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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK PC-Schnittstellenerweiterung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Computer Eine der gebräuchlichsten Arten der Nutzung eines PCs ist die Sammlung und Verarbeitung von Informationen über den Zustand von Sensoren, die Steuerung verschiedener Mechanismen und technologischer Systeme. Ein typisches Problem, das in diesem Fall auftritt, besteht darin, alle erforderlichen Signale, deren Anzahl oft mehrere hundert erreicht, in den Computer einzugeben und von ihm auszugeben. Oft ist es notwendig, eine spezielle Einheit zu entwickeln, die Sensorsignale empfängt und sie in Signale von einer der Standardschnittstellen umwandelt, mit denen ein Computer ausgestattet ist, beispielsweise die serielle RS-232C-Schnittstelle ("C2 Joint"). Üblicherweise löst derselbe Baustein auch das umgekehrte Problem – er wandelt die Signale der Standardschnittstelle in die zur Ansteuerung der Aktoren notwendige Form um. Leider ist diese Entscheidung nicht immer gerechtfertigt. Erstens ist die Standardschnittstelle oft ausgelastet, beispielsweise mit der Kommunikation mit anderen Computern, einem Drucker und ähnlichen Geräten. Zweitens kann die Notwendigkeit, ständig eine große Anzahl von Signalen über eine relativ langsame serielle Schnittstelle zu empfangen und zu übertragen, die Geschwindigkeit des Systems als Ganzes stark beeinflussen. Viele Computer, darunter auch der IBM-PC, bieten die Möglichkeit, zusätzliche Geräte direkt an den Systembus anzuschließen. Zu diesem Zweck sind auf der Hauptplatine des Computers spezielle Steckplätze („Slots“) installiert, in die zusätzliche Karten eingesteckt werden können, um Funktionen auszuführen, die in der ursprünglichen Computerkonfiguration vorgesehen sind. Die Geschwindigkeit des Austauschs zwischen Daten und Daten auf dem Systembus ist für einen bestimmten Computer maximal möglich und wird hauptsächlich durch die Geschwindigkeit seines Prozessors begrenzt. Derzeit wird eine große Auswahl an Zusatzplatinen hergestellt, die eine Vielzahl von Funktionen erfüllen, darunter die Erweiterung der Kommunikationsmöglichkeiten zwischen dem Computer und externen Geräten. Bei Bedarf können solche Platinen selbst hergestellt werden.
Ein schematisches Diagramm einer einfachen zusätzlichen Schnittstellenplatine ist in Abb. dargestellt. 1. Es basiert auf dem bekannten parallelen Schnittstellenadapter KR580VV55A, der die Eingabe oder Ausgabe von bis zu 24 logischen Signalen vom Computer ermöglicht. Auf den Chips DD2, DD3 ist ein Decoder angebracht, dem die Signale A4-A9 des Computeradressbusses zugeführt werden. Wenn der Computer Befehle zum Lesen von Ports mit Adressen von 00H bis 30FH oder zum Schreiben auf dieselben Ports ausführt, wird an Pin 8 von DD3 ein Impuls mit niedrigem Logikpegel erzeugt, der den Betrieb der Mikroschaltungen DD1 und DD4 ermöglicht. Die Adressbits A2 und A3 werden nicht verwendet und die Signale AO und A1 werden direkt den Adresseingängen DD4 zugeführt. Somit kann auf Port A dieser Mikroschaltung unter jeder der Adressen Z00N, 304H, 308H Z0CH zugegriffen werden; zu Port B - an den Adressen 301Н, 305Н, 309Н, З0ДН; an Port C – an den Adressen 302H, 306N, Z0AN, Z0EN und an das Steuerwortregister – an den Adressen 303Н, 307Н, 30ВН, 30FH. Lese- oder Schreiboperationen WERDEN gemäß den vom Computerprozessor erzeugten IOR- oder IOW-Signalen AUSGEFÜHRT. In einem Computer können diese Signale jedoch nicht nur vom Prozessor, sondern auch vom Direct Memory Access Controller (DMA) erzeugt werden. Um Fehler zu beseitigen, wurde das AEN-Signal an den Decoder angelegt und blockiert, wenn der Computer im DMA-Modus arbeitet. Ein paar Worte zum Zweck des Busshapers DD1. Soll die Platine nur zur Datenausgabe genutzt werden, dann kann man durchaus auf diese Mikroschaltung verzichten: Der Datenbuspuffer des Computers hat ausreichend Ladekapazität, um den Datenbus der direkt daran angeschlossenen DD4-Mikroschaltung zu steuern. Für die Rückwärtsübertragung reicht die Belastbarkeit dieser Mikroschaltung jedoch nicht aus, sodass ein leistungsfähiger Bustreiber erforderlich ist. Manchmal stellt sich heraus, dass die Dauer der vom Computer erzeugten Schreib- und Lesesignale für den zuverlässigen Betrieb relativ "langsamer" peripherer Mikroschaltungen (einschließlich des KR580BB55A) zu kurz ist. Diese Situation ist besonders wahrscheinlich, wenn der Computer beschleunigt wird, indem die Prozessortaktfrequenz erhöht wird (sogenannter Turbomodus). Um die Schreib-/Lesezyklen auf den erforderlichen Wert zu verlängern, ist im Systemstecker ein spezieller Eingang für das Bereitschaftssignal externer Geräte RDY vorgesehen. Wird nach Beginn eines Schreib- oder Lesepulses an diesem Eingang ein logischer Low-Pegel gesetzt, so wird das Pulsende verzögert, bis dieser Pegel weggenommen wird. Die RDY-Ausgabe erfolgt zwangsläufig nach dem "Open Collector" -Schema, mit dem Sie diese Signale bei Bedarf aus verschiedenen Quellen kombinieren können.
Das Diagramm der RDY-Signalerzeugungseinheit ist in Fig. 2 gezeigt. 1. Die Impulsdauer wird durch Auswahl des Kondensators CXNUMX eingestellt. Die Notwendigkeit, diesen Knoten in der hergestellten Platine zu verwenden, wird am besten experimentell überprüft. Wenn Sie die Anzahl der Pins zum Anschließen externer Geräte erhöhen müssen, können Sie zusätzliche KR580VV55A-Chips auf der Schnittstellenkarte installieren. Jeder von ihnen erlaubt Ihnen, weitere 24 Logiksignale einzugeben oder auszugeben. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, einen Stecker (oder Stecker) mit genügend Stiften in den Computer einzubauen, um all diese Signale zu übertragen. Die Pins 5, 8, 9, 27-36 sowie die Power-Pins (7 und 26) zusätzlicher KR580VV55A-Mikroschaltungen sind parallel zu den entsprechenden Pins des DD4-Chips geschaltet. Der Adressdecoder (DD2.1-DD2.5, DD3) wird durch einen 556RT7- oder KR556RT18-PROM-Chip ersetzt. Die Adresseingänge A2-A9 (Pins 6-1, 23,22) dieser Mikroschaltung sind mit den entsprechenden Schaltkreisen des XP1-Steckers verbunden, Eingang A10 (Pin 21) ist mit der AEN-Schaltung verbunden, Pins 7, 8, 20 sind verbunden an den gemeinsamen Draht und die Pins 18, 19 - mit einer +5-V-Stromversorgung über einen 1-kOhm-Widerstand. Pin 9 ist mit den Pins 19 von DD1 und 13 von DD2 verbunden, und Pin 10 ist mit Pin 6 von DD4 verbunden (seine Verbindung zu DD1 und DD2 ist unterbrochen). Die Pins von sechs zusätzlichen KR11VV13A-Mikroschaltungen sind mit den Pins 17, 580-55 verbunden; insgesamt können es also bis zu sieben davon sein (einschließlich DD4). Um Platz zu sparen, stellen wir anstelle der Decoder-PROM-Chip-Programmiertabelle ein einfaches BASIC-Programm vor, das diese Tabelle auf einem Drucker ausdruckt. 10 REM Decoder der zusätzlichen Ein-/Ausgabe-Ports 20 PA1=&H300: REM-Adresse von Port A DD4 30 PA2=&H304: REM-Adresse von Port A 1. zusätzlich. BB55 40 PA3=&H308: REM Port A Adresse 2. Add. BB55 50 PA4=&H30C: REM Port A Adresse 3. Add. ÂÂ55 60 FOR A=0 TO 2047 70 X=&B11111111l 80 IF (A>=PA1) AND (A<=PA1+3) THEN +11111100) DANN X=&B120 :GOTO 90 2 WENN (A>=PA2) UND (A<=PA3+11111010) DANN ) THEN X=&B120 100 IF (A AND &HF)=3 THEN LPRINT: LPRINT HEX (A) 3 LPRINT" "; HEX(X); 3 WEITER 11110110 LDRUCKEN Die Tabelle ist für einen Decoder für vier KR580BB55A-Mikroschaltungen ausgelegt, deren Portadressen sich im Bereich 300H-30FH befinden. Nach offensichtlichen Änderungen am Berechnungsprogramm ist es nicht schwierig, eine Tabelle für eine andere Anzahl von Mikroschaltungen und andere Adressen ihrer Ports zu erhalten. Bei der Auswahl von Adressen müssen Sie jedoch darauf achten, dass diese nicht bereits vom Computer verwendet werden. Abschließend stellen wir fest, dass ROM-Chips der K573-Serie aufgrund zu geringer Geschwindigkeit nicht im Decoder verwendet werden können. Kommen wir zu den Funktionen der Computerprogrammierung. Jedes Programm, das für die Arbeit mit der beschriebenen Karte ausgelegt ist, muss die Konfiguration aller darauf installierten KR580VV55A-Mikroschaltungen ermöglichen. Ohne auf die bekannten Details des Betriebs dieser Mikroschaltungen einzugehen, präsentieren wir eine Tabelle mit Steuerwörtern für den am häufigsten verwendeten Modus 0. Tabelle 1
Eine dieser Schichten muss in das Steuerwortregister jedes KR580BB55A-Chips geschrieben werden, bevor andere Operationen damit durchgeführt werden. Zum Beispiel ein Befehl (in BASIC) AUS &H303, &H80 konfiguriert die Mikroschaltung für die Ausgabe an allen 24 externen Schaltungen. Die eigentliche Ausgabe kann mit ähnlichen Befehlen erfolgen: OUT &H300, &H55: REM Ausgabe der Konstanten 55H an Port A OUT &H301,X: REM Ausgabe des Wertes der Variablen X an Port B OUT&H303,2*N+Z Das letzte Beispiel zeigt die Möglichkeit, den Zustand einzelner Bits von Port C durch spezielle Steuerworte zu ändern. Hier ist N die Bitnummer von Port C (von 0 bis 7) und Z ist der Wert (0 oder 1), der in diesem Bit gesetzt werden soll. Das Lesen von Signalen, die an externe Pins angelegt werden, kann mit Befehlen wie den folgenden erfolgen: T=INP(&H302): REM-Variable T wird auf den von Port C gelesenen Wert gesetzt Natürlich muss der entsprechende Port für die Eingabe konfiguriert werden. Beim Programmieren in Assemblersprache sollten Sie Situationen vermeiden, in denen Befehle zum Zugriff auf Ports direkt aufeinander folgen. In solchen Fällen ist es notwendig, "Leerlauf"-Befehle dazwischen einzufügen. Die Leiterplatte für das beschriebene Gerät besteht aus. doppelseitige Glasfaserfolie. Seine ungefähren Abmessungen betragen 112x93 mm. Zwischen den gedruckten +5-V-Leitern und dem gemeinsamen Draht müssen Sie so nah wie möglich an den Stromanschlüssen jedes Mikroschaltkreises Blockkondensatoren installieren, die nicht im Diagramm dargestellt sind und eine Kapazität von mindestens 0.047 μF haben. Der XP1-Stecker besteht aus einer Reihe von 10 mm langen und etwa 2 mm breiten Kontaktpads am Rand der Platine, die in den Systemanschluss des Computers gesteckt werden. Da die IBM PC-Anschlüsse in Zolleinheiten ausgelegt sind, müssen die Pads einen Abstand von 2,54 mm (0,1 Zoll) haben. Die Kontakte A1-A31 befinden sich auf der Teilemontageseite und B1-B31 auf der Lötseite. Nach Möglichkeit sollten diese Bereiche mit einer speziellen galvanischen Beschichtung versehen werden, um einen sicheren Kontakt zu gewährleisten, im Extremfall sollten sie verzinnt sein. Schaltkreise zum Anschluss externer Geräte führen ebenfalls zu einem Steckverbinder, der an der der Rückseite des Computers zugewandten Kante der Platine platziert wird. Die Art des Steckverbinders spielt keine Rolle, Hauptsache er hat eine ausreichende Anzahl von Kontakten und kann in dem Platz platziert werden, der ihm durch seine Größe zugeteilt wird. Bei diesem Steckverbinder wird empfohlen, Signalkontakte mit Kontakten abzuwechseln, die mit einer gemeinsamen Leitung verbunden sind (0-V-Kreis). Anstelle von Mikroschaltungen der K555-Serie können ihre Analoga der K155-, K531-, K1533-Serie verwendet werden. Der Busshaper K555AP6 kann durch KR580VA86 oder zwei K589AP16 ersetzt werden. Autor: N. Vasiliev, Moskau; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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