h int 16h jz nrv1 ret
; ПП. Стирання з буфера символу .-------------------------------------------- --clsym: mov ax, 0C00h int 21h ret
; ПП. Затримка ------------------------------------------------- -------------- --delay: mov ah, 86h mov cx, 0 int 15h ret
; ПП. Перевірка регістра стану --------------------------------------------
--nrv11: mov cx, 1000nrv112: push cx mov dx, 379h in al, dx mov ack, al mov busy, al and ack, 40h cmp ack, 40h jne nrv111 and busy, 80h cmp busy, 80h jne nrv111nrv111: pop cx loop nrv112 ret
; ДАНІ .----------------------------------------------- --------------------- --mes1 db 'ПРОГРАМА - "PRINT"'len1 = $-mes1mes2 db '1. Вивід на друк даних з буфера. 'len2 = $-mes2mes3 db '2. Вихід з програми. 'len3 = $-mes3mes4 db 'Наберіть виведений на друк текст за допомогоюклавіатури. 'len4 = $-mes4buf1 db 100 dup ('*')lensym dw 0ack db?busy db?
;------------------------------------------------- -------------------------- - End start

Завдання 7. Дослідити режим тестування СОМ. Написати програму наасемблері.

. model tiny; модель пам'яті, исп. для
СОМ

. Code; початок сегменту коду org 100h; поч. знач. лічильника - 100Н
; Початок основної програми ---------------------------------------------- ---- --start: call clear; яскраво-білі симв. на синьому
; Mov cx, len1; mov dh, 10; mov dl, 27; mov bp, offset mes1; call symv; висновок на екран рядкисимв.
; Call nklav; Ідентиф. натиснутою клавіші call clsym; стирання з буфера символу
; Call clear; яскраво-білі симв. на синьому
; Mov cx, len2; mov dh, 10; mov dl, 23; mov bp, offset mes2; call symv; висновок на екран рядкисимв.
; Mov cx, len3; mov dh, 12; mov dl, 23; mov bp, offset mes3; call symv; висновок на екран рядкисимв.
;nrv2: call nklav; Ідентиф. натиснутою клавіші
; Cmp ah, 02h; je nrv3; cmp ah, 03h; je nrv10; call clsym; jmp nrv2;nrv10: jmp nrv6;
;nrv3: call clear; яскраво-білі симв. на синьому call clsym; стирання з буфера символу
; Mov cx, len4; mov dh, 0; mov dl, 10; mov bp, offset mes4; call symv; висновок на екран рядкисимв.
; Mov ah, 06h; функція завдання вікна mov al, 0; режим створення mov bh, 2Fh; атрибут символів - з/ярко-б mov ch, 1; верхня Y-координата mov cl, 0; ліва Х-координата mov dh, 24; нижня Y-координата mov dl, 79; права Х-координата int 10h; переривання BIOS
; Mov ah, 02 mov bh, 0 mov dh, 1 mov dl, 0 int 10h
; Mov ah, 3Fh mov bx, 0 mov cx, 100 mov dx, offset buf1 int 21h
; Ініціаліцація СОМ1initcom1 proc mov ax, 40h mov es, ax mov dx, es: [0] add dx, 3 mov al, 10000000b out dx, al dec dx dec dx mov al, 0 out dx, al dec dx mov al, 0C0h out dx , al retinitcom1 endp
; Ініціалізація регістра контролю лініїinitrg proc add dx, 3 mov al, 00000000b or al, 00000011b or al, 00000000b or al, 00000000b out dx, al inc dx mov al, 10h out dx, al sub dx, 3 mov al, 0 out dx, al retinitrg endp
; Готовність СОМ1check proctry: mov dx, es: [0] add dx, 5 in al, dx test al, 1Eh jz m0 lea dx, error mov cx, len5 mov dh, 10 mov dl, 23 mov bp, offset mes5 call symv; висновок на екран рядки симв. jmp exitm03: test al, 01h jnz m4 test al, 20h jz try retcheck endp
; Робота з портомwork procm4: mov ah, 0 int 16h push ax push ax mov dx, es: [0] add dx, 5 mov cx, 10m1: in al, dx test al, 20h jz m2 loop m1m2: sub dx, 5 pop ax out dx, al add dx, 5m3: in al, dx test al, 1 jz m3 sub dx, 5 in al, dx mov ah, 0Eh int 10h pop ax cmp al, 1Bh jne m4 retwork endp
; Вихід з програмиexit: mov ax, 4C00h int 21hnrv6: call clsym ret
; ПП Екран: яскраво-білі символи на синьому тлі .-------------------------------- --clear: mov ah, 06h; функція завдання вікна mov al, 0; режим створення mov bh, 1Fh; атрибут символів - c/ярко-б mov ch, 0; верхня Y-координата mov cl, 0; ліва Х-координата mov dh, 24; нижня Y-координата mov dl, 79; права Х-координата int 10h; переривання BIOS ret
; ПП. Виведення на екран рядки символів .---------------------------------------- --symv: mov ah, 13h mov al, 0 mov bh, 0 mov bl, 1Fh push ds pop es int 10h ret
; ПП. Ідентифікація натиснутою клавіші .----------------------------------------- --nklav: lahf or ah, 01000000b sahfnrv1: mov ah, 11h int 16h jz nrv1 ret
; ПП. Стирання з буфера символу .-------------------------------------------- --clsym: mov ax, 0C00h int 21h ret
; ПП. Затримка ------------------------------------------------- -------------- --delay: mov ah, 86h mov cx, 0 int 15h ret
;
; ДАНІ .----------------------------------------------- --------------------- --mes1 db 'ПРОГРАМА - "COM"'len1 = $-mes1mes2 db '1. Передача даних в СОМ-порт. 'len2 = $-mes2mes3 db '2. Вихід з програми. 'len3 = $-mes3mes4 db 'Наберіть виведений в СОМ-порт текст за допомогоюклавіатури. 'len4 = $-mes4buf1 db 100 dup ('*')mes5 db 'Помилка порту СОМ 1', 7,0 Dh, 0Ah, Slen5 = $-mes5
;------------------------------------------------- -------------------------- - End start

-----------------------

Метод MFM є методом з подвійною щільністю запису за рахуноквиключення частини бітів синхронізації і збільшення тактової частоти запису.