Принципы построения параллельного порта

Параллельные порты предназначены для обмена многоразрядными двоичными данными между микропроцессором и внешними устройствами. В качестве внешнего устройства может служить любой объект управления или источник информации (различные кнопки, датчики, микросхемы приемников, синтезаторов частот, дополнительной памяти, исполнительные механизмы, двигатели, реле и т.д.). Иногда в качестве внешнего устройства может выступать другой компьютер или микропроцессор.

Параллельные порты позволяют согласовывать низкую скорость работы внешнего устройства и высокую скорость работы системной шины микропроцессора. С точки зрения внешнего устройства порт представляет собой обычный источник или приемник информации со стандартными цифровыми логическими уровнями (обычно ТТЛ), а с точки зрения микропроцессора — это ячейка памяти, куда можно записывать данные или где сама собой появляется информация. В зависимости от направления передачи данных параллельные порты называются портами ввода, портами вывода или портами ввода-вывода информации.

Параллельный порт вывода.

Простейший порт выводаможет быть построен на базе параллельного регистра, так как это устройство позволяет запоминать данные, передаваемые микропроцессором по системной шине, и хранить их до тех пор, пока на микропроцессорную систему подается питание. Все это время сигналы с выходов параллельного регистра подаются на внешнее устройство (или сразу на несколько внешних устройств).

Структурная схема порта вывода с использованием параллельного регистра приведена на рис. 19.6. Так как данная структурная схема преобразуется в принципиальную схему элементарным образом, то приводить ее не имеет смысла.

Рис. 19.6. Структурная схема порта вывода

Данные с системной шины микропроцессора записываются в параллельный регистр по сигналу записи "WR". Выходы "Q" регистра могут быть использованы как источники логических уровней для управления внешними устройствами. Этот регистр называется регистром данных порта вывода.

В порт вывода, построенный по схеме, приведенной на рис. 19.6, возможна только запись двоичного многоразрядного числа. Так как в данной схеме нет цепей чтения содержимого регистра данных, то чтение его содержимого микропроцессором становится невозможным. Обратите внимание, что в данной схеме использовано только четыре разряда из восьми возможных, поэтому запись информации в старшие четыре разряда регистра данных ни к чему не приведет. Эти разряды при выполнении операции записи в регистр данных параллельного порта выводы будут потеряны.

Для отображения регистра данных параллельного порта вывода информации только в одну ячейку памяти адресного пространства микропроцессорного устройства совместно с портом вывода всегда используется дешифратор адреса. Разработка дешифратора адреса и вопросы выбора конкретного адреса для параллельного порта обсуждались ранее при рассмотрении распределения адресного пространства микропроцессорного устройства, поэтому здесь этот вопрос рассматриваться не будет.

Параллельный порт ввода.

Задача порта ввода дискретной информации является обратной по отношению к задаче порта вывода. В данном случае сигналы с внешнего устройства необходимо подключать к шине данных системной шины по запросу от микропроцессора. Все остальное время сигналы, формируемые внешним устройством, не должны мешать нормальной работе микропроцессорной системы.

В качестве порта вводаобычно используются схемы с третьим (Z) состоянием. Микросхема, объединяющая несколько таких элементов, называется шинным формирователем. Из порта ввода возможно только чтение информации. Структурная схема порта ввода приведена на рис. 19.7. Для построения порта ввода, выход шинного формирователя подключается к внутренней шине данных, а на его вход подключаются сигналы, которые нужно ввести в микропроцессорную систему. Значение сигнала с внешнего вывода порта передается на шину данных (считывается) по управляющему сигналу "RD".

Рис. 19.7. Структурная схема порта ввода

Для отображения шинного формирователя порта ввода только в один адрес в пространстве адресов микропроцессорного устройства совместно с портом ввода используют дешифратор адреса. Так как с точки зрения программиста эта ячейка памяти ничем не отличается от регистра данных порта вывода, то по аналогии она называется регистром данных порта ввода.