14.Обмен по прерыванию
Система прерываний это комплекс аппаратных и программных средств, которые обеспечивают реализацию этого вида обмена.
Необходимы подпрограммы обмена для каждого устройства, которое может работать в этом режиме.
Для возврата к прерванной программе необходимо сохранить содержимое регистров процессора, для того чтобы можно было вернуться в туже точку что и окончание обработки прерывания.
При наличии большого кол-ва устройства работающих в режиме прерывания, как правило, присутствует возможность в каждый момент времени запрещать прерывание от каких-то устройств. Этот процесс называется маскированием.
Большинство современных микроконтроллеров используют одноуровневую систему прерывания. Это означает что требования поступают на один вход, при этом как правило имеется ещё один вход требования прерывания который имеет приоритет более высокий. На этот вход подключают требование прерывания от каких-то специальных устройств, например от таймера.
При одноуровневой системе прерывания возникает задача идентификации устройства. Задача идентификации устройства, запросившего обслуживание. Эта задача может решаться разными способами.
Последовательный опрос регистров состояния всех устройств, работающих в режиме прерывания осуществляется следующим образом:
После выполнения очередной команды, процессор проверяет наличие требования прерывания. Если сигнал прерывания есть и оно разрешено в процессоре, то он переключается на выполнение подпрограммы обработки прерывания. После сохранения содержимого регистров процессора начинается последовательный процесс регистров состояния всех устройств. Как только обнаруживается готовое к обмену устройство, сразу выполняются действия по его обслуживанию. Завершается подпрограмма обработки прерывания после опроса готовности всех устройств, работающих в этом режиме. Приоритет обслуживания определяется порядком опроса.
Недостатком этого способа является большое время опроса тех устройств, которые опрашиваются последними.
Свободным от этого недостатка является система, использующая вектор прерывания.
При такой системе устройство запросившее обслуживание само идентифицирует себя с помощью вектора прерывания адрес ячейки основной памяти в которой храниться либо первая команда подпрограммы обслуживания прерывания данного устройства либо адрес начала такой подпрограммы. Таким образом процессор, получивший вектор прерывания сразу переключается на выполнение этой подпрограммы.
15.Обобщенная структурная схема микропроцессора
Микропроцессор(МП) – постр. на одной или нескольких БИС, программно-управляемое устройство осуществляет процесс обработки информации и управления им. Решаемая задача определяется реализуемой программой. Структура микропроцессорных систем(МПС) ост. неизменной что определяет её универсальность. МП – это центр.процессорный элемент. МПС(микро ЭВМ) также входят в память и в устройство ввода/вывода. Совокуп. БИС пригод. для совместного применения в составе микро ЭВМ назыв. микропроцессорным комплектором(МПК). Понятие МПК задает наменклат. микросхем с точки зрения возм.-ей их совместного применения. В состав МПК могут входить микросхемы различных серий при условии их совместимости. МПС организуют процесс выполнения заданной программы и самые разные задачи реш. путем выполнения различных команд свойственных данному МП. Почти всегда структура МП является магистрально-модульной. В такой структуре им. гр. магистралей(шин) к кот. подключаются различные модули(блоки), обменивающиеся между собой информацией поочередно в реж. раздельного времени. Шина – совокуп. цепей число кот.определяет разрядность шины.
Типичная 3-х шинная структура:
шины: адреса, данных, управления.
2-х шинная структура:
- совмещ. шина адрес/данные
- шина упарвления
Структура 3-х шинной МПС предст. след.обр.:
Внутр. шина 8-ми разр. адрес/данные явл. мультиплексированной. С пом. шинных формирователей получаем 16-ти разр. шину адреса, а через буфер данных 8-ми разр. шину адреса.
Работает след.обр.:
по линиям АД в начале подается младший байт адреса, для этого служит оред. сигнал по кот.загружаются данные. Для обеспечения высокой стабильности работы генератора исп. кварцовый резонатор, в исходное состояние устанавливается сигналом сброса reset. Выполняя программу МП обрабатывает команду за командой. Команда задает выполняемую операцию и содержит сведения об участвующих в ней операндах. После приема команды происходит расшифр. и выполн., после этого МП получ. необх. данные из памяти или внеш. устройств. По однонаправленной шине адреса МП посылает адреса определенных объектов с которыми будет обмен по двунаправленной ШД. По шине управления(ШУ) идет обмен управляющей информацией. ПЗУ(ROM) хранит инф. кот в процессе эксплуатации не изм. явление энергозависимости и при выключении питания инф. не теряется. ОЗУ(RAM)хранит оперативные данные: изменяемые программы, промежуточные результаты и т. д. Для подключения ЗУ необх. привести их сигналы в форматы слов, скор.передачи к стандарт. виду воспринимаемому данным МП. Это выполняется спец. блоками которые назыв. адаптеры. При необходимости управлять более сложными ВУ исп. контролеры внешних устройств. К таким контролерам относ.:
- прерываний
- прямого доступа в память
О них более подробно напис. в вопросе № 13.
В состав МПС часто вводят программируемые таймеры для проведения операций связи со временем.