Задание 1. По выбранной элементной базе и адресам 8-разрядных регистров ввода и вывода и 2-разрядного регистра ввода-вывода представить принципиальную схему подключения портов к системной шине ISA.
Магистраль ISA была разработана специально для персональных компьют6еров типа IBM PC AT и является фактическим стандартом для всех изготовителей этих компьютеров.
Магистраль ISA относится к демультиплексированным (то есть имеющим раздельные шины адреса и данных) 16-разрядными системными магистралями среднего быстродействия. Обмен осуществляется 8- или 16-разрядными данными. Максимальный объем адресуемой памяти составляет 16Мбайт (24 адресные линии). Максимальной адресное пространство для устройств ввода-вывода – 64Кбайта (16 адресных линий), хотя практически все выпускаемые платы расширения используют только 10 адресных линий (1Кбайт). Магистраль поддерживает регенерацию динамической памяти, радиальные прерывания и прямой доступ к памяти.
Структурная схема подключения устройств показана на рисунке 1.1. (стр.2).
Основными сигналами управления в схеме являются: IOR, IOW, AEN, IRQ N.
IOR - строб чтения данных из устройств ввода-вывода.
IOW – строб записи данных в устройства ввода-вывода.
AEN (разрешение адреса) – используется в ПДП для сообщения всем платам расширения, что производится цикл ПДП.
IRQ N – сигналы запроса радиальных прерываний.
В магистрали ISA для каждого подключаемого устройства забронированы конкретные адреса, наше устройство не является стандартным, поэтому для его адресации используем резервные адреса: 360h – регистр ввода, 361h – регистр вывода, 362h – регистр ввода-вывода.
Для адресации конкретного устройства используем дешифратор адреса (ДшА). К нему подведены старшие биты адреса (SA2-SA9). И управляющий сигнал AEN. Младшие биты адреса (SA0-SA1) включены в дешифратор управляющих сигналов (ДшУС). Для дешифрации управляющих сигналов используются сигналы IOR и IOW.
На выходе ДшУС образуются сигналы чтение регистра ввода (ЧтРВв), запись в регистр вывода (ЗпРВыв), чтение регистра ввода-вывода (ЧтРВ/В) и запись в регистр ввода-вывода (ЗпРВ/В). В таблице 1.1. показан принцип образования сигналов управления.
Таблица 1.1.
IOR 0 | 1 | 0 | 1 |
IOW | 1 | 0 | 1 | 0 |
В приемопередатчик (ПП) поступают восьмиразрядные данные (SD0-SD7) и сигнал разрешения чтения (IOR).
В регистры ввода (РгВв) и вывода (РгВыв) восьмиразрядные, управляются сигналами ЧтРВв и ЗпРВыв соответственно. Регистр ввода/вывода (РВ/В) двухразрядный, управляется сигналами ЗпРВ/В и ЧтРВ/В.
Кроме того, регистры ввода и ввода/вывода управляются сигналом запись в регистр ввода из периферийного устройства.
Принципиальная схема устройства показана на рисунке 1.2.(стр.4).
Дешифратор адреса реализован микросхемами К1533ЛН1, К1533ЛА2 и К555ЛЛ1. В дешифраторе используется простая логика, поэтому описывать подробно принцип образования сигналов не имеет смысла.
Дешифратор управляющих сигналов реализован на микросхеме К1533ИД3, которая представляет собой дешифратор - демультиплексор с 4 на 16.
Согласно таблице истинности этой микросхемы и таблице 1.1. были определены выводы, с которых снимаем управляющие сигналы.
Приемопередатчик реализован на микросхеме К1533АП6, представляющей из себя двунаправленный восьмиразрядный шинный усилитель с тремя состояниями выхода.
Регистры ввода и вывода собраны на микросхемах К1533ИР22, а регистр ввода/вывода – на ИМС К1533ИР34.
Задание 2. Клавиатуру, содержащую 16х6 клавиш, подключить к интерфейсу Multibus с помощью соответствующих портов, необходимых для сканирования клавиш контактного типа. Представить подробную структурную схему с указанием всех управляющих сигналов.
Схема подключения устройства показана на рисунке 2.1 (стр.6). Устройство работает по прерыванию, т.е. если не нажата ни одна клавиша, то устройство в работу не включается.
Несколько узлов структурной схемы уже были использованы и описаны в задании 1. В данном случае используется интерфейс MULTIBUS, который имеет следующие сигналы управления: IORC –чтение порта; IOWC- запись в порт. Обмен осуществляется в режиме квитирования с формированием исполнителем ответного сигнала XACK.
Управляющими сигналами для дешифратора адреса (ДшА) служат адреса А2-А9, формирующие сигнал SEL. Младшие биты адреса (A0-A1) включены в дешифратор управляющих сигналов (ДшУС). Для дешифрации управляющих сигналов используются сигналы IORС и IOWС.
На выходе ДшУС образуются сигналы ВклБуф, ВклР12, ЗпР1, ЗпР2, ВклАП5, которые будут описаны ниже.
На приемопередатчик (ПП) поступают восемь разрядов данных (Д0-Д7), управляется он сигналами SEL и IORC.
В структурной схеме ФСК – формирователь сигнала квитирования.
Регистры RG1 и RG2 – регистры сканирования.
В исходном состоянии регистры сканирования отключены от клавиатуры сигналом ВклР12. К клавиатуре подключены буферные элементы (ИМС К555ЛП10), через которые выходы К0-К15 клавиатуры включены на землю. Микросхема КР1533АП5 отключена от шины данных ВД0-ВД5. Т.к. ни одна клавиша не нажата, то на выходе логического элемента (ИМС К1533ЛА2) уровень логического нуля.
Если на клавиатуре нажата клавиша, то через диод выход логического элемента становится подключенным на землю, на выходе элемента устанавливается высокий уровень, т.е. формируется сигнал запроса прерывания INT N. После этого запускается управляющая программа по вектору прерывания.
От шины К0-К15 отключаются буферные элементы сигналом ВклБуф, и подключаются регистры сканирования. Программно реализуется режим «бегущего нуля» на регистрах сканирования и дальше через КР1533АП5 смотрим состояние шины КР0-КР5. Таким образом вычисляется код нажатой клавиши.
Задание 3. Разработать принципиальную схему адаптера принтера, содержащего 8-разрядный регистр данных (записи) с адресом 378h, 5-разрядный регистр управления (записи) с адресом 37Ah и 5-разрядный порт состояния (чтения с линий Д3-Д7), имеющий адрес 379h. Подключить порты к системной шине расширения ISA.
Принципиальная схема показана на рис. 3.1.(стр.8).
Дешифратор адреса реализован по тому же принципу, что и в задании 1, но регистры имеют адреса: 378h- регистр данных; 379h – регистр состояния; 37Аh- регистр управления.
Дешифратор управляющих сигналов выполнен так же, но с учетом таблицы 3.1.
Таблица 3.1.
IOR 1 | 1 | 0 |
IOW | 0 | 0 | 1 |
Восьмиразрядный приемопередатчик выполнен на микросхеме К1533АП6.
Регистры данных и управления выполнены на микросхемах К1533ИР22, в качестве регистра состояний используются буферные элементы – ИМС К555ЛП10.
В исходном состоянии на выходе дешифратора адреса постоянно присутствует уровень логической единицы, вследствие чего ДшУС и ПП не участвуют в работе.
Перед началом цикла передачи данных компьютер должен убедиться, что сняты сигналы BUSY и ACK. Для этого мы должны считать состояние этих сигналов из регистра состояния (РС). Это сделаем с помощью команды IN, где укажем адрес РС –379h. ДшУС выдаст сигнал чтения РС (ЧтРС), и сигналы состояния принтера по шине ВД0-ВД4 отобразятся на шине данных SD0-SD4 интерфейса ISA. После этого выставляем данные путем выполнения команды OUT с указанием адреса регистра данных (378h). В результате чего ДшУС сформирует сигнал записи в регистр данных (ЗпРД). Затем формируется строб. В команде OUT указываем адрес регистра управления (РУ) 37Аh, после чего формируется сигнал записи в регистр управления (ЗпРУ) ДшУСом.
После этого строб снимается. При получении строба принтер формирует сигнал BUSY, а после окончания обработки данных выставляет сигнал ACK, снимает BUSY, снимает ACK, затем может начаться новый цикл.
Задание 4. Показать временную диаграмму формирования адресной метки, у которой биты синхронизации равны C7hЮ, а биты данных – А1, метод кодирования MFM.
Рис. 4.1. Запись адресной метки методом MFM
Если бит данных равен единице, то стоящий перед ним бит синхронизации не записывается. Если бит данных равен нулю, но предыдущий бит данных равен единице, то бит синхронизации также не записывается.
