Програмований контролер переривань (ПКП) - мікросхема KP580BH59

Мікросхема KP580BH59 — програмований контролер переривань (ПКП), обслуговує до восьми запитів на переривання мікропроцесора, що поступають від зовнішніх пристроїв.

Мікросхема дозволяє скоротити засоби програмного забезпечення і реальні витрати часу при виконанні переривань в системах з пріоритетами багатьох рівнів. Алгоритм завдання пріоритету встановлюється програмним шляхом. Пріоритети, закріплені за зовнішніми пристроями, можуть бути змінені в процесі виконання програм.

В мікросхемі передбачена можливість розширення числа обслуговуваних запитів до 64 шляхом каскадного з'єднання мікросхем ПКП.

Умовне графічне позначення мікросхеми приведено на рис. 3.35,призначення виводів в табл.3.36.

Регістр запитів переривання (РЗПР) призначений для запису і зберігання запитів переривань (IRQ).

Запис у відповідний розряд РЗПР відбувається при зміні на відповідному вході мікросхеми напруги від низького рівня до високого. IRQ7—IRQO — індивідуальні асинхронні входи. Напруга високого рівня повинна утримуватися до отримання першого імпульсу (-INTA). Розряд РЗПР, відповідний обслуговуваному запиту, під час надходження другого імпульсу (-INTA) повертається в початковий стан. Вміст РЗПР може бути прочитано на шину даних. Регістр обслужених запитів (РОЗПР) призначений для зберігання сигналів, що поступають з виходів схеми маскування запитів переривання відповідного сигналу запиту, обслуговуваного в даний момент. Відповідний розряд РОЗПР встановлюється в 1 після надходження другого імпульсу (-INTA) (одночасно відповідний розряд РЗПР встановлюється в початковий стан). Цей розряд зберігає свій стан до отримання команди «Кінець переривання» мікросхемою ПКП. Вміст РОЗПР може бути прочитано на шину даних.

Схема маскування запитів переривання і аналізу їх по пріоритету (МЗПР) пов'язана з РЗПР, РОЗПР. Схема маскування дозволяє або забороняє проходження сигналів з виходу РЗПР на входи схеми аналізу по рівню пріоритету. Код маски записується в мікросхему за допомогою команди CKOl і зберігається там до запису нового коду або до установки мікросхеми в початковий стан. Сигнали, що пройшли через схему маскування, аналізуються по рівню пріоритету. Запити з більш високим пріоритетом, занесені в РОЗПР у міру їх обслуговування, забороняють проходження через МЗПР рівних або низьких по рівню пріоритету запитів. Для дозволу проходження цих запитів необхідно подати на мікросхему команду «Кінець переривання» або команду спеціального маскування (CKO3).

На вхід логічної схеми читання (запису) ЛЧТ/ЗП подаються сигнали АТ, (-WR) і (-RD). Поєднання цих сигналів дозволяють записати команди в різні регістри мікросхеми, а також прочитати вміст регістрів ПКП на шину даних.

Напруга низького рівня на вході (-WR) мікросхеми дозволяє записувати управляючі слова команд ініціалізації (СКІ) і слова команд операцій (CKO) в мікросхему ПКП.

Напруга низького рівня на вході (-RD) мікросхеми ПКП дозволяє прочитати вміст РЗПР, РОЗПР або двійково-десятковий код запиту переривання на шину даних.

Пристрій управління (ПК) призначений для видачі сигналу INT після надходження одного або декількох запитів на виходи IRQ7—lRQ0. Воно видає також управляючі сигнали для формування команди CALL, причому характер роботи ПК в процесі вироблення команди CALL розрізнений при різних включеннях мікросхеми ПКП. Так, якщо мікросхема ПКП тільки одна, ПК видає управляючі сигнали, що дозволяють видачу всіх трьох байтів команди CALL. При використовуванні декількох мікросхем ПКП ця команда формується таким чином. Перший байт команди CALL (код команди) виробляється ведучим ПКП. Другий і третій байти формуються тією мікросхемою, яка викликає переривання.

В ПКП передбачена можливість розширення числа входів обслуговуваних запитів до 64 шляхом каскадного з'єднання деяких мікросхем ПКП в системі (мал. З.37) за допомогою буферної схеми каскадування. В цьому випадку один ПКП включається як ведуча мікросхема (на вході MS/SV напруга високого рівня), а інші — як ведені (на вході MS/SV напруга низького рівня), причому кожній веденій мікросхемі привласнюється номер, який встановлюється програмним шляхом перед початком роботи.

Двійково-десятковий код номера веденої мікросхеми видається ведучою мікросхемою на шину CAS2—CAS0 по наростанню першого імпульсу (-INTA) і зберігається до появи наростання третього імпульсу (-INTA).

Буферна схема шини даних (БД) — 8-розрядна двонаправлена з трьома станами, сполучає мікросхему з системною шиною даних за допомогою виводів D7—DO. При програмуванні ПКП через БД в мікросхему записуються управляючі слова, а на системну шину даних прочитується вміст РЗПР, РОЗПР і двійково-десятковий код запиту, що виробив сигнал ІNT.

В режимі переривання за запитом в процесі підтвердження (надходження трьох імпульсів (-INTA)) через БД в системну шину даних видається трьохбайтова команда CALL. В іншому випадку вихід БД знаходиться у високоомному стані.

При здійсненні передачі даних з перериванням програми звичайно реалізується така послідовність дій:

l периферійний пристрій запрошує переривання;

l після закінчення виконання поточної команди процесором останній видає сигнал підтвердження переривання;

l запам'ятовується вміст лічильника команд і здійснюється перехід за адресою підпрограми обслуговування переривання;

l запам'ятовується при необхідності вміст внутрішніх регістрів (робочих і регістрів стану) і виконується передача даних під управлінням спеціальної програми (підпрограми);

l після виконання підпрограми здійснюється повернення до продовження виконання перерваної програми.

В мікропроцесорній системі можуть використовуватися два методи реалізації приведеної послідовності дій: переривання з опитом і переривання по вектору. В першому випадку здійснюється опит кожного периферійного пристрою, поки не виявиться той, який запрошує переривання. Далі здійснюється перехід на відповідну підпрограму обслуговування переривання, яка і виконує обмін даними. При цьому методі пріоритет пристрою визначається його місцем в послідовності опиту. На відміну від даного методу у разі переривання по вектору при отриманні запиту від пристрою управління передається безпосередньо на відповідну програму обслуговування, тобто пристрій розпізнається відразу ж після надходження сигналу підтвердження переривання.

Мікросхема ПКП KP580BH59 реалізує обидва методи переривання програм шляхом програмної установки у відповідний режим роботи, причому режим роботи, відповідний методу переривання з опитом, називається обслуговуванням за наслідками опиту, а метод переривання по вектору — обслуговуванням за запитом.

В режимі обслуговування по запиту ПКП, одержуючи запити від периферійних пристроів, запам'ятовує їх, виділяє запит з вищим рівнем пріоритету, порівнює його пo рівню пріоритету з опрацьованими запитами, зареєстрованими в РОЗПР, і, якщо рівень пріоритету виділеного запиту виявляється вище, ніж в зареєстрованих, видає сигнал INT для мікропроцесора. Після отримання збоку мікропроцесора сигналу підтвердження переривання (-INTA) ПКП виробляє вектор переривання, тобто. початкова адреса підпрограми обслуговування того пристрою, який викликав видачу ІNT. Це здійснюється шляхом посилки в мікропроцесор трьохбайтової команди CALL. Відбувається це таким чином. При отриманні сигналу (-INTA) KP580BH59 посилає кодову комбінацію 11001101 на 8-розрядну шину даних (тобто код команди CALL в мікропроцесорному комплекті серії KP580). Цей код команди CALL ініціює ще два сигнали (-INTA), які повинні поступити на ПКП з боку процесора. Останні два сигнали ІNTA дозволяють мікросхемі KP580BH59 послати сформовану адресу підпрограми на шину даних: спочатку молодші вісім розрядів адреси, а потім старші вісім розрядів адреси. Так завершується видача трьохбайтової команди CALL на шину даних системи.

Шляхом з'єднання аналогічних мікросхем за допомогою спеціальної шини CAS2—CAS0 можна збільшити число обслуговуваних запитів до 64. При цьому в залежності від подачі відповідних сигналів на виводи MS/SV мікросхем одна з них виступає як ведуча, а інші — як ведені. Заздалегідь кожній веденій мікросхемі привласнюється її номер (шляхом запису в неї відповідного командного слова), який повинен бути рівний номеру входу /RQ мікросхеми, що веде, з яким сполучений вивід INT веденої мікросхеми.

Якщо сигнал INT, що поступив на процесор, вироблений сигналом IRQ мікросхеми що веде, то формування трьохбайтової команди CALL здійснюється цією ж мікросхемою. Якщо ж переривання процесора походить від сигналу ІRQ веденої мікросхеми, то формування команди CALL відбувається таким чином. Під час надходження першого сигналу (-INTA) мікросхема, що веде, видає на шину даних код команди CALL, а на шину CAS2—CASO — код номера веденої мікросхеми. Тому з приходом інших сигналів (-INTA) код адреси підпрограми обслуговування виробляється на шину даних тією веденою мікросхемою, запрограмований номер якої співпав з кодом на шині CAS2—CAS0. Одержуючи запити від периферійних пристроїв, ПКП визначає, яке з них володіє найвищим пріоритетом. При цьому рівні пріоритетів входів ІRQ7—IRQ0 мікросхеми наперед задані і знаходяться завжди в строго певному співвідношенні один з одним. Щонайвищим рівнем пріоритету володіє вхід IRQ0 пріоритетного кільця, з найнижчим — вхід IRQ7, званий дном пріоритетного кільця. Таким чином, задаючи положення дна, можна однозначно визначити рівень пріоритету кожного входу мікросхеми.

Після вироблення сигналу INT і отримання послідовності сигналів (-INTA) блокується обслуговування всіх запитів, що мають однаковий або більш нижчий в порівнянні з обслуженим рівень пріоритету. Заборонити обслуговування запитів можна застосуванням маскування, що дозволяє заблокувати будь-який з входів мікросхеми, на який поступає сигнал IRQ. З другого боку, усунути блокуючий вплив обслуженого запиту на обслуговування інших запитів можна, використовуючи спеціальне маскування. Це досягається також шляхом запису в мікросхему ПКП слова команди кінця переривання.

При обслуговуванні переривань по опиту мікропроцесор блокує свій вхід ІNT, оскільки ініціатором обслуговування є він сам. В цьому випадку по кожному сигналу (-RD), що поступає після подачі команди «Обслуговування за наслідками опиту», за наявності запитів прочитується код номера запиту, що має щонайвищий в даний момент рівень пріоритету.

Установка мікросхеми в початковий стан і установка алгоритму обслуговування переривань здійснюється за допомогою двох типів слів команд, записуваних в ПКП: СКІ і CKO.

Мікросхема може виконувати наступний набір операцій:

1. Операція маскування: індивідуальне маскування запитів; спеціальне маскування.

2. Операції установки статусу рівнів пріоритету: по установці початкового стану; по запиту, що обслужився; по вказівці.

3. Операції кінця переривань: звичайний кінець переривання; спеціальний кінець переривання.

4. Операція читання: читання регістра запитів; читання регістра обслужених запитів; читання регістра маски.

В процесі роботи мікросхем можна виділити наступні основні режими:

l програмування (запис слів команд, читання інформації в регістрах):

l обслуговування за запитом;

l обслуговування за наслідками опиту.

В режим запису слів команд мікросхема переходить при CS = 0 і (-WR) = 0, а в режим читання інформації — при CS = 0 і (-RD) = 0.

Мікросхема може знаходитися в одному з наступних станів: програмування; обслуговування за запитом; обслуговування за наслідками опиту.

Таблиця Код команди СКІ

слова команди	А0
СКІ1	а		А7	А6	А5		-			-
б		А7	А6	А5		-			-
в		А7	А6	-		-			-
г		А7	А6	-		-			-
СКІ2	-		А15	А14	А13	А12	А11	А10	А9	А8
СКІ3	а		U7	U6	U5	U4	U3	U2	U1	U0
б		-	-	-	-	-	U2	U1	U0
СКО1	-		M7	M6	M5	M4	M3	M2	M1	M0
СКО2	а							-	-	-
б							B2	B1	B0
в							-	-	-
г							B2	B1	B0
д							B2	B1	B0
СКО3	а		-
б		-
в		-
г		-
д		-

Програмування. В процесі роботи ПКП можна змінювати алгоритми обслуговування переривань. Це здійснюється за допомогою системи команд, перелік яких приведений в табл.3.29. Перш за все мікросхема повинна бути встановлена в початковий стан. Для цього використовується послідовність двох або трьох команд СКІ1, СКІ2 і СКІЗ. По команді СКІ1 (ознака А0 = 0, D4=1) мікросхеми виконує наступні дії:

l встановлює в початковий стан схему, чутливу до перепаду рівня напруги з низького на високий по входах запитів;

l очищає регістр маскування запитів

l встановлює запиту на вході ІRQ7 низький рівень пріоритету;

l скидає тригер спец маскування, а тригер вибору РЗПР РОЗПР для подальшого прочитування встановлює в стан вибору РЗПР. Команда СКІ1 має чотири модифікації (СКІ1а—СКІ1г), що пов'язано з вказівкою в ній ознаки Е (розряд D1) числа ПКП в системі і ознаки формату адреси Ф (розряд D2). Якщо E=1, то ПКП в системі єдиний, якщо E = 0—в системі кілька ПКП. При Ф=1 формат рівний чотирьом, тобто початкові адреси програм обслуговування суміжних запитів відсунуті один від одного на чотири адреси, при Ф = 0—на вісім. В розрядах D7—D5 команди СКІ1 вказують розряди адреси A7—A5 молодшого байта початкової адреси підпрограми обслуговування запитів при форматі 4. При форматі 8 в розрядах D7—D6 указуються розряди адреси A7—A6. Можливі варіанти адрес молодшого байта залежно від номера запиту і формату показані в табл. 3.30.

Наступна команда після СКІ1 (ознака A0=1) сприймається як команда СКІ2, в якій указуються старші розряди (А15—A8) 16-розрядної адреси підпрограми обслуговування.

Якщо в СКІ1 E = 0, то наступна за СКІ2 команда (при A0=1) сприймається мікросхемою як СКІ З і має дві модифікації: СКІЗа и СКІЗб. Команду СКІЗа подають на мікросхему, що веде, а СКІЗб — на ведені. Якщо в деякому розряді D7—DO команди встановлює одиничний стан, це означає, що до відповідного входу IRQ ведучої мікросхеми підключений вивід веденої мікросхеми. Нульовий стан означає, що на відповідний вхід IRQ подається запит від периферійного пристрою або він не використовується. В розрядах D2—DO команди СКІЗб указується двійковий код номера веденої мікросхеми, який повинен бути рівний номеру входу IRQ мікросхеми, що веде, до якого підключена ця ведена мікросхема. Так, якщо вихід INT веденої мікросхеми підключений до входу IRQ6 мікросхеми, що веде, то в розрядах команди СКІЗб, видаваної на цю мікросхему, указується код 110.

Таким чином, перед обслуговуванням запитів на мікросхему обов'язково повинна бути видана послідовність команд СКІ.

Вибір або зміна в процесі роботи алгоритму обслуговування запитів здійснюється за допомогою слів команд обслуговування (див. табл. 3.29).

Установка ознаки M_i=1 в команді CKOl (ознака AO=1) вказує на блокування обслуговування відповідного сигналу ІRQ. Вміст регістру маскування видається на шину D7—DO при подачі сигналів CS = 0, (-RD) = 0, AO=l.

Команда CKO2 (ознака AO = 0, D4 = 0, D3 = 0) має п'ять модифікацій (CKO2a— СКО2д). Група команд CKO2 вказує вид кінця обслуговування переривання, а також вид установки дна і дно пріоритетного кільця.

Команда CKO2a (звичайний кінець переривання) встановлює в нульовий стан розряд РОЗПР, відповідний останньому (до подачі команди CKO2a) обслуженому запиту.

Команда CKO26 (спеціальний кінець переривання) встановлює в нульовий стан той розряд РОЗПР, номер якого вказаний двійково-десятковим кодом (B2-BO) в розрядах D2—DO цієї команди.

Команда СКО2в вводить вид установки статусу пріоритетів по останньому обслуженому запиту. По цій команді встановлює в нульовий стан розряд РОЗПР, відповідний останньому обслуженому запиту, і цьому ж номеру запиту привласнюється низький рівень пріоритету (дно пріоритетного кільця).

Команда CKO2r вводить вид установки статусу пріоритетів по вказівці з виконанням операції звичайного кінця переривання. По цій команді привласнюється дно тому входу IRQ, номер якого у вигляді двійково-десяткового коду (B2—BO) вказаний в розрядах цієї команди; при цьому встановлює в нульовий стан відповідний розряд РОЗПР.

Команда СКО2д вводить вид установки статусу пріоритетів по вказівці без виконання операції кінця переривання. Двійково-десятковий код в розрядах D2—DO цієї команди указує тільки дно пріоритетного кільця. Статус рівня пріоритету, встановлюваний одній з команд СКО2в, CKO2r, СКО2д, зберігається до подачі команди, яка може його змінити. Група команд типу CKO3 (ознака A0 = 0; D3=1, D4 = 0) використовується в режимі читання і установки спеціального маскування.

Команда СКОЗа встановлює режим обслуговування за наслідками опиту.

Після подачі сигналу (-RD)=0 дія команди СКОЗа припиняється. При подачі команд СКОЗб, СКОЗв (при (-RD) = 0) забезпечується читання відповідно регістрів РЗПР, РОЗПР. Після подачі сигналів (-RD)—0 дія команд СКОЗб, СКОЗв зберігається.

Команда СКОЗг забезпечує спеціальне маскування шляхом блокування дії тих розрядів РОЗПР, які замасковані командою CKOl на відповідних позиціях РЗПР.

Команда СКОЗг використовується спільно з командою CKOl в тому випадку, якщо необхідно обслужити запит, який блокується старшим або рівним по рівню пріоритету обслуженим запитом, що зберігається в РОЗПР, не скидаючи останній.

Команда СКОЗд припиняє дію команди СКОЗг. Таким чином, приведена система команд дозволяє встановлювати різні алгоритми і закріплювати пріоритети за зовнішніми пристроями як статично, так і динамічно, тобто у будь-який час роботи основної програми.

Переривання за запитом можливе після установки початкового стану мікросхеми. При перериванні за запитом для обслуговування запитів, що поступили на вхід мікросхеми повинна бути подана послідовність сигналів (-INTA) у відповідь на сигнал мікросхеми виходу ІNT. Всі запити, що поступили на вхід мікросхеми, записуються у відповідні розряди РЗПР. Наявність запиту сприймається мікросхемою під час переходу сигналу IRQ від низького рівня до високого, причому цей рівень повинен утримуватися принаймні до приходу першого сигналу ІNTA.

Схема МЗПР аналізує запити, що поступили, по рівню пріоритету і видає дозволи пристрою управління мікросхеми на видачу сигналу ІNT.

Запит з щонайвищим рівнем пріоритету, що пройшов через схему МЗПР, записується в регістр РОЗПР. Запити, що поступають з виходу РЗПР, можуть бути масковані. В регістрі маски команда CKOl встановлює в І розряди тих ланцюгів переривання, які слід маскувати. Масковані запити поступають на схему аналізу по рівню пріоритету і не впливають на запити переривань більш низького рівня.

РЗПР використовується для зберігання всіх запитів на переривання, що поступили на мікросхему, а РОЗПР — тих запитів на переривання, які обслуговувалися або обслуговуються в даний момент.

Запис запитів з схеми МЗПР у відповідні розряди РОЗПР здійснюється після закінчення сигналу (-INTA), після чого відповідний розряд РЗПР встановлюється в 0. Якщо запит, що поступив на мікросхему, отримав підтвердження (сформована послідовність сигналів (-INTA)), то він (відповідний розряд РОЗПР) блокує запити з рівним або більш низжчим рівнем пріоритету навіть в тому випадку, якщо він після отримання сигналів був замаскований.

Для того щоб запити з більш низьким рівнем пріоритету отримали можливість обслуговування, потрібно або подати на мікросхему одну з команд CKO2 і встановити в 0 відповідний біт РОЗПР, або видати на мікросхему команду установки спеціального маскування (СКОЗг) і зняти дію цього запиту (біта РОЗПР) на запити з більш низьким рівнем пріоритету, не встановлюючи його в 0.

Послідовність сигналів (-INTA), які видаються на мікросхему у відповідь на сигнал INT, викликають видачу на шину даних трьохбайтової команди CALL, в якій вказана адреса підпрограми обслуговування запиту, що виробив сигнал INT, причому молодший байт адреси складається з трьох частини:

розрядів A7, A6 або A7, A6, A5 (залежно від запрограмованого формату), наперед записаних в мікросхему СКІ1;

розрядів A5, A4, A3 або A4 A3, A2 (залежно від запрограмованого формату), автоматично видаваних мікросхемою і відповідних двійково-десяткового коду номера входу IRQ, що отримав підтвердження;

розрядів A2, A1, А0 або Al, А0 (залежно від запрограмованого формату), встановлених апаратно в нульовий стан. Код старшого байта, записаного в мікросхему наперед, видається з регістра СКІ2. В МПК серії KP580 по команді CALL основна програма переривається і починається виконання підпрограми обслуговування даного запиту. Після виконання підпрограми обслуговування запиту необхідно виробити повернення до перерваної програми. Підпрограма обслуговування даного запиту може бути оформлена приблизно так:

D1 — заборонить переривання (якщо це необхідно);

програма обслуговування;

OUT—видача на мікросхему команди CKO2;

POP, PSW — відновлення вмісту регістрів перерваної програми;

E1 — дозвіл переривання;

RET — повернення до перерваної програми.

Команди DI, OUT, POP, PSW, E1, RET узяті з системи команд мікропроцесора KP580BM80A.

Переривання за результатами опиту здійснюється по ініціативі програми мікропроцесорної системи шляхом подачі на мікросхему команди СКОЗа і подальшої подачі на мікросхему сигналу читання (-RD) = 0.

Слід зазначити, що послідовність сигналів (-INTA) на мікросхему не повинна подаватися і кожне нове обслуговування зовнішніх пристроїв, що запрошують переривання, здійснюється за ініціативою програми мікропроцесорної системи шляхом запису команди СКОЗа в мікросхему з подальшою подачею сигналу читання.

Прийом запитів, маскування і аналіз, їх по пріоритету виробляється так само, як і при перериванні за запитом, причому напруга високого рівня на входах IRQ7—ІRQO повинна утримуватися принаймні до приходу сигналу (-RD)=0 (після подачі команди СКОЗа), по якому здійснюється запис в регістр РОЗПР запиту з вищим рівнем пріоритету.

Як і при перериванні за запитом, після обслуговування даного запиту на мікросхему звичайно видається одна з команд CKO2, яка встановлює відповідний розряд РОЗПР в нульовий стан, а також, якщо це необхідно, встановлює вид завдання статусу пріоритету і дно пріоритетного кільця.

Дата добавления: 2015-07-20