Для упрощения подключения внешних устройств к шинам микро-ЭВМ применяют программируемые периферийные микропроцессорные БИС разных типов. Внешние устройства разделяют на универсальные, широко используемые в вычислительной технике (например, устройства ввода-вывода для различных носителей информации: перфолент, магнитных лент и дисков, алфавитно-цифровые печатающие устройства и др.), и специализированные, управляемые от микро-ЭВМ. Именно к ним и относится описываемый программатор.

Обмен информацией между микропроцессором и портами происходит по командам ввода или вывода программы по шине данных, к которой ППА подключен через двунаправленные линии D0—D7. Эти линии находятся в высокоимпедансном состоянии при отсутствии сигнала ВМ и одного из сигналов ЧТ или ЗП. При выполнении команд ввода или вывода микропроцессор устанавливает на линиях А0 - А7 шины адресов номер порта. В результате его дешифрации вырабатываются сигналы ВМ, А0 и А1, определяющие, с каким из портов будет происходить обмен (см. табл.1). Направление обмена задают управляющие сигналы, поступающие с шины данных на входы ЗП или ЧТППА в зависимости от того, выполняется ли команда ввода/вывода.

ППА содержит также порт регистра управляющего слова РУС, куда для задания режимов работы каналов по команде вывода предварительно заносится управляющее слово. Формат этого слова представлен в табл. 2. Отметим, что считать информацию из порта РУС нельзя. Возможны три режима (0, 1 и 2) работы каналов ППА.

При вводе из внешних устройств данные не фиксируются в портах, а считываются непосредственно в аккумулятор микропроцессора из соответствующего порта при выполнении команды ввода. Поэтому изменение входных данных в интервалах времени между обращениями микропроцессора к портам никак не отражаются на работе микро-ЭВМ. Обычно режим 0 используют для ввода медленно меняющихся данных или каких-либо постоянных значений. При выводе в этом режиме на линиях каналов можно программно формировать сигналы, соответствующие заданным временным диаграммам. Иными словами, этот режим позволяет программно управлять разнообразными внешними устройствами.

Обратимся к рис.1, на котором показана схема подключения этих блоков к ППА. В нашем примере порты А и В запрограммированы в режиме 1 соответственно на ввод данных с клавиатуры и их вывод из микропроцессора на экран дисплея. Здесь же приведены и временные диаграммы управляющих сигналов. После нажатия на клавишу на линиях канала А появляется код соответствующего знака, а на линии канала С—сигнал строб приема — СТПР_А. По этому сигналу данные с входных линий переписываются в порт А, что подтверждается сигналом подтверждение приема — ПДПР_А, поступающим из ППА в дисплей. и сигнал СТПР_А гасится. ППА при этом формирует сигнал запрос прерывания — ЗППР_А, свидетельствующий о том, что данные в порту А подготовлены для последующего их считывания микропроцессором по команде ввода. Ее выполнение вызывает появление сигнала ЧТ, фронт которого гасит сигнал ЗППР_А, а спад — сигнал ПДПР_А, после чего с клавиатуры дисплея можно вывести новый байт данных на линии канала А.

При выводе на экран дисплея какого-либо символа его код переписывается в порт В по команде вывода, вызывающей одновременно появление сигнала ЗП на входе ППА. По спаду этого сигнала формируется сигнал строб записи — СТЗП_В для дисплея. Этот же сигнал разрешает считывание данных с линий канала В и по нему же вырабатывается сигнал подтверждение записи — ПДЗП_В, спад которого сбрасывает сигнал СТЗП_В и вызывает в ППА возникновение сигнала запрос прерывания — ЗППР_В. Теперь микропроцессор может аписать в буфер ППА код очередного символа для его последующего вывода на экран.

В табл.3 показано назначение линий канала С при разных режимах работы каналов ППА. Свободные от управляющих сигналов линии канала С (в таблице они обозначены В/В) могут быть использованы как линии ввода или вывода данных. Для вывода данных По отдельным линиям канала С используют специальное управляющее слово, записываемое в порт РУС и служащее для индивидуальной установки в 1 или 0 любого разряда порта С (см. табл.4). В зависимости от кода, записанного в разрядах D1- D3, выбирается разряд порта С, значение которого (а следовательно, и сигнала на соответствующей линии) будет изменено при записи этого слова в порт РУС. Если необходимо изменить состояние нескольких линий порта С, то загружают последовательно несколько управляющих слов.

Управляющие сигналы, передаваемые по линиям канала С, фиксируются в соответствующих разрядах порта С (см. табл. 5). Байт. считанный микропроцессором из порта С, отражает текущее состояние ППА и может быть затем программно проанализирован. Одновременно могут быть считаны и данные, вводимые или выводимые по свободным линиям канала С.

На рис.2 представлена программа ввода данных с клавиатуры в аккумулятор микропроцессора и последующего их вывода на экран дисплея. В ней программно проверяется, была ли нажата клавиша на клавиатуре и готов ли дисплей к приему очередного байта. В данном случае последнюю проверку можно было бы и не выполнять, так как заведомо известно, что дисплей будет готов к отображению очередного знака на экране раньше, чем оператор успевает нажать клавишу. Однако в общем случае, например, при выводе данных, подготовленных в памяти (а это весьма быстрый процесс), такая проверка необходима.

Перейдем теперь к рассмотрению модуля программатора ППЗУ К573РФ1. Его принципиальная схема приведена на рис.3. Конструктивно модуль программатора можно выполнить в виде отдельного устройства. Микросхему ППЗУ устанавливают в программатор в специальную панель, которую в радиолюбительских условиях можно изготовить из каких-либо разъемов с плоскими контактами, расположенными с шагом 2,5 мм.

Формирование сигналов на выводах ППЗУ при записи в него информации происходит программно. Для подключения ППЗУ к шинам микро-ЭВМ используем каналы А, В и С ППА в режиме 0. В соответствии со схемой (рис. 3) порты А, В, С и РУС будут иметь соответственно номера 83Н, 82Н, 81Н и 80Н. Постарайтесь выяснить сами, почему это так и чем ограничены допустимое число н номер портов из-за того, что вывод ВМ ППА непосредственно (без дешифратора) подключен к линии ША7 шины адресов. Отметим также, что сигнал СБР перед поступлением на ППА должен быть инвертирован.

По каналу А и линиям КСО и КС1 канала С поступают коды адресов ППЗУ. Линии канала В предназначены для вывода данных при записи их в ППЗУ и для ввода данных в микро-ЭВМ из ППЗУ для контроля. Сигналы линий КС4 и КС5 порта С управляют блоком формирования импульса программирования, собранном на элементах D3, V1, V2. Сигналы с линии КС6 управляют формирователем сигнала ВМ, выполненном на элементе D4.1. Через элемент D4.2 к линии КС7 ППА подключен светодиод V3, зажигающийся во время выполнения цикла программирования.

При программировании ППЗУ на его вход ВМ подают положительное напряжение 12 В. На адресных линиях А0-А9 ППЗУ последовательно устанавливают адреса всех 1024 ячеек микросхемы, а на информационных линиях D0—D7 - соответствующие байты информации. Они считываются из буферного ОЗУ микро ЭВМ, где предварительно должна быть подготовлена исходная информация для программирования ППЗУ. Запись информации в ячейку ППЗУ происходит в момент подачи на его вход ПР программирующего импульса амплитудой 26В и длительностью 0,2...1мс. По окончании цикла программирования на вывод ВМ ППЗУ подают уровень 0 и последовательно считывают и сравнивают содержимое всех ячеек ППЗУ с исходной информацией в буферном ОЗУ. При обнаружении несоответствия цикл программирования повторяют. Как правило, для правильного программирования ППЗУ приходится выполнить несколько таких циклов. Все эти операции выполняются автоматически с помощью описанной ниже программы.

Управляющая программа модуля программатора предполагает наличие в составе микро-ЭВМ процессорного и отладочного модулей, модуля программатора и модуля ОЗУ—ПЗУ, такого же, как и наш. Область памяти с адресами F000H—F3FFH использована как буферная для хранения исходных данных. переписываемых при программировании в ППЗУ. Управляющая программа программатора состоит из нескольких независимых программ, расположенных в следующих областях памяти:

• программа-загрузчик — F400H— F40CH:
• программа просмотра содержимого ОЗУ F40DH—F419H;
• программа вывода содержимого ППЗУ в буферное ОЗУ - F41AH— F43AH;
• программа записи в ППЗУ — F43BH—F4A7H.

Машинные коды всех программ приведены на рис.4.

Прежде всего в память микро-ЭВМ с пульта отладочного модуля в режиме ПДП заносят программу - загрузчик, облегчающую введение других программ и данных в ОЗУ. Запускается программа-загрузчик с начального адреса F400H. В начале работы программы нужно ввести с тумблерного регистра Д0—Д7 пульта младший и старший байты адреса ячейки ОЗУ. начиная с которой будет занесена информация (в данном случае это адрес F000H), а затем — остальные байты, представленные на рис. 4.

Программу чтения содержимого ОЗУ запускают с адреса F40DH. Эта программа считывает набираемые на тумблерном регистре Д0—Д7 младшие и старшие байты адреса первой просматриваемой ячейки ОЗУ, а затем после каждого нажатия на кнопку ВП на светодиодах ШД0—ШД7 отображает содержимое очередной ячейки памяти.

С помощью программы записи происходит собственно процесс программирования ППЗУ, т. е. подготовленные в буферном ОЗУ 1024 байта информации (“копия” содержимого ППЗУ) переписываются в него. При этом необходимо иметь в виду, что процесс программирования ППЗУ сводится к записи нулей в нужные разряды ячеек памяти, так как после стирания информации в ППЗУ (ультрафиолетовыми лучами) во всех его ячейках оказываются записанными единицы. При этом, например, попытка записи байта FFH в какую-либо ячейку ППЗУ не оказывает на нее никакого воздействия. Однако запись байта 00Н ведет к тому, что все разряды этой ячейки обнуляются.

Для того чтобы иметь возможность программировать ППЗУ по частям в несколько приемов (ведь ввести с тумблерного регистра 1024 байта за один “сеанс” непросто), перед тем, как начать записывать в буферное ОЗУ исходную информацию, туда необходимо переписать содержимое ППЗУ. Это можно сделать с помощью программы вывода содержимого ППЗУ в буферное ОЗУ, которую запускают по адресу F41AH. Затем в ячейки буферного ОЗУ, содержащие байты FFH (и только в эти ячейки), мы можем записывать необходимую информацию.

При занесении информации в буферном ОЗУ нужно учитывать, что последовательность байтов, записанная в ячейки с F000H по F3FFH буферного ОЗУ при программировании, перепишется в ячейки ППЗУ с 0000Н по 03FFH соответственно.

Программу записи ППЗУ запускают по адресу F43BH. Время ее работы — несколько десятков секунд. По окончании её работы на светодиодах ШД0— ШД7 пульта отладочного модуля появляется комбинация 00001111 в случае успешного окончания процесса программирования или же 10000001 при невозможности за 16 циклов программирования записать нужную информацию. Причинами неудачи могут быть неполное предварительное стирание ППЗУ, неисправность самого ППЗУ, ошибки в наборе программы в ОЗУ и другие.

Это те же самые программы, что и уже описанные, но расположены в другой области памяти. При этом адреса запуска программы-загрузчика, программ просмотра содержимого ОЗУ, вывода содержимого ППЗУ в буферное ОЗУ, записи в ППЗУ соответственно будут равны FC00H, FC0CH, FC1AH и FC3BH. Тогда, установив вместо D43 (см. рис.2 в статье “Модуль памяти”) нашу БИС ППЗУ с записанной программой, получим достаточно удобное устройство для программирования, которое потребуется нам в дальнейшем.

Г. ЗЕЛЕНКО, В. ПАНОВ, С. ПОПОВ