Организация связи микроконтроллера с внешней средой и временем.

Лекция 9.

9.1. Порты ввода/вывода

9.2. Таймеры и процессоры событий

9.3. Модуль прерываний МК

В этой лекции рассказывается о структуре и организации портов вво­да/вывода информации микроконтроллеров, режимах работы тайме­ров и процессоров событий, а также об организации обработки преры­ваний.

Ключевые слова:порт, ввод, вывод, таймер, счетчик, процессор собы­тий, прерывания.

9.1. Порты ввода/вывода

Каждый МК имеет некоторое количество линий ввода/вывода, кото­рые объединены в многоразрядные (чаще 8-разрядные) параллельные пор­ты ввода/вывода. В памяти МК каждому порту ввода/вывода соответству­ет свой адрес регистра данных. Обращение к регистру данных порта ввода/ вывода производится теми же командами, что и обращение к памяти дан­ных. Кроме того, во многих МК отдельные разряды портов могут быть опрошены или установлены командами битового процессора.

В зависимости от реализуемых функций различают следующие типы параллельных портов:

• однонаправленные порты, предназначенные только для ввода или
только для вывода информации;

• двунаправленные порты, направление передачи которых (ввод или
вывод) определяется в процессе инициализации МК;

• порты с альтернативной функцией (мультиплексированные порты).
Отдельные линии этих портов используются совместно со встроенными периферийными устройствами МК, такими как таймеры,
АЦП, контроллеры последовательных интерфейсов;

• порты с программноуправляемой схемотехникой входного/выходного буфера.

Порты выполняют роль устройств временного согласования функционирования МК и объекта управления, которые в общем случае работают асинхронно. Различают три типа алгоритмов обмена информацией между МК и внешним устройством через параллельные порты ввода/вывода:

• режим простого программного ввода/вывода;

• режим ввода/вывода со стробированием;

• режим ввода/вывода с полным набором сигналов подтверждения об­мена.

Типичная схема двунаправленного порта ввода/вывода МК приведена на рис. 9.1.

Рис. 9.1.Типовая схема двунаправленного порта ввода/вывода МК.

Триггер управления разрешает вывод данных на внешний вывод. В со­временных МК, как правило, обеспечивается индивидуальный доступ к триггерам данных и управления, что позволяет использовать каждую ли­нию независимо в режиме ввода или вывода.

Необходимо обратить особое внимание на то, что при вводе данных счи­тывается значение сигнала, поступающее на внешний вывод, а не содер­жимое триггера данных. Если к внешнему выводу МК подключены выходы других устройств, то они могут установить свой уровень выходного сигнала, который и будет считан вместо ожидаемого значения триггера данных.

Другим распространенным вариантом схемотехнической организации порта ввода/вывода является вывод с «открытым истоком», называемый еще «квазидвунаправленным». Такая организация вывода позволяет со­здавать шины с объединением устройств по схеме «монтажное И».