Параллельные порты предназначены для обмена многоразрядными двоичными данными между микропроцессором и внешними устройствами.
В качестве внешнего устройства может служить любой объект управления или источник информации (различные кнопки, датчики, микросхемы
приемников, синтезаторов частот, дополнительной памяти, исполни-
тельные механизмы, двигатели, реле и т. д.). Иногда в качестве внешнего
устройства может выступать другой компьютер или микропроцессор.
Параллельные порты позволяют согласовывать низкую скорость работы
внешнего устройства и высокую скорость работы системной шины микропроцессора. С точки зрения внешнего устройства порт представляет
собой обычный источник или приемник информации со стандартными
цифровыми логическими уровнями (обычно ТТЛ), а с точки зрения микропроцессора — это ячейка памяти, куда можно записывать данные или
где сама собой появляется информация. В зависимости от направления
передачи данных параллельные порты называются портами ввода, портами вывода или портами ввода-вывода информации.
В качестве простейшего порта вывода может быть использован параллельный регистр, т. к. он позволяет запоминать данные, выводимые микропроцессором, и хранить их до тех пор, пока подается питание. Все это время сигналы с выходов этого параллельного регистра поступают на внешнее устройство. В порт вывода возможна только запись. Структурная схема порта вывода с использованием параллельного регистра приведена на рис. 5.15. Данные с системной шины микропроцессора записываются в параллельный регистр по сигналу «WR». Выходы «Q» регистра
могут быть использованы как источники логических уровней для управления внешними устройствами. Этот регистр называется регистром данных порта вывода.
Структурная схема порта вывода
Для отображения регистра параллельного порта вывода информации
только в одну ячейку памяти адресного пространства микропроцессор-
ного устройства совместно с портом вывода всегда используется дешифратор адреса. Разработка дешифратора адреса и вопросы выбора конкретного адреса для параллельного порта обсуждались ранее при
рассмотрении распределения адресного пространства микропроцессор-
ного устройства.
В качестве порта ввода может быть использована схема с открытым кол-
лектором или с третьим (Z) состоянием. В настоящее время обычно ис-
пользуются схемы с третьим состоянием. Микросхема, объединяющая
несколько таких элементов, называется шинным формирователем. Из
порта ввода возможно только чтение информации. Структурная схема
порта ввода приведена на рис. 5.16. Для построения порта ввода выход
шинного формирователя подключается к внутренней шине данных, а на
его вход подключаются сигналы, которые нужно ввести в микропроцес-
сорную систему. Значение сигнала с внешнего вывода порта передается
на шину данных (считывается) по управляющему сигналу «RD».
Структурная схема порта ввода
Для отображения шинного формирователя порта ввода только в один
адрес в пространстве адресов микропроцессорного устройства совместно
с портом ввода используют дешифратор адреса. Выделяемый им адрес
шинного формирователя порта ввода называют адресом регистра данных порта ввода.
Теперь обратите внимание, что из порта ввода возможно только чтение,
а в порт вывода возможна только запись. Поэтому для портов ввода и
вывода можно отводить один и тот же адрес в адресном пространстве
микропроцессора.
Порты выпускаются в качестве универсальных микросхем, но на заводе,
где производятся эти микросхемы, неизвестно, сколько на самом деле
потребуется линий ввода информации и сколько потребуется линий вы-
вода информации. Количество же выводов у микросхемы ограничено.
Поэтому в одной универсальной микросхеме размещаются и порт ввода,
и порт вывода информации. Настройку линий порта на ввод или вывод
информации предоставляют конечному пользователю. Такие порты называются портами ввода-вывода информации. Структурная схема параллельного порта ввода-вывода приведена на рис. 5.17.
Для подключения портов ввода или портов вывода информации к внешним выводам микросхемы в схеме, приведенной на рис. 5.17, используется коммутатор. Управляет этим коммутатором еще один (внутренний)
параллельный порт вывода, регистр данных которого называется регистром управления параллельного порта ввода-вывода. Регистру управления и регистрам данных порта ввода-вывода обычно назначаются соседние адреса. Следует отметить, что обычно то, что регистр управления
подключается через внутренний параллельный порт, не указывается, и
вся схема, сколько бы в ней ни присутствовало портов, называется пор-
том ввода-вывода.
Структурная схема
параллельного порта ввода-вывода.
В некоторых микропроцессорах для портов ввода-вывода выделяется
отдельное адресное пространство. В этом случае для записи в порт и для
чтения из порта используются отдельные сигналы чтения и записи. Чаще
всего они называются «IOWR#» и «IORD#».
Параллельные порты, предназначенные для обмена данными между
компьютерами, или компьютером и принтером, устроены несколько
иначе. Основным отличием этого вида обмена является большой объем
передаваемых данных: не один или даже несколько байтов информации,
а длинные последовательности байтов, предаваемые через один и тот же
параллельный порт. Дополнительно вводится специальный сигнал синхронизации CLK, который позволяет отличать один байт от другого.
Для формирования такого сигнала можно воспользоваться вторым параллельным портом и получить его программным способом, но обычно
этот сигнал формируется аппаратно из сигнала «WR#» при записи очередного байта в параллельный порт вывода.