0 однонаправленными, предназначенными только для выполнения одной из
операций (ввод или вывод) по всем линиям;
° двунаправленными, предназначенными для выполнения любой из операций
ввода-вывода по всем линиям одновременно; направление передачи может
быть изменено программно в процессе работы;
° с индивидуальной настройкой линий, направление передачи данных по
каждой линии программируется независимо от остальных. Последний вариант построения схемы порта в настоящее время наиболее распространен. Например, микроконтроллер АТтеда163 имеет 32 линии ввода-вывода с индивидуальной настройкой, сгруппированных в 4 параллельных порта: порт А порт В, порт С, порт О. Направление передачи данных любого вывода любого порта может быть изменено независимо от направлений других выводов Для работы с портами в микроконтроллере предусмотрено 12 регистров, по три на каждый из портов (рис. 58):
° регистры данных (Dafa Register): PORTA , POF< tb, PORTC и PORTD;
0 регистры направления (Data Direction Register): DDRA, DDRB, DDRC и
DDRD;
°
регистры входных контактов (Port A Input Pins). PINA; PINB, PINC и FIND.
Все выводы портов имеют индивидуальные подтягивающие резисторы (pull-up resistors). Для подключения этих резисторов в регистре специальных функций ввода/вывода SFIOR (Special Function Input Output Register) предусмотрен бит PUD (Pull-up Disabled).
Любая линия порта выполняет функции выхода при записи логической единицы в соответствующий бит регистра направления DDRx (x e А, В, С, D).
Регистры PINx не хранят информацию и фактически не являются настоящими регистрами. Они разрешают доступ к физическим сигналам на линиях соответствующего порта. При чтении PORTx читается защелка данных выбранного порта, а при чтении PINx -значение на контактах порта. Регистры PINx доступны только для чтения, е то время как регистры PORTx и DDRx -для чтения и записи.
Внутренние подтягивающие резисторы подключаются только при PUD=0, если контакты портов сконфигурированы как входы
Выходы портов выдерживают втекающий ток до 20mA и могут быть непосредственно подключены к светодиодным индикаторам. Однако, вытекающий ток порта не должен быть более 4 мА, а суммарная загрузка порта - не более 80 мА.
9.2. Алгоритмы обмена данными
Порты ввода-вывода предназначены для связи микроконтроллера с различными объектами и могут реализовывать различные алгоритмы обмена данными:
0 асинхронный программный обмен,
0 синхронный обмен,
0 ввод-вывод с сигналами квитирования.
Обмен данными между портами и объектами обеспечивается специальными
подпрограммами-драйверами, создаваемыми индивидуально для каждого объекта.
АСИНХРОННЫЙ ОБМЕН
В режиме асинхронного программного обмена ввод и вывод данных производится
По программе в моменты выполнения инструкций ввода и вывода данных. Предполагается,
Что объект всегда готов к обмену: при вводе - данные в момент выполнения инструкции in
присутствуют на линиях порта, при выводе -данные будут прочитаны с линий порта до следующего вывода.
Например, микроконтроллер ATmega163 осуществляет асинхронный вывод данных nпри выполнении фрагмента программы:
equporta = $1B ;
.equ ddra = $1А ;
cseg
ldir16,$FF ;запись$РРвг16
out ddra, r16 включение порта А на вывод
out porta, rO ;вывод данных из регистра гО в порт А.
Время выполнения команды вывода равно двум периодам тактового сигнала.
Тот же микроконтроллер в течении двух тактов введет данные с линий порта при имении фрагмента программы:
equpina = $19
cseg
in rO, pina ; ввод данных из порта pina в регистр гО.
По адресу $19 в пространстве ввода-вывода микроконтроллера размещен регистр pina, с входных линий которого и будут взяты данные во время выполнения инструкции.
симплексный обмен
Симплексным считается однонаправленный обмен данными. Такой обмен обычно является синхронным. В этом случае каждое изменение данных на линиях порта •провождается сигналом синхронизации (стробом). Строб генерируется источником данных и предназначается для задания момента записи данных в регистр приемника.
При выводе данных сигнал строба должен сформировать микроконтроллер, используя для этого специальные линии шины управления или отдельные биты портов
ввода-вывода.
На рис. 9.2 показан вариант соединения микроконтроллера ATmega163 с посимвольным принтером, имеющим 8-битный вход для приема данных DATA, выход сигнала готовности READY и вход стробирования #STB. Активным на входе стробирования
является сигнал низкого уровня.
Порт PORTA микроконтроллера и бит РВ6 порта PORTB программируются на вывод данных, бит РВ2 порта PORTB на ввод. Подпрограмма вывода должна:
0
осуществить проверку готовности принтера (чтение сигнала готовности
принтера READY и его анализ),
°
при обнаружении сигнала READY=1 вывести данные в порт PORTA,
°
подтвердить вывод данных выводом сигнала стробирования #STB=0 для
записи данных в принтер.
Рис. 9.2. Подключение принтера к микроконтроллеру
Режим синхронного ввода позволяет точно задать момент считывания данных с объекта. В этом режиме сигнал стробирования, подтверждающий готовность данных, поступает с объекта на микроконтроллер. При появлении строба микроконтроллер должен осуществить ввод данных с порта.
полудуплексный обмен
Полудуплексным считается двунаправленный синхронный обмен, при котором в любой момент времени передача данных может производиться только в одном направлении. Направление передачи данных порта меняется в процессе работы в зависимости от решаемой в текущий момент задачи. На рис. 9.3 изображен вариант соединения микроконтроллера ATmega163 с объектом для обмена данными в полудуплексном режиме.
В схеме на рис. 9.3 передача данных в параллельном формате осуществляется по линиям порта PORTA. Для выдачи и приема четырех сигналов управления обменом (сигналы квитирования): строб ввода #STB IN (Strobe Input), строб вывода #STB OUT (Strobe Out), подтверждение ввода SACK IN (Acknowledge Input) и подтверждение вывода #АСК OUT (Acknowledge Out), использованы две линии порта PORTB и входы запросов на прерывания INTO и INT1.
При поступлении сигнала #STB IN = 0 контроллер должен выставить сигнал подтверждения #АСК IN = 0 и осуществить запись во входной регистр порта PORTA.. При низком уровне сигнала ASK IN объекту запрещается формировать новый сигнал #STB !N. По окончании записи контроллер снимает сигнал #АСК IN, разрешая повторную передачу данных.
Работа микроконтроллера в режиме вывода аналогична. Микроконтроллер выводит данные в порт PORTA, подтверждая вывод сигналом #STB OUT = 0. Объект формирует сигнал подтверждения #АСК OUT = 0, сообщая контроллеру о готовности к приему данных. При снятии сигнала #АСК OUT контроллер должен снять сигнал #STB OUT и может вновь перейти к выводу данных.
Одновременная передача данных в двух направлениях при полудуплексном обмене невозможна
дуплексный обмен
Дуплексным считается двунаправленный синхронный обмен, при котором в любой момент времени возможна передача данных в двух направлениях. В этом случае для передачи данных в каждом направлении выделяется свой однонаправленный порт. На рис. И 4 изображен вариант соединения микроконтроллера ATmega 163 с объектом для обмена айнными в дуплексном режиме.
11 схеме на рис. 9.4 порт PORTA работает на ввод данных, порт PORTB - на вывод, | пинии I 'СО и РС1 порта PORTC использованы для вывода сигналов квитирования #АСК И #ЛСК OUT. Для ввода сигналов квитирования от объекта #STB IN и #АСК OUT использованы входы запросов на прерывания INTO и INT1. При таком подключении задача ввода данных в микроконтроллер получает больший приоритет, чем задача вывода.
0 комментариев