2014-02-02
907
Лекция №4 Техническая реализация УСО в ЭВМ семейства IBM и методика управления обменом.
Для изучения методов программного обмен данными и типовых технических средств УСО в ЭВМ семейства IBM PC использована интерфейсная плата L -154, содержащая (рис.4.1.) ряд элементов УСО:
– ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) – 12 разрядный
– АЦП (аналого-цифровой преобразователь)– 12 разрядный
– Мультиплексор – 32 канальный,
– Усилитель,
– Таймер – 3 канальный,
– Регистры цифрового ввода-вывода.
Программная модель платы (табл. 4.1.) L -154 включает 12 регистров, из них 2 регистра – 12-ти разрядные, 10 регистров – 8-ми разрядные. Начальный адрес платы в области адресов ввода-вывода равен 300 h.
Рис.4.1. УСО на основе интерфейсной платы L 154
Таблица 4.1.
| №№ | Наименование | Адрес относит. | Тип доступа ЦП | Размер, бит | Назначение |
| ЦАП | |||||
| Регистр данных ЦАП | Запись | Код для записи в ЦАП | |||
| АЦП – коммутатор – усилитель | |||||
| Регистр данных АЦП | Чтение | Результат преобразования напряжения в код АЦП | |||
| Регистр управления АЦП – Коммутатор – Усилитель | Запись | Установка канала мультиплексора, режима подключения и диапазона измерения входных сигналов АЦП | |||
| Регистр состояния | Чтение | Состояние АЦП и счетчиков – таймеров | |||
| Регистр запуска АЦП | Запись | Запуск АЦП на измерение | |||
| Таймеры-счетчики | |||||
| Канал 0 | Запись/ чтение | Программирование канала 0 | |||
| Канал 1 | - «- | Программирование канала 1 | |||
| Канал 2 | Ah | - «- | Программирование канала 2 | ||
| Регистр управления таймеров | Bh | - «- | Установка параметров каналов | ||
| Регистр прерываний | Fh | Запись | Разрешение/запрет прерываний от таймера | ||
| Цифровые линии ввода – вывода | |||||
| Цифровые входы | Чтение | Чтение цифровых линий с внешнего разъема | |||
| Цифровые выходы | Запись | Установка/сброс цифровых линий с внешнего разъема |
ЦАП – преобразует цифровой код, поступающий из ЭВМ в аналоговый сигнал в виде напряжения.
Технические характеристики ЦАП:
- Диапазон сигнала -5,12 В - +5,12 В.
- 
- разрешающая способность ЦАП
- Максимальная частота преобразования 
4.1. Программные средства реализации безусловного обмена данными в среде Borland Pascal
В среде Borland Pascal для обращения к регистрам внешних устройств имеются два предварительно объявленных массива:
Port: array [0..65535] of byte;
PortW: array [0..65534] of word;
Элементы массива Port байты, элементы массива PortW шестнадцати битовые слова. Индексы массивов соответствуют абсолютным адресам регистров внешних устройств.
Пример:
PortW [$300]:= 4048 – в регистр ЦАП записали число.
, на выходе установилось напряжение {+5,0}.
Для обращения к ячейкам памяти в паскале объявлены массивы: MEM, MEMW – MEML.
Пример: Программирование канала управления при безусловном способе обмена данными.
Генерация синусоидального сигнала, амплитудой 5В, при максимальной частоте.
Program Demo _ Sin;
uses crt;
const M =100;
var U: array [1.. M ] of integer; i, j: integer;
Procedure wait (i: word);
Begin for j:=1 to I do end;
Begin for i:=1 to M do U [ i ]:= Round (2048+2000* sin (F *(i -1)));
{Сформирован массив данных синусоидального сигнала на интервале одного периода}
i:=1;
repeat PortW [$300]:= U [ i ]; inc (i); if i > M then dec (i, M) until keypressed; while keypressed do readkey;
{Генерация сигнала до нажатия любой клавиши.}
end.
Рис.4.2. Вид сгенерированного сигнала.
T / M – время выполнения процедуры wait.
4.2. Обмен данными между ЭВМ и ВУ по готовности ВУ
Основное требование к внешнему устройству – его готовность к обмену данными.
 |
Рис. 4.2. Блок-схема алгоритма обмена данными по готовности
На первом шаге (1) ЦП читает состояние ВУ из интерфейса. Затем, ЦП анализирует полученную информацию (2). Если ВУ не готово организуется цикл чтения состояния ВУ и его анализ. Если устройство готово — выполняется программа его обслуживания (3), т.е. передача данных. Последний шаг — сброс готовности ВУ завершает обмен данными.
Плюсы: данный способ является идеальным в смысле согласования временных различий в работе процессора и ВУ.
Недостаток: потери машинного времени на ожидание момента готовности.
Пример: принтер HP Lj -6 L, скорость печати 6 страниц в минуту, т.е.
=240 символов в секунду. Принтер тратит на печать одного символа 4 мс.
ЦП тратит на печать 2 мкс следовательно 99,95% времени тратится на ожидание готовности.
4.2.1. Функциональная схема интерфейса ввода данных в ЭВМ по готовности ВУ.
Функциональная схема интерфейса ввода в ЭВМ по готовности ВУ содержит все элементы схемы безусловного ввода данных.
Рис. 4.3. Функциональная схема интерфейса ввода данных в ЭВМ по готовности ВУ
