28/09/2012. Interfaz con Dispositivos de Salida. Interfaz con Dispositivos de Entrada. Port Mapped. Memory mapped. Interfaz con Dispositivos I/O

Transcripción

1 Interfaz con Dispositivos I/O Interfaz con Dispositivos de Salida y Salida Unidad 4, Segunda Parte Port Mapped Memory mapped 1 2 Ejecución de la Instrucción OUT Ejecución de la instrucción OUT Dirección de Código de Maquina Mnemónico 2050H D3 OUT (07H),A 2051H 07 El Z80 pone la dirección en el puerto de salida 07H en la parte baja del bus de direcciones (A7-A0) En el segundo ciclo de maquina T2, las señales IORQ y WR son activadas para indicar que se requiere de una operación de salida Un ciclo de espera es automáticamente insertado, no importando el estado de la señal WAIT Durante el ultimo ciclo IORQ y WR se desactivan. 3 4 Interfaz con Dispositivos de Salida La interfaz con dispositivos de salida debe ser capaz de Decodificar la parte baja del bus de direcciones para generar un pulso único correspondiente al puerto de salida Combinar la señal de decodificador con la señal WR para general el pulso de selección del dispositivo de I/O Usar un latch que nos permitirá tener acceso o negar acceso al dispositivo de I/O La señal de selección del dispositivo debe ser activa en alto debido al uso de latches Interfaz con Dispositivo de Salida 5 6 1

2 7475 Latch Tiene 4 latches biestables controlados por la señal de habilitación activa en alto E 1-2 habilita los primeros dos latches, mientras que E3-4 habilita los dos restantes Cuando E esta en alto, la entrada se vera reflejada en Q Cuando E hace la transición a bajo, el dato es conservado en las salidas Q 74LS373 El 74LS373 es un latch octal que incluye buffers triestado. El latch y el buffer son controlados independientemente por el Latch Enable (LE) y el Output Enable (OE) La ventaja de usar un latch octal es que contiene 8 latches en el paquete. Además, cuando el buffer no es habilitado permanece en alta impedancia, por lo tanto disminuye la carga en el bus 7 8 Interfaz con LEDs Ejemplo Se requiere hacer la interfaz con LEDs conectados al puerto 07H. Por lo cual la señal de selección del puerto debe ser activada cuando la dirección en la parte baja (A7-A0) es igual a La señal de habilitación al latch debe ser generada por la señal de selección del puerto mas la señal de IOREQ y WR Interfaz con LEDs 9 10 Interfaz con LED de 7 Segmentos Interfaz con LED de 7 Segmentos

3 Ejecución de la Instrucción IN Dirección de Código de Maquina Mnemónico 2065H DB IN A,(84H) 2066H 84 El Z80 pone la dirección en el puerto de salida 84H en la parte baja del bus de direcciones (A7-A0) En el segundo ciclo de maquina T2, las señales IORQ y RD son activadas para indicar que se requiere de una operación de entrada Un ciclo de espera es automáticamente insertado, no importando el estado de la señal WAIT Durante el ultimo ciclo IORQ y RD se desactivan. Ejecución de la instrucción IN La interfaz con dispositivos de entrada debe ser capaz de Decodificar la parte baja del bus de direcciones para generar un pulso único correspondiente al puerto de entrada Combinar la señal de decodificador con la señal RD para general el pulso de selección del dispositivo de I/O Usar un latch que nos permitirá tener acceso o negar acceso al dispositivo de I/O La señal de selección del dispositivo debe ser activa en bajo debido al uso de latches Interfaz con Conmutadores de Entrada Interfaz con un Dispositivo de Entrada A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Numero de Puerto H 0 1 8CH H 1 1 9CH

4 Probando la Interfaz RUTINA DE DIAGNOSTICO Lazo se ejecuta cada 14µs si el Z80 trabaja a 2MHz START: LD A,97H ; Carga 97H en el acumulador OUT (07H),A JP START Instrucciones Bytes T-States LD A,97H 2 7 (4,3) OUT (07H),A 3 11 (4,3,4) JP START 3 10 (4,3,3) ; Escribe al puerto 07H ; Salta de regreso a START Ciclos de Maquina M1 M2 M3 Escritura I/O Acceso a Dispositivos I/O Dispositivos de Entrada y Salida Port Mapped I/O Memory Mapped I/O IN OUT LD 19 Acceso a Dispositivos I/O Port Mapped El espacio de direccionamiento 64K es usado completamente para memoria Se utilizan las instrucciones especificas para dispositivos (IN,OUT) por lo que el código es mas fácil de leer Solo un método de direccionamiento es disponible que es el modo directo y la transferencia se hace solo con el acumulador Memory Mapped El espacio de direccionamiento de la memoria debe ser compartido con los dispositivos de I/O Se utiliza la instrucción LD para las operaciones por lo que los comentarios deben especificar que esa es una operación de Entrada y Salida Todos los métodos de direccionamiento están disponibles para dispositivos de I/O Ejecución de la Instrucción LD Dirección de Código de Maquina Mnemónico 2050H 32 LD (8000H),A 2051H H 80 La instrucción LD tiene 4 ciclos de maquina, los primeros 3 ciclos de maquina se encargan de obtener la instrucción. El ultimo ciclo de maquina realiza la escritura en forma similar a la instrucción OUT En el segundo ciclo de maquina T4, la dirección 8000H es puesta en el bus de dirección y las señales MREQ y WR son activadas para indicar que se requiere escribir en memoria 22 Ejecución de la instrucción LD Memory Mapped I/O Los pasos para seleccionar y transferir la información requiere de pasos similares a los requeridos en el modo de periféricos mapeados: Decodificar el bus de direcciones A15-A0 Combinar las señales MREQ y WR. Utilizar la decodificación de las direcciones combinadas con estas señales para general MSEL Usar la señal MSEL para habilitar el puerto de salida LD A,(16-bits) se usa para leer datos de un puerto de entrada y la interfaz será similar solo que se usara la señal RD en lugar de WR

5 Memory Mapped I/O Ejemplo Considere un sistema de control para: Aire acondicionado Calentador Cafetera Radio 4 Luces Todos los aparatos se encuentran conectados a un sistema basado en microprocesador y son manejados por un conjunto de switches conectados al puerto de entrada del microprocesador Ejemplo Señales de Control y Dirección RD WR MREQ Señal de Control Salida MEMWR O MEMRD O2 Entradas del Decodificador 1 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A FF FF Líneas de Habilitación Decodificado 1 Líneas de Habilitación Decodificado 2 8-input NAND Programa Ejemplo 29 del Puerto de Entrada READ: LD A,(86FFH) ; Lee los conmutadores CPL ; Complementa la lectura de los switches LD (82FFH),A ; Enciende o apaga los dispositivos de salida JP READ ; Regresa a leer nuevamente del Puerto de Entrada Probando la Interfaz RUTINA DE DIAGNOSTICO 30 Lazo se ejecuta cada 15µs si el Z80 trabaja a 2MHz START: LD A,97H ; Carga 97H en el acumulador LD (82FFH),A JP START Instrucciones Bytes T-States LD A,97H 2 7 (4,3) LD (82FFH),A 3 JP START 3 10 (4,3,3) ; Escribe al puerto 82FFH ; Salta de regreso a START Ciclos de Maquina M1 M2 M3 M4 13(4,3,3,3) Escritura puerto 5

6 Ejemplo El sistema debe desempeñar las siguientes funciones Si la temperatura alcanza los 35 C, Entonces el ventilador debe ser encendido para enfriar el ambiente De lo contrario, permanece sin cambio El comparador deberá ser conectado al sensor de temperatura y al latch que identifica el puerto de entrada El motor DC será conectado al transistor NPN Darlington y este será controlado por el latch que identifica al puerto de salida 31 Interfaz con Sensores y Motores La interfaz con dispositivos analógicos es similar a la interfaz con dispositivos binario Identificar el dispositivo por medio de una dirección Habilitar el intercambio de datos por medio de las señales de control Sin embargo, debemos detectar y convertir la señal analógica al formato binario y viceversa Las señales analógicas se manejan de dos maneras Detectar cuando la señal alcanza un valor predeterminado (Comparador) Convertir la señal a un formato binario proporcional a su magnitud (Convertidor Analógico Digital) 32 Sensor de Temperatura y Comparador LM135 es un sensor de temperatura con las siguientes características Su voltaje de salida cambia 10mV/C Su rango de operación es de -55 a 150 C El voltaje típico de salida a 25 C es 2.98V Su voltaje de salid a 37 C es 3.1 V LM311 es un comparador de voltaje que opera con un voltaje de alimentación de +5V LM311 compara dos voltajes y si la diferencia entre los voltajes es menor o igual a -10mV su salida es alrededor de 0.75 V De otra manera su salida es cercana al voltaje de alimentación, alrededor de + 4.5V 33 Motor La salida del microprocesador no es capaz de manejar el motor DC Por lo cual, se emplea un transistor NPN Darlington para que nos provea la potencia necesaria para activar el motor 34 Dirección y Programa A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A H Entrada H Salida Líneas de Habilitación 3-input NAND Entradas del Decodificador START: IN A,(41H) ; Lee la salida del comparador AND 01H ; Guarda D0 y elimina el resto OUT (40H),A ; Enciende o apaga el motor JP START ; Regresa a leer nuevamente

7 Ejercicio Rediseña la siguiente interfaz para usar port mapped. Considera que el puerto de entrada es 1AH y el de salida es 1CH Solución