Návrat na detail prednášky / Stiahnuť prednášku / Technická Univerzita Košice / Fakulta Elektrotechniky a Informatiky / Počítače a algoritmizácia

prednáška 10 (10_pr.doc)

10. vstupno/výstupný podsystém počítača

Vstupno/výstupný podsystém PC → slúži na vstup resp. výstup údajov. Umožňuje komunikáciu procesora s rôznymi vstupnými a výstupnými (periférnymi) zariadeniami.

Napr.

Vstupné zariadenie je klávesnica;

Výstupné zariadenie → monitor, tlačiareň

Vstupné/výstupné → pevný disk (HDD)

10.1. Pripojenie periférnych zariadení k zbernici PC

● periférnych zariadení (ako aj pamäťových obvodov) môže byť k zbernici PC pripojených niekoľko;

● μP musí byť schopný rozlíšiť s ktorým periférnym zariadením bude pracovať.

HD

Tlačiareň

μP

Data

CS#

RD#

WR#   ADR

Data

CS#

RD#

WR#  ADR

Yc

Y1

Y2

Yk1

Údajová zbernica

Adresná zbernica

Perif 1

Perif n

.

.

.

MEMR

IOR

IOW

MEMW

.   .   .

a)

d)

d)

● Dekóder DEC2 na základe aktuálnej adresy na adresnej zbernici PC určuje, s ktorým adaptérom sa práve pracuje.

Vyberá práve jeden aktívny adaptér (vyznačené čiarkovane na obr. 10.1)

● Vylúčenie konfliktov medzi adaptérmi a PZ a PO je zabezpečené tým, že adaptéry a PZ majú vlastné riadiace signály (ktoré nikdy nie sú aktívne súčasne).

Pozn. Pamäťové obvody používajú na zápis MEMW#  na čítanie – MEMR#

Adaptéry používajú signály IOW# a IOR#.

10.2. Komunikácia procesora s adaptérom PZ

Adaptér → vytvára nevyhnutné rozhranie medzi zbernicou PC a PZ;  nakoľko priame pripojenie PZ na zbernicu PC nie je možné (odlišné napäťové úrovne, spôsob prenosu údajov)

Adaptéry sú obyčajne programovateľné, t.j. μP pred vlastným prenosom údajov vyšle do adaptéra riadiace slová.

Rozhranie → je štandardizované, čo umožňuje k PC pripojiť PZ od ľubovoľného výrobcu, kt. toto rozhranie rešpektuje.

Neštandardné rozhranie sa vytvára pri použití PC na špeciálne aplikácie napr. na riadenie technologických procesov.

Komunikácia procesora s adaptérom na najnižšej úrovni

● Čítanie z adaptéra → μP musí vyslať na adresnú zbernicu adresu adaptéra, z ktorého chce načítať informáciu.

→ μP musí nastaviť aktívnu úroveň signálu pre čítanie IOR# (musí trvať dostatočne dlhý čas)

→ po istom čase (DOBA PRÍSTUPU) adaptér vyšle na údajovú zbernicu platnú informáciu.

● Zápis do adaptéra → μP musí vyslať na adresnú zb. adresu adaptéra, do kt. chce zapísať a na údajovú zb. vyslať platné údaje.

→ μP nastaví do aktívnej úrovne signál pre zápis IOW#

10.3. Štandardné rozhrania na pripojenie PZ

● Pre štandardné rozhranie sú definované použité napäťové úrovne, konektory, spôsob prenosu, protokoly

Ďalej sa budeme zaoberať dvoma typickými štandardnými rozhraniami:

1. Paralelným rozhraním – CENTRONIX
2. Sériovým rozhraním – RS232

10.3.1. Paralelné rozhranie ~ CENTRONIX

● Rozhranie CENTRONIX je štandardné paralelné rozhranie. Šírka prenášaných údajov je 8 bitov.

● Okrem prenosu údajov medzi vysielačom (adaptér) a prijímačom (PZ) sa pri komunikácii používajú riadiace signály → slúžia na vzájomnú synchronizáciu vysielača a prijímača

Rozhranie CENTRONIX sa typicky používa na pripojenie tlačiarní.

● Vyhotovenie paralelného portu (LPT port) je 25 vývodové (na PC je konektor – samica)

● LPT port je obojsmerný (prepojenie PC medzi sebou, pripojenie modemu k PC, tlačiarne)

Aký typ portu je priamo podriadený čipu SuperIO sa volí v systémových nastaveniach (program SETUP) v PC je štandardne 1 port LPT.

10.3.2. Sériové rozhranie ~ RS232

● Rozhranie RS232 je štandardné sériové rozhranie.

● Údaje medzi vysielačom a prijímačom sa prenášajú v sériovom tvare ako postupnosť bitov po jedinom vodiči. (dvojlinka).

● Pretože po zbernici PC sa údaje prenášajú v paralelnom tvare, adaptér musí realizovať pri vysielaní z PC prevod údajov z paralelného na sériový tvar a pri príjme prevod údajov zo sériového na paralelný tvar. Na synchronizáciu vysielača a prijímača použijeme riadiace signály.

● Sériové rozhranie ~ seriový port predstavuje asynchrónny typ komunikácie.

→ Začiatok prenosu identifikuje START BIT → nasleduje prenos informácie – 8bitov -2stop bity.

● Ku sériovému portu sa pripájajú → myš, modem, modem (25- pinové vyhotovenie)

                                9-vývodový                na PC

● V PC sú 2 sériové porty                                je konektor

(UART) Universal                25-vývodový                s kolíkami

Asynchronous receiver transmiter

10.3.3. USB port (Universal Serial Bus)

-jedná sa o sériový port, s vyššou prenosovou rýchlosťou a s možnosťou pripojenia viacerých zariadení naraz. Ide o moderný typ portu zavedený v posledných rokoch, (pripojenie scannerov, digitálnych fotoaparátov, digitálnych kamier, externých fax/modemov), myš, klávesnica, tlačiareň

● rozhranie je skonštruované pre pripájanie a odpájanie periférií počas práce PC, bez nutnosti reštartu.

10.3.4. PS/2 – port (miniDin)

→ bol pôvodne navrhnutý pre PC/2 (IBM) → je to jednoduchý port (myš, klávesnica) → postupne je nahrádzaný USB rozhraním.

Ďalšie porty:

● infračervený port – IrDA – obojsmerný sériový port

● sieťová karta – ak chceme PC pripojiť do siete

● game port – karta na pripojenie joystika (pákový ovládač) → 15-vývodové dierky na PC

10.4. Spojenie PC s technologickým prostredím

● v prípade, že sa PC používa na riadiacu aplikáciu → je priamo spojený s technologickým prostredím

● výstupné PZ sú akčné členy (Actua tors),

● vstupné PZ sú SENZORY (SENZORS).

● prostredníctvom akčných členov počítač vstupuje do prostredia,

● prostredníctvom senzorov načítava stavové informácie z prostredia.

Záver: Ak PC obsahuje akčné členy spolu so senzormi, je možné vykonávať riadenie so spätnou väzbou, ktoré sa vyznačuje tým, že PC môže na základe stavovej informácie sledovať výsledok svojho riadiaceho zásahu a korigovať ho na základe rôznych algoritmov riadenia (DDC – Direct Digital Control).