Контроллер прямого доступа к памяти КР580ИК57 (КР580ВТ57)

(Отечественный аналог Intel i8257)

Вадим Кудрявцев

Обменом данными в компьютере при классическом его построении заведует процессор. Однако такую задачу, как обмен данными с периферийными устройствами (т. е. при осуществлении связи с внешним миром), стараются по возможности выполнить при помощи специализированных устройств обмена информацией. Это позволяет, с одной стороны, освободить процессор (а заодно и программиста) от выполнения данной задачи, с другой - произвести требуемый обмен данными с большей скоростью, чем это мог бы сделать процессор. Ведь периферийные устройства способны работать со скоростью, сравнимой с быстродействием процессора. К таким устройствам относятся, к примеру, контроллер дисплея или накопители на гибком или жестком магнитных дисках. Все они требуют наличия в системе так называемого контроллера прямого доступа к памяти, позволяющего заменить процессор и организовать более быстрый и прямой обмен данными между памятью и заданным периферийным устройством.

В серии К580 выпускался контроллер алфавитно-цифрового дисплея КР580ИК57. Микросхема представляет собой БИС четырехканального программируемого контроллера прямого доступа к памяти (ПДП). Каждый из четырех каналов адресует область внешней памяти путем инкрементирования выбранного адреса. ПДП имеет приоритетную логику, реализующую запросы от четырех периферийных устройств и производит счет циклов прямого доступа к памяти каждого канала.

Использование БИС ПДП позволяет существенно сократить аппаратные затраты при реализации прямого доступа к памяти.

На рис. 1 приведена структурная схема КР580ИК57, в табл. 1 - назначение выводов.

Рис. 1. Структура микросхемы КР580ИК57

Таблица 1. Назначение выводов

Схема приема запросов СПЗ предназначена для приема и привязки несинхронных сигналов запросов на организацию прямого доступа к памяти от четырех устройств, а также выдачи ответных сигналов подтверждения. Каждый из четырех каналов связан с БИС ПДП отдельными линиями запросов и подтверждения прямого доступа. Выдача ответного сигнала подтверждения для соответствующего канала происходит в зависимости от его приоритета.

Внутреннее запоминающее устройство микросхемы ВЗУ предназначено для хранения начального адреса и числа циклов ПД для каждого канала в 16-разрядных регистрах адреса РгА и циклов РгЦ соответственно. РгА загружается адресом первой ячейки памяти, к которой должно быть обращение. Младшие 14 разрядов РгЦ указывают число циклов ПД (минус один) до конца счета (до появления сигнала КС}. Разряды 14-й и 15-й РгЦ указывают на вид обмена данными при ПД (табл. 2).

В блоке ВЗУ происходит формирование массива адресов инкрементированием текущего адреса. Младший байт адреса А7...А0 помещается в буфер адреса БА, старший байт (А15...А8} - на буфер данных БД. Старший байт адреса должен быть защелкнут во внешнем регистре по сигналу СтрА.

Буфер данных БД представляет собой 8-разрядное устройство, обеспечивающее двунаправленный обмен информацией между БИС и системной шиной данных. Информация, поступающая на БД с системной шины данных, передается в регистр установки режимов либо в ЗУ. С внутренней шины данных на ШД, поступает информация о регистрах адреса, количества циклов, состояния БИС. В течение циклов ПД выдаются старшие восемь разрядов адреса памяти.

Буфер адреса БА предназначен для приема и выдачи адреса памяти либо одного из внутренних регистров схемы. БА разделен на две части. Адресные линии А0...А3 в состоянии программирования указывают номер регистра, инициализированного для обмена. При обслуживании циклов ПД эти линии являются входными и по ним передаются четыре младших разряда адреса памяти.

Адресные линии А4...А7 - всегда выходные. Информация на них соответствует разрядам генерируемого адреса памяти.

Последовательностью операций в течение циклов ПД управляет устройство управления УУ.

Схема выработки сигналов Запись-Чтение СВС осуществляет прием, формирование и выдачу сигналов, обеспечивающих обмен информации между процессором и микросхемой - с одной стороны, и памятью и периферийными устройствами - с другой.

Регистр установки режимов РгР хранит информацию о режимах работы БИС, к которым относятся "Автозагрузка", "Конец счета-стоп", "Удлиненная запись", "Обычная запись", "Циклический сдвиг приоритета" и "Фиксированный приоритет".

РгР обычно загружается после установки РгА и РгЦ и сбрасывается подачей сигнала Уст.

Разряды 0...3 РгР разрешают работу соответствующего канала. Разряды 4...7 обеспечивают соответствующий режим работы БИС. Так, при записи "1" в разряд 4 РгР приоритет каждого канала изменяется.

Обслуженный канал будет иметь самый низкий приоритет. Порядок обслуживания каналов установливается в соответствии с их номерами 0>>1>2>3>0. Если разряд 4 РгР установлен в "0", то каждый канал будет иметь фиксированный приоритет. Так, канал 0 имеет наивысший приоритет, а канал 3 - самый низкий. При записи "1" в разряд 5 РгР устанавливается режим "Удлиненная запись". В этом режиме продолжительность сигналов ЗпП и Зп В/В увеличивается при отсутствии сигнала готовности внешнего устройства. При этом БИС входит в состояние ожидания.

При записи "1" в разряд 6 РгР устанавливается режим "Конец счета - стоп". В этом случае после появления сигнала КС обслуженный канал окажется запрещенным. Если необходимо продолжить обслуживание данного канала, перепрограммируют его разряд разрешения. При "0" в разряде РгР появление сигнала КС не запрещает повторное обслуживание канала.

При "1" в разряде 7 РгР устанавливается режим "Автозагрузка", позволяющий каналу 2 повторно пропустить массив данных или связать ряд массивов без программного вмешательства.

Регистры канала 3 хранят информацию для переустановки регистров канала 2. После передачи первого массива и появления сигнала К.С содержимое регистров канала 3 передается в соответствующие регистры канала 2. Каждый раз, когда в регистрах канала 2 происходит "подмена" данных информацией регистров канала 3, устанавливается разряд "Флаг обновления данных" в регистре состояния каналов.

Регистр состояния каналов РгС указывает номер канала, который достиг конца счета. Кроме того, в РгС входит разряд "Флаг обновления данных", описанный выше.

В процессе функционирования в составе микропроцессорной системы микросхема может находиться в одном из следующих состояний: исходном, программирования, ожидания, обслуживания.

В исходное состояние микросхему переводит внешний сигнал Уст. В этом состоянии маскируются все запросы каналов ПД, а буферы А0...А3 переводятся в состояние приема информации. В состоянии программирования МП имеет доступ к внутренним регистрам выбранного канала в соответствии с табл. 2 и 3.

В состоянии ожидания микросхема находится либо от момента окончания программирования до выдачи сигнала ППД, либо в промежутках между циклами ПД.

После получения от МП сигнала ПЗхв при наличии сигнала запроса микросхема вырабатывает сигнал ППД и переходит в состояние обслуживания, в котором системные шины находятся под управлением БИС ПДП.

Таблица 2. Адресация регистров

Последовательность программирования контроллера

Для начала следует запрограммировать РгА и РгЦ выбранного канала (или выбранных каналов).

Таблица 3. Последовательность записи регистров адреса и циклов

Запись в каждый регистр проводится в два этапа - младший, затем старший байт адреса.

Таблица 4. Вид обмена данными

Разрешить работу контроллера ПДП теперь можно, установив в РгР соответствующий бит разрешения каналов вместе с атрибутами режима работы контроллера.

Таблица 5. Формат регистра режимов

В процессе работы можно контролировать выполнение процесса прямого доступа к памяти посредством периодического чтения РгС.

Таблица 6. Формат регистра статуса

Пример программирования

В одноплатном компьютере "Радио-86РК", описанном в журнале "Радио", контроллер ПДП используется для передачи кодов отображаемых символов из экранной области памяти в контроллер дисплея. Данная задача требует программирования контроллера ПДП с автозагрузкой (табл. 7).

Таблица 7. Пример программирования контроллера ПДП

Все. Теперь контроллер ПДП циклически пересылает область памяти 76D0H-7FF3H в контроллер дисплея, приостанавливая на это время работу процессора.

Отметим, что в таком варианте использования контроллера ПДП не требуется проводить операций чтения. Это использовали разработчики компьютера "Радио-86РК", совместив в адресном пространстве контроллер ПДП (только запись) и ПЗУ (только чтение).