7.4.5.2.3. Основной интерфейс ввода-вывода

В типичной системе на базе МП 80386 ряд исполнителей – УВВ - управляются через тот же самый интерфейс локальной магистрали. Другие УВВ, особенно те, которые могут управлять локальной магистралью, требуют более сложных интерфейсов.

Производительность и гибкость интерфейса локальной магистрали МП 80386 плюс увеличивающаяся доступность программируемой и полузаказной логики делают возможным конструирование заказной логики управления магистралью, которая удовлетворяет требованиям любой конкретной системы. Основной интерфейс ВВ показан на рис. 5.4.

С этим интерфейсом совместимы следующие компоненты:

8041, 8042 Универсальный периферийный интерфейс

8237 Контроллер ПДП (удаленный узел)

8253, 8254 Программируемый интервальный таймер

8255 Программируемый периферийный интерфейс

82 59А Программируемый контроллер прерываний

8272 Контроллер гибкого диска

8274 Мультипротокольный последовательный контроллер

82062, 82064 Контроллер жесткого диска

82258 Улучшенный контроллер ПДП (удаленный узел)

Рис. 5.4. Структурная схема основного интерфейса ввода-вывода.

8-, 16- и 32-разрядный ввод-вывод. Восьмиразрядные УВВ могут быть подключены к любой из четрых 8-разрядных частей шины данных. Если в цикле записи сигналы ВЕЗ# и/или ВЕ2# (старшая часть двойного слова) активны, а сигналы ВЕ1# или ВЕО# не активны, то значение старшей половины шины данных воспроизводится на ее младшей половине. Если адреса лежат в границах одного и того же двойного слова (адреса двух устройств отличаются только значением сигналов ВЕЗ # - ВЕО #), то для формирования сигнала выбора микросхемы нужно декодировать сигналы ВЕЗ # - ВЕО #. Этот сигнал при записи в одно устройство предотвращает от выполнения ошибочной записи в другое. Выбор микросхемы может быть сделан с помощью либо логики ТТЛ, либо селектора адреса на ПЛМ.

Другой метод сопряжения с 8-разрядными периферийными устройствами показан на рис. 5.5. Шина данных в 32 разряда представляет собой объединение 8-разрядных шин данных, тем самым обеспечивается байт-ориентированный прямой доступ к памяти или блочный обмен данными с отображенными в память устройствами ввода-вывода. Поскольку в любой момент времени включается только одна 8-разрядная часть шины данных, то адреса, назначенные подключенным устройствам, могут располагаться рядом.

Для того чтобы избежать лишних циклов магистрали и упростить выбор

Рис. 5.5. Преобразование 32-разрядной магистрали в 8-разрядную.

устройства, 16-разрядным УВВ следует назначать четные адреса. Если адреса расположены на границах соседних слов, то при их декодировании нужно генерировать сигнал BS16# с тем, чтобы МП 80386 выполнял цикл 16-разрядной магистрали. Если же адреса расположены на границах слов, но с пропуском одного слова (т.е. по адресам каждого двойного слова), то цикл BS16# не нужен.

. В этих же целях 32-разрядным УВВ следует назначать адреса, кратные четырем. Сигнал выбора такого 32-разрядного устройства должен быть активизирован сигналами включения всех байтов ВЕЗ # - ВЕО #.

Системы с 14 или менее портами ввода-вывода, которые располагаются в пространстве ввода-вывода или которые требуют более одного активного сигнала выбора, для доступа к УВВ могут использовать линейный выбор. Фиксируемые адресные линии А15-А2 подключаются непосредственно ко входам выбора УВВ.

Фиксация адреса. Фиксаторы - это схемА, которые сохраняют свое содержимое на определенный период времени. Фиксаторы используются для сохранения адреса ввода-вывода в течение магистрального цикла. Вход фиксации микросхемы типа SN 74 х 373 управляется сигналом фиксации адреса ALE, который приходит от логики управления магистралью. Сигнал фиксации становится активным в начале каждого магистрального цикла. Выход микросхем 74 х 373 (ОЕ #) всегда активен.

Селектор адреса. Селектор адреса состоит из двух селекторов 1-из-4, один из которых декодирует адреса памяти, а другой - адреса ввода-вывода. На рис. 5.5 выход селектора адресов памяти для доступа к устройствам ввода-вывода активирует селектор адресов ввода-вывода. Благодаря способу распределения адресов УВВ для формирования правильного сигнала выбора нужны только адресные биты А4 и А5.

Показанный на рис. 5.5 селектор адреса преобразует также адрес МП 80386 в сигналы выбора микросхем. Селектор расположен перед фиксаторами адреса, хотя он может быть расположен и после них. В первом случае достоверность сигнала выбора микросхемы устанавливается как можно раньше, но он должен быть зафиксирован вместе с адресом. Это означает, что количество требуемых фиксато-

ров адреса определяется местом расположения селектора адреса, так же как и количеством адресных битов и сигналами выбора микросхем, требуемых для интерфейса. Сигналы выбора микросхем посылаются в логику управления магистралью, которая устанавливает текущее количество состояний ожидания для устройства, к которому осуществляется доступ.

Приемопередатчики данных. Стандартные 8-разрядные приемопередатчики (рис. 5.5) обеспечивают изоляцию и дополнительную нагрузочную способность для шины данных МП 80386. Они предотвращают конфликт на шине данных, который возникает, если некоторые медленно действующие устройства не удаляют с магистрали считываемые данные после цикла чтения. Если за циклом чтения следует цикл записи, то МП 80386 может занять шину данных до того, как медленно действующее устройство полностью удалит с нее свои данные. Это может привести к конфликту на шине.

Интерфейс с магистралью включает приемопередатчики в количестве, достаточном для сопряжения устройства с максимальным количеством входов или выходов с шиной данных. Например, если максимальная разрядность устройств равна 16 бит и адреса ввода-вывода расположены так, что все устройства подключаются только к младшей половине шины данных, требуются только два 8-разрядных приемопередатчика. Обычно в системе с МП 80386 используется 32-разрядная память, которая требует четырех 8-разрядных приемопередатчиков.

Логика управления магистралью. Логика управления магистралью для основного интерфейса ввода-вывода такая же, как и для интерфейса с памятью. Контроллер магистрали декодирует выходы состояния МП 80386 (W/R #, М/Ю #, D/C #) и активизирует командный сигнал для требуемого магистрального цикла. Контроллер магистрали управляет также входом READY # МП 80386, который завершает каждый цикл магистрали. ПЛМ-2 (ПЛМ управления магистралью) подсчитывает число состояний ожидания и возвращает сигнал готовности READY # в активное состояние после того числа состояний ожидания, которое требуется устройству для осуществления соответствующего доступа.