Последовательный обмен данными

Синхронный обмен

При синхронном способе передачи каждый передаваемый бит данных сопровождается тактовым импульсом, под действием которого осуществляется синхронный сдвиг поступившего в сдвигающий регистр приемника бита. Передача начинается с пересылки в приемник одного или двух символов синхронизации в виде операндов. Эти символы информируют приемник о начале передачи. После этого в приемник пересылается предназначенный для передачи массив слов.

Вывод данных. Схема простейшего устройства вывода (УВыв), или контроллера, обеспечивающего синхронную передачу данных во внешнее устройство, приведена на рис. 6.17,а. В его состав входят:

• • 8-разрядные буферный регистр данных РД и сдвигающий регистр;
• • триггер состояния Т, фиксирующий значение флага вывода ФВыв: при ФВыв = I микропроцессору разрешается вывод байта данных в РД;
• • буфер состояния БС, предназначенный для опроса ФВыв;
• • дешифратор адреса Дш и логические элементы ИЛ И-НЕ, обеспечивающие доступ к триггеру состояния Т при опросе контроллера и к буферному регистру РД при записи байта данных;
• • 3-разрядный счетчик и элемент И, предназначенные для формирования синхроимпульсов СИ.

Рис. 6.17. Устройство синхронного вывода (а) и временные диаграммы (б), поясняющие его работу Назначение сигналов, используемых при выводе данных, приведено в табл. 6.6.

Таблица 6.6

Для рассмотрения работы контроллера при передаче данных в ВУ воспользуемся временными диаграммами, приведенными на рис. 6.17,б. Тактовые импульсы ТИ, поступая одновременно на сдвигающий регистр, счетчик и на выход контроллера для синхронизации приемника, выполняют следующие функции:

• • осуществляют (по срезу ТИ) последовательную передачу бит (начиная с младшего) текущего слова из сдвигающего регистра в линию;
• • формируют синхроимпульс СИ длительностью, равной периоду тактовых импульсов ТИ. Импульс формируется после каждого бита D7 с помощью счетчика, когда он находится в состоянии 111, и элемента И;
• • синхронизируют сдвигающий регистр приемника ВУ, заполняя его принятыми битами данных.

Появление синхроимпульса СИ свидетельствует о том, что байт данных передан в линию. Поэтому по фронту СИ происходит загрузка сдвигающего регистра контроллера следующим байтом данных из буферного регистра РД, а по срезу — установка флага ФВыв на выходе триггера состояния Т, т. е. ФВыв устанавливается после того, как в линию отправлен бит D0 поступившего (очередного) байта. Флаг ФВыв информирует процессор о возможности загрузки РД новыми данными. За оставшиеся семь тактов ТИ процессор должен записать в РД новый байт, иначе во внешнее устройство поступят старые данные. Для этого процессор периодически выставляет на ША адрес буфера состояния БС и посылает сигнал чтения Чт = 0. С помощью сигнала чтения состояния ЧтС открывается буфер состояния БС и флаг ФВыв по ШД поступает в процессор. Если ФВыв = 1, то микропроцессор выставляет адрес буферного РД и сигнал записи Зп = 0, а на ШД — новый байт данных. В контроллере формируется сигнал записи данных ЗпД= 1 и поступившие данные заносятся в РД, а флаг ФВыв сбрасывается. Следующая загрузка РД будет разрешена только после того, как все биты текущего байта поступят в линию.

Ввод данных. Схема простейшего устройства ввода (УВв), или контроллера, обеспечивающего синхронную передачу данных из внешнего устройства в процессор, приведена на рис. 6.18,а. В его состав входят:

• • 8-разрядные буферный регистр данных (РД) и сдвигающий регистр (СД);
• • триггер состояния Т, фиксирующий значение флага вывода (ФВв): при ФВв = 1 микропроцессору дано разрешение на ввод байта данных из РД контроллера;
• • буфер состояния БС, предназначенный для опроса ФВв:
• • дешифратор адреса Дш и логические элементы ИЛИ-НЕ, обеспечивающие доступ к триггеру состояния Т при опросе и к буферному регистру РД при записи байта данных;
• • 3-разрядный счетчик и элемент И, предназначенные для формирования синхроимпульсов СИ.

Назначение сигналов, используемых при вводе данных, приведено в табл. 6.7.

Таблица 6.7

Для рассмотрения работы контроллера при передаче данных из ВУ в процессор воспользуемся временными диаграммами, приведенными на рис. 6.18,5.

Тактовые импульсы ТИ, поступая из ВУ одновременно на сдвигающий регистр и 3-разрядный счетчик, выполняют следующие функции:

• • осуществляют (по срезу ТИ) последовательную загрузку сдвигающего регистра контроллера битами (начиная с младшего) текущего слова;
• • формируют синхроимпульс СИ длительностью, равной периоду тактовых импульсов ТИ. Синхроимпульс формируется после каждого бита D-j с помощью счетчика, когда он находится в состоянии 111, и элемента И.

Появление СИ свидетельствует о том, что байт данных принят из линии. Поэтому по фронту СИ принятый байт данных из сдвигающего регистра переписывается в регистр РД, а по срезу СИ устанавливается флаг ФВв на выходе триггера состояния Т, т. е. ФВв устанавливается после того, как принятый байт занесен в РД. Флаг ФВв = 1 информирует процессор о возможности ввода данных. За оставшиеся семь тактов ТИ микропроцессор должен считать из РД принятый байт, иначе.

Рис. 6.18. Устройство синхронного ввода (а) и временные диаграммы (б), поясняющие его работу он будет потерян, так как в РД поступят новые данные из ВУ. Для этого процессор периодически выставляет на ША адрес буфера состояния БС и посылает сигнал чтения Чт = 0. С помощью сигнала чтения состояния Чт С открывается буфер состояния, и флаг ФВв по ШД поступает в процессор. Если ФВв= 1, то процессор выставляет адрес регистра данных РД и сигнал записи Чт = 0. В контроллере формируется сигнал чтения данных ЧтД= 1 и поступившие данные через буфер БД выводятся из РД в процессор, а флаг ФВв сбрасывается. Следующий вывод из РД будет разрешен только после того, как в сдвигающий регистр поступит новый байт из линии.