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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Estensore dell'interfaccia PC. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Компьютеры Uno dei modi più comuni di utilizzare un PC è la raccolta e l'elaborazione di informazioni sullo stato dei sensori, il controllo di vari meccanismi e sistemi tecnologici. Un problema tipico che si pone in questo caso è come entrare nel computer e da esso emettere tutti i segnali necessari, il cui numero raggiunge spesso diverse centinaia. Spesso è necessario sviluppare un'unità speciale che riceva i segnali dei sensori e li converta in segnali da una delle interfacce standard di cui è dotato un computer, ad esempio l'interfaccia seriale RS-232C ("C2 Joint"). Di solito, lo stesso blocco risolve anche il problema inverso: converte i segnali dell'interfaccia standard nella forma necessaria per controllare gli attuatori. Sfortunatamente, questa decisione non è sempre giustificata. In primo luogo, l'interfaccia standard è spesso occupata, ad esempio nella comunicazione con altri computer, una stampante e dispositivi simili. In secondo luogo, la necessità di ricevere e trasmettere costantemente un gran numero di segnali attraverso un'interfaccia seriale relativamente lenta può influenzare notevolmente la velocità del sistema nel suo insieme. Molti computer, inclusi i PC IBM, offrono la possibilità di collegare dispositivi aggiuntivi direttamente al bus di sistema. Per fare ciò, sulla scheda principale del computer sono installate prese speciali ("slot"), nelle quali è possibile inserire schede aggiuntive per eseguire le funzioni previste dalla configurazione originale del computer. La velocità di scambio tra dati e dati sul bus di sistema è la massima possibile per un dato computer ed è limitata principalmente dalla velocità del suo processore. Attualmente viene prodotto un vasto assortimento di schede aggiuntive che svolgono un'ampia varietà di funzioni, inclusa l'espansione delle capacità di comunicazione tra il computer e i dispositivi esterni. Se necessario, tali schede possono essere realizzate in modo indipendente.
Un diagramma schematico di una semplice scheda di interfaccia aggiuntiva è mostrato in Fig. 1. È costruito sulla base del noto adattatore di interfaccia parallela KR580VV55A, che consente di immettere o emettere fino a 24 segnali logici dal computer. Sui chip DD2, DD3 viene realizzato un decodificatore al quale vengono forniti i segnali A4-A9 del bus indirizzi del computer. Quando il computer esegue comandi per leggere da porte con indirizzi da 00H a 30FH o scrivere sulle stesse porte, viene generato un impulso di livello logico basso sul pin 8 di DD3, consentendo il funzionamento dei microcircuiti DD1 e DD4. I bit di indirizzo A2 e A3 non vengono utilizzati e i segnali AO e A1 vengono forniti direttamente agli ingressi di indirizzo DD4. Pertanto, è possibile accedere alla porta A di questo microcircuito in uno qualsiasi degli indirizzi Z00N, 304H, 308H Z0CH; alla porta B - agli indirizzi 301Н, 305Н, 309Н, З0ДН; alla porta C - agli indirizzi 302H, 306N, Z0AN, Z0EN e al registro delle parole di controllo - agli indirizzi 303Н, 307Н, 30ВН, 30FH. Le operazioni di lettura o scrittura VENGONO ESEGUITE in base ai segnali IOR o IOW generati dal processore del computer. Tuttavia, in un computer, questi segnali possono essere generati non solo dal processore, ma anche dal controller di accesso diretto alla memoria (DMA). Per eliminare i guasti, è stato applicato il segnale AEN al decoder, bloccandolo quando il computer funziona in modalità DMA. Qualche parola sullo scopo del bus shaper DD1. Se la scheda dovrebbe essere utilizzata solo per l'output dei dati, è del tutto possibile fare a meno di questo microcircuito: il buffer del bus dati del computer ha una capacità di carico sufficiente per controllare il bus dati del microcircuito DD4 direttamente collegato ad esso. Tuttavia, per la trasmissione inversa, la capacità di carico di questo microcircuito non è sufficiente, quindi è necessario un potente driver di bus. A volte risulta che la durata dei segnali di scrittura e lettura generati dal computer è troppo breve per il funzionamento affidabile di microcircuiti periferici relativamente "lenti" (incluso il KR580BB55A). Questa situazione è particolarmente probabile quando si accelera il computer aumentando la frequenza di clock del processore (la cosiddetta modalità turbo). Per estendere i cicli di scrittura/lettura al valore richiesto, nel connettore di sistema è previsto un apposito ingresso per il segnale di disponibilità dei dispositivi esterni RDY. Se, dopo l'inizio di un impulso di scrittura o lettura, viene impostato un livello logico basso su questo ingresso, la fine dell'impulso verrà ritardata fino alla rimozione di questo livello. L'uscita RDY viene necessariamente eseguita secondo lo schema "open collector", che, se necessario, consente di combinare questi segnali provenienti da sorgenti diverse.
Lo schema dell'unità di generazione del segnale RDY è mostrato in fig. 2. La durata dell'impulso viene impostata selezionando il condensatore C1. La necessità di utilizzare questo nodo nella scheda prodotta è meglio verificata sperimentalmente. Se è necessario aumentare il numero di pin per il collegamento di dispositivi esterni, è possibile installare ulteriori chip KR580VV55A sulla scheda di interfaccia. Ognuno di essi ti consentirà di inserire o emettere altri 24 segnali logici. La principale difficoltà che verrà affrontata è come inserire un connettore (o connettori) nel computer con un numero sufficiente di pin per trasportare tutti questi segnali. I pin 5, 8, 9, 27-36, così come i pin di alimentazione (7 e 26) di microcircuiti aggiuntivi KR580VV55A sono collegati in parallelo ai pin corrispondenti del chip DD4. Il decodificatore dell'indirizzo (DD2.1-DD2.5, DD3) è sostituito con un chip PROM 556RT7 o KR556RT18. Gli ingressi dell'indirizzo A2-A9 (pin 6-1, 23,22) di questo microcircuito sono collegati ai circuiti corrispondenti del connettore XP1, l'ingresso A10 (pin 21) è collegato al circuito AEN, i pin 7, 8, 20 sono collegati al filo comune e ai pin 18, 19 - con un'alimentazione di +5 V tramite un resistore da 1 kOhm. Il pin 9 è collegato ai pin 19 di DD1 e 13 di DD2, e il pin 10 è collegato al pin 6 di DD4 (la sua connessione a DD1 e DD2 è interrotta). I pin di sei microcircuiti aggiuntivi KR11VV13A sono collegati ai pin 17, 580-55; quindi, possono essercene fino a sette in totale (incluso DD4). Per risparmiare spazio, al posto della tabella di programmazione del chip PROM del decoder, presentiamo un semplice programma BASIC che stampa questa tabella su una stampante. 10 REM Decodificatore di porte di ingresso/uscita aggiuntive 20 PA1=&H300: REM Indirizzo della porta A DD4 30 PA2=&H304: REM Indirizzo della porta A 1a aggiuntiva. BB55 40 PA3=&H308: indirizzo REM Porta A 2° add. BB55 50 PA4=&H30C: indirizzo REM Porta A 3° add. ВВ55 60 FOR A=0 TO 2047 70 X=&B11111111l 80 IF (A>=PA1) AND (A<=PA1+3) THEN X=&B11111100:GOTO 120 90 IF (A>=PA2) AND (A<=PA2 +3) THEN X=&B11111010 :GOTO 120 100 SE (A>=PA3) AND (A<=PA3+3) THEN X=&B11110110 :GOTO 120 110 SE (A>=PA4) AND (A<=PA4+3 ) THEN X=&B11101110 120 IF (A AND &HF)=0 THEN LPRINT: LPRINT HEX (A) 130 LPRINT" "; ESAGONO(X); 140 SUCCESSIVO 150 LSTAMPA La tabella è progettata per un decoder per quattro microcircuiti KR580BB55A, i cui indirizzi di porta si trovano nell'area 300H-30FH. Avendo apportato ovvie modifiche al programma di calcolo, non è difficile ottenere una tabella per un diverso numero di microcircuiti e altri indirizzi delle loro porte. Tuttavia, quando si scelgono gli indirizzi, è necessario assicurarsi che non siano già utilizzati dal computer. In conclusione, notiamo che i chip ROM della serie K573 non possono essere utilizzati nel decoder per prestazioni insufficienti. Passiamo alle caratteristiche della programmazione per computer. Qualsiasi programma progettato per funzionare con la scheda descritta deve prevedere la configurazione di tutti i microcircuiti KR580VV55A installati su di essa. Senza entrare nei dettagli noti del funzionamento di questi microcircuiti, presentiamo una tabella di parole di controllo per la modalità 0 più comunemente utilizzata. Tabella 1
Uno di questi livelli deve essere scritto nel registro della parola di controllo di ciascun chip KR580BB55A prima di eseguire qualsiasi altra operazione con esso. Ad esempio, un comando (in BASIC) FUORI &H303, &H80 configurerà il microcircuito per l'uscita su tutti i 24 circuiti esterni. L'uscita effettiva può essere eseguita con comandi simili: OUT &H300, &H55: REM Uscita della costante 55H sulla porta A OUT &H301,X: REM Uscita del valore della variabile X sulla porta B OUT&H303,2*N+Z L'ultimo esempio illustra la possibilità di modificare lo stato dei singoli bit della porta C utilizzando speciali parole di controllo. Qui N è il numero del bit della porta C (da 0 a 7) e Z è il valore (0 o 1) da impostare in quel bit. La lettura dei segnali applicati ai pin esterni può essere eseguita con comandi come i seguenti: T=INP(&H302): la variabile REM T è impostata sul valore letto dalla porta C Naturalmente, la porta corrispondente deve essere configurata per l'ingresso. Quando si programma in linguaggio assembly, evitare situazioni in cui i comandi per l'accesso alle porte si susseguono direttamente uno dopo l'altro. In questi casi è necessario inserire tra di loro dei comandi "inattivi". Il circuito stampato del dispositivo descritto è costituito da. lamina bifacciale in fibra di vetro. Le sue dimensioni approssimative sono 112x93 mm. Tra i conduttori stampati +5 V e il filo comune, il più vicino possibile ai terminali di potenza di ciascun microcircuito, è necessario installare condensatori di blocco non indicati nello schema con una capacità di almeno 0.047 μF. La spina XP1 è una serie di contatti lunghi 10 mm e larghi circa 2 mm sul bordo della scheda, inseriti nel connettore di sistema del computer. Poiché i connettori dei PC IBM sono progettati in unità di pollici, i pad devono essere distanziati con passi di 2,54 mm (0,1 pollici). I contatti A1-A31 si trovano sul lato di installazione delle parti e B1-B31 sul lato di saldatura. Se possibile, su queste aree dovrebbe essere applicato uno speciale rivestimento galvanico per garantire un contatto affidabile; in casi estremi, dovrebbero essere stagnati. I circuiti per il collegamento di dispositivi esterni portano anche a un connettore plug-in, posizionandolo sul bordo della scheda rivolto verso il pannello posteriore del computer. Il tipo di connettore non ha importanza, l'importante è che abbia un numero sufficiente di contatti e possa essere posizionato nello spazio assegnatogli dalle sue dimensioni. In questo connettore, si consiglia di alternare contatti di segnale con contatti collegati a un filo comune (circuito 0 V). Invece dei microcircuiti della serie K555, è possibile utilizzare i loro analoghi delle serie K155, K531, K1533. Il bus shaper K555AP6 può essere sostituito da KR580VA86 o due K589AP16. Autore: N. Vasiliev, Mosca; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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