Urządzenia zewnętrzne

Urządzenia zewnętrzne

Urządzenia zewnętrzne 1/31
Adresowanie Metody obsługi Buforowanie informacji

Urządzenia zewnętrzne - adresowanie 2/31
Sposoby adresowania urządzeń we/wy Adresowanie jednolite z pamięcią (ang. memory-mapped): stosowane w małych systemach lub tam gdzie przestrzeń adresowa pamięci nie jest w pełni wykorzystana, a więc: - brak możliwości późniejszej rozbudowy PAO; umożliwia dostęp do urz. we/wy tymi samymi rozkazami co do zwykłych komórek pamięci, a więc: - większa gama rozkazów; - rozkazy mogą być wykonywane szybciej (procesory uniwersalne); jako sygnały strobów stosuje się linie: /MREQ, /RD albo /WR (/MEMR albo /MEMW).

Przykład realizacji adresowania jednolitego:

Adresowanie rozdzielone z pamięcią (ang. isolated i/o): stosowane w dużych systemach, systemach modułowych lub tam gdzie przestrzeń adresowa pamięci jest w pełni wykorzystana, a więc: - możliwość późniejszej rozbudowy PAO; dostęp do urz. we/wy wymaga użycia odrębnych rozkazów z grupy we-wy, a więc zwykle: - mała gama rozkazów do transmisji; - rozkazy są wykonywane wolniej (dodatkowe takty zegara w cyklach maszynowych procesory uniwersalne); jako sygnały strobów stosuje się linie: /IORQ, /RD albo /WR (/IOR albo /IOW).

Przykład realizacji adresowania rozdzielonego:

Urządzenia zewnętrzne - metody obsługi 6/31
1. Obsługa programowa „na bieżąco” wprowadzanie informacji wyprowadzanie informacji odczyt danej czy jest dana? T badanie stanu urządzenia N czy gotowe? T badanie stanu urządzenia zapis danej N

Cechy metody: prosta w oprogramowaniu, ale: metoda dopuszczalna gdy: - urządzenie jest szybkie; - mikroprocesor nie ma nic innego do roboty; Uwaga: niebezpieczeństwo zapętlenia się programu przy trwale niedziałającym urządzeniu zewnętrznym

2. Obsługa programowa w przerwaniach zegarowych wprowadzanie informacji PROGRAM TŁA: flagawe:=0 PROGRAM TŁA: odczyt z bufora; flagawe:=0 (opcjonalnie) PROCEDURA OBSŁUGI PRZERW. ZEGAROWEGO: N T czy jest dana ? flagawe=0 ? odczyt danej flagawe:=1 wyprowadzanie informacji PROGRAM TŁA: zapis do bufora; flagawy:=1 PROGRAM TŁA (opcjonalnie): zapis do bufora; flagawy:=1 PROCEDURA OBSŁUGI PRZERW. ZEGAROWEGO: N T flagawy=1 ? urz. gotowe ? zapis danej flagawy:=0 T badanie stanu urządzenia czy jest dana? N

Cechy metody: urządzenie jest obsługiwane w dyskretnych chwilach czasu; stała częstotliwość obsługi urządzenia; pomiędzy przerwaniami możliwe jest wykonywanie innych zadań; metoda dopuszczalna, gdy urządzenie nie dostarcza / nie wymaga bloków informacji

PROGRAM TŁA: flagaweK:=0; błądweK:=0; licznikK:=MAKSILOŚĆPRÓB; PROGRAM TŁA: zapis do bufora; flagawyL:=1; błądwyL:=0; licznikL:=MAKSILOŚĆPRÓB; PROCEDURA OBSŁUGI PRZERW. ZEGAROWEGO: PROCEDURA OBSŁUGI PRZERW. ZEGAROWEGO: N flagaweK=0 ? N T flagawyL=1 ? czy jest dana ? N T T T urz. gotowe ? N dec(licznikK) dec(licznikL) licznikK=0 ? N N T licznikL=0 ? błądweK:=1 T błądwyL:=1 odczyt danej flagaweK:=1 zapis danej flagawyL:=0 PROGRAM TŁA: odczyt z bufora; flagaweK:=0 (opcjonalnie) PROGRAM TŁA (opcjonalnie): zapis do bufora; flagawyL:=1

3. Obsługa przy użyciu DMA akceptacja końca transmisji w proc. obsł. przerwania c.d. programu głównego programowanie układu DMA program główny transmisja DMA przerwanie

4. Obsługa z wykorzystaniem przerwań od urządzeń wprowadzanie informacji wyprowadzanie informacji PROGRAM TŁA: flagawe:=0 PROGRAM TŁA: zapis do bufora; flagawy:=1 PROCEDURA OBSŁUGI URZ. ZEWNĘTRZNEGO: PROCEDURA OBSŁUGI URZ. ZEWNĘTRZNEGO: N N flagawe=0 ? flagawy=1 ? T T N N czy jest dana ? urz. gotowe ? T T odczyt danej flagawe:=1 zapis danej flagawy:=0 PROGRAM TŁA: odczyt z bufora; flagawe:=0 (opcjonalnie) PROGRAM TŁA (opcjonalnie): zapis do bufora; flagawy:=1

Cechy metody: bardzo efektywna technika obsługi; największe korzyści występują przy przerwaniach wektorowych; obsługa jest realizowana tylko wtedy, gdy urządzenie sygnalizuje przerwaniem gotowość do transmisji.

5. Obsługa bez sprawdzania stanu urządzenia niektóre urządzenia nie wymagają bądź też nie umożliwiają kontroli swego stanu przed transmisją, pozwalając na bezpośredni odczyt lub zapis (np. we/wy binarne, wyświetlacze, przetworniki C/A).

Urządzenia zewnętrzne - buforowanie informacji 15/31
Zalecane zasady obsługi urządzeń zewnętrznych: unikanie „rozproszenia” operacji we/wy po całym programie; korzystanie z procedur we/wy, modułów (bibliotek) obsługi urz. zewnętrznych; stosowanie zmiennych buforujących odczytana informację lub informację przygotowywaną do wysłania;

Przykład braku buforowania informacji wejściowej: odczyt b port we X C I Ą G R O Z K A Z Ó W t1 t2 b NIE, ponieważ może prowadzić do: błędnych obliczeń; błędnego procesu decyzyjnego;

Rozwiązanie poprawne: port we X bufor X C I Ą G R O Z K A Z Ó W t1 t2 odczyt b kopia do bufora TAK, ponieważ: logicznie poprawniej; szybciej.

Wariant z wieloma portami wejściowymi: port we X1 C I Ą G R O Z K A Z Ó W . . . rozwiązanie stosowane np. w układach sterowników. port we Xk odczyt kompletu danych i kopia do buforów bufor we X1 . . . bufor we Xk odczyty w celu przetworzenia

Wariant z wieloma portami wyjściowymi, rozwiązanie niewłaściwe: zapis port wy Y1 port wy Y2 port wy Y3 C I Ą G R O Z K A Z Ó W t1 t2 Wady: rozproszenie operacji wyjściowych w kodzie programu; różnice czasowe t1, t2 w wysterowaniu kolejnych portów mogą negatywnie wpływać na sterowany obiekt

Wariant z wieloma portami wyjściowymi, rozwiązanie zalecane: zapis bufor wy Y1 bufor wy Y2 bufor wy Y3 C I Ą G R O Z K A Z Ó W t1 t2 port wy Y1 port wy Y2 port wy Y3 zapis do portów Zalety: zgrupowanie operacji wyjściowych w kodzie programu; różnice czasowe t1, t2 w wysterowaniu kolejnych portów wy. są sprowadzone do minimum

Wariant ze słowem wyjściowym aktualizowanym fragmentarycznie, rozwiązanie błędne: zapis bitów 3..0 port wy Y C I Ą G R O Z K A Z Ó W t1 zapis bitów 7..4 Wada: błędy wyjść binarnych

Wariant ze słowem wyjściowym aktualizowanym fragmentarycznie, rozwiązanie poprawne: zmiana bitów 7..4 zmiana bitów 3..0 bufor wy Y C I Ą G R O Z K A Z Ó W t1 port wy Y1 zapis do portu odczyt bufora Zaleta: logicznie poprawne

Proste (jw.) mechanizmy buforowania stosuje się gdy odczyt i zapis odbywają się regularnie, np. w przerwaniach zegarowych lub w pętli programu głównego. Proste bufory są obrazem w RAM odpowiadających im portów. Dotyczy to praktycznie wszystkich rodzajów urządzeń łączących system mikroprocesorowy z obiektem sterowanym. Urządzenia dostarczające lub odbierające informację nieregularnie, w przypadkowych chwilach czasu lub ze zmienną częstotliwością wymagają złożonych struktur buforujących. Stosuje się tzw. bufor cyrkulacyjny. Urządzenia tego wymagające to np. porty szeregowe, klawiatury autonomiczne, drukarki.

Przykłady konstrukcji bufora cyrkulacyjnego 1. tablica bajtów o zalecanym rozmiarze B=2k ważne dane PZ PW PZ - indeks (zmienna) pierwszego zajętego przez jeszcze ważną informację bajtu w buforze, PZ=0..B-1; PW - indeks (zmienna) pierwszego wolnego bajtu w buforze, do którego może być wpisana najnowsza informacja, PW=0..B-1.

Zasady obsługi takiego bufora Bufor z dwoma indeksami PZ i PW o długości B uważa się: - za pusty jeżeli PZ = PW; - za zapełniony (zawiera wtedy B-1 bajtów) jeżeli (PZ+B-1) mod B = PW.

2. tablica bajtów o zalecanym rozmiarze B=2k ważne dane PZ ILE PZ - indeks (zmienna) pierwszego zajętego przez jeszcze ważną informację bajtu w buforze, PZ=0..B-1; ILE - zmienna określająca ilość (liczoną w bajtach) ważnych danych w buforze, ILE=0..B.

Zasady obsługi takiego bufora Bufor z indeksem PZ i zmienną ILE, o długości B uważa się: - za pusty jeżeli ILE = 0; - za zapełniony (zawiera wtedy B bajtów) jeżeli ILE = B.

Przykłady oprogramowania buforów cyrkulacyjnych Ad. 1. bufor: EQU h pz: EQU h pw: EQU h ; zapis do bufora z portwe w przerwaniu LD HL,(pz) ; L:=pz, H:=pw LD A,L ; A:=pz DEC A ; A:=(A+255)mod256 XOR H ; Z=1 gdy bufor pelny JR Z,bufpelny IN A,(portwe) ; odczyt portu LD E,H LD D, ; DE=pw LD HL,bufor ADD HL,DE ; HL->M(pw) LD (HL),A ; M(pw):=A INC E ; pw:=(pw+1)mod 256 LD A,E LD (pw),A bufpelny:

; przepisanie z bufora do portwy w przerwaniu LD HL,(pz) ; L:=pz, H:=pw LD A,L ; A:=pz XOR H ; Z=1 gdy bufor pusty JR Z,bufpusty LD E,L LD D, ; DE=pz LD HL,bufor ADD HL,DE ; HL->M(pz) LD A,(HL) ; A:=M(pz) OUT (portwy),A ; zapis portu INC E ; pz:=(pz+1)mod 256 LD A,E LD (pz),A bufpusty:

Ad.2. dlgbuf: equ 20 bufor: equ 100h pz: equ bufor+dlgbuf ile: equ pz+1 ;zapis do bufora z portwe w przerwaniu: wpisz: ld hl,(pz) ;L:=pz, H:=ile ld a,h ;A=ile cp dlgbuf ;czy ile=dlgbuf? jr z,bufpelny ;slkok jesli tak add a,l ;A:=ile+pz cp dlgbuf ;czy ponad dlgbuf-1? jr c,ltdlg ;skok jesli nie sub dlgbuf ;modulo dlgbuf ltdlg: ld hl,bufor ld e,a ld d,0 add hl,de ;HL->wolna komorka in a,(portwe) ;odczyt danej z portu ld (hl),a ;zapis danej dop bufora ld hl,ile inc (hl) ;ile:=ile+1 bufpelny:

;przepisanie z bufora do portwy w przerwaniu: ld hl,(pz) ;L:=pz, H:=ile ld a,h ;A=ile and a ;czy ile=0? jr z,bufpusty ;skok jesli tak ld e,l ;E=pz ld d,0 ld hl,bufor add hl,de ;HL->najstarsza dana ld a,(hl) ;odczyt danej z bufora out (portwy),a ;zapis do portu ld hl,ile dec (hl) dec hl ld a,(hl) ;modyfikacja pz inc a ld (hl),a xor dlgbuf ;czy pz=dlgbuf jr nz,bufpusty ;skok jesli nie ld (hl),a ;pz mod dlgbuf=0 bufpusty:

Urządzenia zewnętrzne

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "Urządzenia zewnętrzne"— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres

Wejść

Zaloguj się poprzez sieć społeczną:

Urządzenia zewnętrzne

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "Urządzenia zewnętrzne"— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres