LUCRAREA NR. 6

Interfaţa paralelă

1. Obiectivul lucrării

În cadrul acestei lucrări se urmăreşte prezentarea interfeţei paralele şi a circuitului specializat programabil Z80 PIO, precum şi modul de implementare a unui protocol CENTRONIX între un sistem cu microprocesorul Z80 şi o imprimantă cu ace.

2. Considerente teoretice

Prin interfaţa paralelă se înţelege totalitatea circuitelor electronice şi a programelor necesare pentru a realiza transfer de informaţii simultan pe mai multe linii. Informaţiile ce se transferă sunt însoţite întotdeauna de cel puţin un semnal de control şi comandă. Există întotdeauna şi un răspuns din partea perifericului cu care se desfăşoară comunicaţia.

2.1 Circuitul Z80 PIO

Există circuite programabile specializate cu ajutorul cărora se poate implementa în mod destul de simplu o interfaţă paralelă. Un astfel de circuit este Z80 PIO. Z80 PIO are două canale bidirecţionale independente A şi B, care dispun fiecare de opt linii de date bidirecţionale şi două linii de conversaţie, care controlează transferul de date.

2.1.1 Moduri de funcţionare

Circuitul Z80 PIO poate funcţiona în patru moduri:

1. Modul 0 (ieşire pe octet): - oricare dintre porturile A sau B poate fi programat pentru o ieşire de date, ambele porturi având registre de ieşire adresate individual de CPU şi în care data poate fi înscrisă în orice moment. Portul căruia i s-a cerut acest mod de lucru va activa linia RDY proprie atunci când a fost încărcat de procesor cu o constantă, comunicând perifericului că pe liniile de date informaţia este validă. Perifericul răspunde cu linia STB indicând că a preluat datele.
2. Modul 1 (intrare pe octet): - porturile A sau B iau configuraţia de intrare. Fiecare are un registru de intrare direct adresabil de către CPU. În momentul în care procesorul a preluat datele de la port, acesta activează linia RDY cerând date de la periferic. Perifericul plasează datele şi le încarcă în registrul de intrare al lui Z80 PIO cu linia STB.
3. Modul 2 (intrare/ieşire pe octet): - este valabil doar pentru portul A, şi va utiliza semnalele de conversaţie ale ambelor porturi. În acest caz portul B poate fi programat în modul 3. Ieşirea portului A programat în acest mod este asemănătoare celei din modul 0, dar data apare la portul A doar când ASTB este “0”. Intrarea este similară celei din modul 1, dar se utilizează semnalele de conversaţie şi întrerupere ale portului B.
4. Modul 3 (pe bit): - pot fi folosite ambele porturi, biţii individuali ai lor fiind definiţi fie ca ieşiri fie ca intrări. Semnalele RDY şi STB nu sunt utilizate.

2.1.2 Structura internă

Circuitul Z80 PIO conţine o interfaţă pentru magistrala unităţii centrale, o parte logică internă de control, logica de intrare/ieşire pentru portul A şi pentru portul B şi logica de control a întreruperilor (figura 6.1).

Fiecare port are registre de intrare şi de ieşire şi o logică de control a conversaţiei. Transferurile de date între dispozitivul periferic şi CPU utilizează registrele de intrare şi de ieşire a datelor. Logica de conversaţie asociată fiecărui port controlează transferul de date prin registrul de intrare sau de ieşire.

2.1.3 Terminalele circuitului

A_0-7 – magistrala bidirecţională cu trei stări a portului A;

ARDY – ieşire RDY a portului A;

/ASTB – intrarea STB a portului A;

B_0-7 – magistrala bidirecţională cu trei stări a portului B;

BRDY – ieşire RDY a portului B;

/BSTB – intrarea STB a portului B;

B/ /A – intrare de selecţie care defineşte portul făcut accesibil în timpul unui transfer de date între unitatea centrală şi circuitul PIO; un “0” pe această linie selectează portul A, iar “1” selectează portul B;

C/ /D – intrare de selecţie care defineşte tipul datei ce se transferă între unitatea centrală şi PIO; un “1” în timpul unei scrieri face ca informaţia de pe magistrala de date să fie interpretată ca o comandă pentru portul selectat de linia B/ /A; un “0” arată că pe magistrala de date se transferă date între CPU şi PIO;

/CE – intrare de validare a circuitului PIO;

CLK – intrare de tact;

Tabelul 6.1

D_0-7 – magistrala de date utilizată pentru transferul de date şi comenzi între CPU şi PIO;

IEI – intrare de validare a întreruperilor;

IEO – ieşire de validare a întreruperilor;

/INT – ieşire pentru cerere de întrerupere;

/IORQ – cerere de intrare/ ieşire, activat de CPU şi este folosit la selecţia circuitului;

/M1 – intrare care indică primul ciclu maşină; provine de la CPU şi este utilizat la controlul unor operaţii interne;

/RD – intrare care indică o operaţie de citire.

2.1.3 Programarea circuitului

Fiecare canal din Z80 PIO are asociat câte un port de comandă şi unul de date. Distincţia între ele se face prin linia C//D.

Cuvântul de comandă:

2.2 Protocolul CENTRONIX

Acest protocol permite comunicarea cu o imprimantă prin intermediul unei interfeţe paralele.

t₁ = min 500ns; t₂ = min 500ns; t₃ = min 500ns

Semnalul /STB validează datele plasate pe magistrala de date. Este semnal de intrare pentru imprimantă. Semnalul BUSY este de ieşire. Prin intermediul lui imprimanta indică faptul că este ocupată şi nu poate recepţiona date.

3. Mersul lucrării

Să se realizeze tipărirea la imprimantă a unui şir de caractere (v. Anexa 3.). Pentru comunicaţia dintre sistem şi imprimantă este folosit protocolul CENTRONIX. Se va realiza o rutină de afişare a unui caracter, rutină ce va fi apelată din cadrul programului principal. Se vor vizoaliza liniile de comunicaţie cu ajutorul osciloscopului.

Obs. Imprimanta va tipări textul primit doar la umplerea tamponului sau la primirea unei secvenţe <CR><LF>.