21.7.3. ИНТЕРФЕЙС МАГИСТРАЛИ «ОБЩАЯ ШИНА»

В разд. 21.6 было показано, что с помощью магистрального принципа можно достаточно просто связать друг с другом множество блоков. Этот принцип можно использовать также и для обмена данными между различными устройствами. Для того чтобы можно было соединять устройства различных изготовителей, созданы стандарты для обмена, а именно: в США применяется стандарт IEEE 488-1975, а в Европе-стандарт IEC 66.22, который кратко называют стандартной магистралью «Общая шина». По распределению выводов разъема оба стандарта являются идентичными.

Универсальный адаптер интерфейса (General Purpose Interface Adapter, GPIA) типа МС 68488 представляет собой схему высокой степени интеграции, которая обеспечивает очень простую связь микро-ЭВМ с магистралью «Общая шина». Для того чтобы можно было пояснить принцип его действия, рассмотрим сначала магистраль «Общая шина». Ее блок-схема представлена на рис. 21.32.

Магистраль «Общая шина» состоит из восьми линий данных и восьми линий управления. В отличие от магистрали микро-ЭВМ адреса устройств обмена передаются по линиям данных. Их идентификация производится с помощью управляющего сигнала ATN (Attention). Другое отличие от микро-ЭВМ состоит в том, что передача данных происходит не синхронно с тактовым сигналом, а асинхронно по принципу подтверждения. Для этого служат управляющие сигналы RFD (Ready for Data), DAV (Data Valid) и DAC (Data Accepted). С помощью такого асинхронного способа обмена возможна передача данных от источника к любому необходимому количеству приемников без ограничений по скорости передачи: данные передаются до тех пор, пока их не воспримет самый медленнодействующий приемник.

Рис. 21.33 иллюстрирует эту процедуру обмена. Если на выходе передатчика возникает новый байт, он выдается на магистраль данных и контролируется сигналом RFD. Этот сигнал равен единице, если все подключенные устройства готовы к приему данных. При зтом, пока передатчик находится в состоянии он выдает данные. Приемник реагирует сигналом для того, чтобы сообщить, что он временно не может обрабатывать следующие данные, и принимает выданный байт данных на вход своего запоминающего устройства. Прием данных всеми адресуемыми приемниками задается с помощью конъюнкции с сигналом После этого передатчик устанавливает

Рис. 21.32. Подключение устройств к магистрали «Общая шина». Название линий магистрали указано для положительной логики в отличие от стандарта (с целью лучшего понимания).

Рис. 21.33 (см. скан) Временная диаграмма и блок-схема асинхронного способа обмена.

DAV = 0. Приемник получает сообщение о том, что принят сигнал DAC. Поэтому он устанавливается в нулевое состояние.

В этот момент начинается обработка данных. Конец фазы обработки задается управляющим сигналом «Считывание данных». Если все устройства вновь готовы к обмену информацией, то Для передатчика информации это является сообщением о том, что может быть передан новый байт. С целью лучшего понимания дополним временную диаграмму двумя блок-схемами, которые показывают участие передатчика и приемника в процессе асинхронного обмена.

Известно, что при передаче данных от передатчика к приемнику не требуется устройства управления. Оно впервые вступает в действие, когда необходимо адресовать новый передатчик или новый приемник. Для этого устройство управления устанавливает и передает соответствующий адрес по линиям данных. После этого передача при асинхронном обмене заканчивается. Для обеспечения правильной работы стандартом предусмотрено, что все устройства должны быть готовы к обмену не позднее чем через 200 не после выдачи сигнала

Адреса устройств, участвующих в процессе обмена, согласно стандарту, указываются в виде символов кода ASCII. В качестве адресов приемника допускаются символы, указанные в столбцах 2 и 3 табл. 21.15, в качестве адресов передатчика - символы столбцов 4 и 5. Адреса приемника и передатчика выбираются независимо друг от друга, но должны согласовываться в последних 5 битах. Следовательно, адресу передатчика соответствует адрес приемника 4. Знак задается постоянно и означает «не выполнять». Это необходимо для отключения всех приемников. Адрес передатчика, обозначенный символом означает «Нет обращения» и служит для отключения действующего передатчика. Обычно эта операция является дополнительной мерой, так как

передатчик автоматически отключается, как только на шине появляется адрес другого передатчика. Остальные символы кода ASCII определяют специальные команды, например, соответствует «Сбросу устройства».

На рис. 21.34 показано подключение универсального адаптера интерфейса к микро-ЭВМ. С помощью трех младших разрядов можно обеспечить доступ к 7 регистрам записи и 8 регистрам считывания.

Ввод-вывод данных производится с помощью регистра 7. Остальные регистры служат для задания режима работы и индикации эксплуатационного состояния Адрес устройства записывается в регистр 4. В этот регистр он должен быть занесен программным способом. Однако нередко его необходимо задать вручную. Для этого служит адресный переключатель. Если содержимое регистра 4 считывается универсальным адаптером интерфейса, то выходы данных остаются отключенными. Вместо них посредством сигнала подключается тристабильный формирователь переключателя. Благодаря этому адрес появляется на шине данных и может быть считан ЦПЭ. Посредством переключателя

Рис. 21.34. (см. скан) Соединение универсального адаптера интерфейса с микро-ЭВМ и магистралью «Общая шина». Цифры на линиях магистрали «Общая шина» обозначают номера выводов на -выводном разъеме В скобках указаны номера выводов -выводного разъема.

устанавливаются младшие 5 бит адреса в символах кода ASCII. С помошью трех старших бит можно задать особые режимы работы «Только обращение» и «Только выполнение».

Обслуживание универсального адаптера интерфейса осуществляется довольно просто, так как реакция на команды магистрали и развертывание обмена информацией происходит автоматически. Переключение направления передачи формирователя магистрали «Общая шина» тоже осуществляется автоматически в зависимости от того, адресовано ли устройство как приемник или как передатчик. На рис. 21.35 приведен пример программирования универсального адаптера интерфейса. При этом в качестве базового адреса универсального адаптера интерфейса установлен адрес 1200,6. В программе пуска выбран простейший режим работы. Однако он охватывает многие области применения.

В программе ввода контролируется, считаны ли символы с магистрали «Общая шина». Если да, то символы загружаются в аккумулятор А. Этот процесс считывания при выбранном режиме работы автоматически устанавливает при этом режим асинхронного обмена данными прекращается. Путем выбора другого режима работы можно установить сигнал равным нулю и блокировать магистраль «Общая шина», пока идет обработка символов. В этом случае необходимо в нужный момент установить сигнал равным единице с помощью специальной команды.

После обработки символов производится возврат к началу программы ввода. Если в заданный интервал времени последующие символы не приходят, то программа ввода заканчивается.

В программе вывода прежде всего контролируется, является ли регистр вывода свободным. Если да, то выводимые символы переписываются из аккумулятора А

Рис. 21.35. Пример программирования универсального адаптера интерфейса.

в регистр вывода, а оттуда автоматически посредством асинхронного обмена выдаются в магистраль «Общая шина». О моменте окончания процесса асинхронного обмена свидетельствует то обстоятельство, что регистр вывода снова становится свободным. После этого можно выводить следующие символы. Если их нет, то программа вывода заканчивается.

Основная программа вызывает программы вывода и ввода попеременно. При этом в каждый момент времени устройство для магистрали «Общая шина» является приемником или передатчиком.