Главная > Электроника > Книги и видеокурсы > Разработка устройств сопряжения

РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ СОПРЯЖЕНИЯ

для персонального компьютера типа IBM PC

Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э.

Оглавление

Введение

Глава 1. Методы подключения устройств сопряжения

1.1. Сравнение методов подключения устройств сопряжения

1.2. Порядок обмена по системной магистрали ISA

1.2.1. Особенности магистрали ISA

1.2.2. Сигналы магистрали ISA

1.2.3. Циклы магистрали ISA

1.2.4. Электрические характеристики линий ISA

1.3. Порядок обмена по интерфейсу Centronics

1.4. Порядок обмена по интерфейсу RS-232C

Глава 2. Разработка устройств сопряжения для ISA

2.1. Проектирование аппаратуры для сопряжения с ISA

2.1.1. Буферирование сигналов магистрали

2.1.2. Построение селекторов адреса

2.1.3. Выработка внутренних стробирующих сигналов

2.1.4. Асинхронный обмен по ISA

2.1.5. Особенности использования прерываний

2.1.6. Применение прямого доступа

2.1.7. Буферные ОЗУ устройств сопряжения

2.1.8. Микропрограммные автоматы

2.1.9. Универсальный контроллер параллельного обмена информацией

2.1.10. Одноплатный логический анализатор

2.1.11. Генератор сигналов произвольной формы

2.1.12. Измеритель частоты следования импульсов

2.1.13. Узлы контроллера локальной сети

2.2. Разработка программного обеспечения устройств сопряжения для ISA

2.2.1. Особенности проектирования ПО для устройств сопряжения

2.2.2. Программирование универсального контроллера параллельного обмена

2.2.3. Программирование логического анализатора

2.2.4. К вопросу о программировании сетевого контроллера

2.3. Особенности отладки устройств сопряжения для ISA

2.3.1. Комплекс средств статической отладки

2.3.2. Отладка в динамическом режиме

Глава 3. Разработка устройств сопряжения для Centronics

3.1. Проектирование аппаратуры для сопряжения с Centronics

3.1.1. Чем удобен и чем неудобен интерфейс Centronics

3.1.2. Подключение простейших нестандартных устройств

3.1.3. Подключение модулей памяти

3.1.4. Универсальный параллельный адаптер

3.2. Проектирование программного обеспечения для обмена через Centronics

3.2.1. Программирование на нижнем уровне

3.2.2. Программирование на верхнем уровне

3.2.3. Примеры программирования

3.2.3.1. Драйверы устройства "набор лампочек и кнопочек"

3.2.3.2. Драйверы модуля ОЗУ

3.2.3.3. Драйверы универсального параллельного адаптера

Глава 4. Разработка устройств сопряжения для RS-232C

4.1. Постановка задачи сопряжения

4.2. Схемотехника преобразователей уровня

4.3. Преобразователи кодов

4.4. Примеры проектирования устройств сопряжения

4.5. Разработка программного обеспечения для RS-232C

4.6. Отладка контроллеров на базе однокристальных микроЭВМ

Литература

Приложение 1. Габаритные размеры платы ISA

Приложение 2. Другие интерфейсы компьютера типа IBM PC

Приложение 3. Микросхемы серий КР1533 и КР1554 и их аналоги

Приложение 4. Форматы обмена с приемопередатчиком RS-232 C

ВВЕДЕНИЕ

Первый вопрос, который может возникнуть у читателей этой книги: "А зачем все это нужно?". Действительно, ведь если возникает задача сопряжения персонального компьютера с каким-то внешним устройством, то можно воспользоваться огромным количеством имеющихся на рынке стандартных устройств сопряжения (УС). При этом экономится время (но не всегда деньги), и есть гарантия (правда, не стопроцентная) того, что купленная плата не выведет ваш компьютер из строя. А здесь предлагается долгий, трудный путь проектирования, изготовления и отладки своего УС, который еще неизвестно к чему приведет. Тем не менее существует ряд соображений в пользу того, чтобы самому разработать оригинальное УС, несмотря на все трудности такого пути. Перечислим некоторые из этих соображений.

Во-первых, если стоит задача сопряжения компьютера с уникальным внешним устройством, то вполне вероятно, что на рынке может просто не оказаться подходящих модулей. Ведь всего предусмотреть невозможно. Во-вторых, стандартные УС очень часто проектируются исходя из их максимальной универсальности (а следовательно, большого объема выпуска), что нередко приводит к их довольно высокой стоимости по сравнению со специализированными УС. Наконец, в-третьих, кто-то ведь должен разрабатывать новые, более совершенные УС, продающиеся затем на рынке, и получать за это деньги, а не платить свои за покупные УС. Поэтому будем считать, что разработка оригинальных УС все-таки имеет определенный смысл.

Несмотря на важность этой проблемы, в литературе она не получила достаточного освещения. Отчасти это связано с тем, что за рубежом разработкой УС занимается довольно ограниченное число фирм, и информация по данной тематике считается там не предназначенной для широкого пользователя. Отечественная же литература очень часто ориентируется именно на перевод зарубежных источников. И хотя до недавнего времени в нашей стране было огромное количество разработчиков (в том числе, и очень талантливых), которые имели опыт проектирования УС, сейчас многие из них занялись другими проблемами, что привело к утрате накопленного потенциала. Но продавая и перепродавая пусть даже самые лучшие зарубежные изделия, нельзя решить всех проблем. А проектирование УС стало сейчас доступным практически всем желающим, так как появился доступ к самым различным электронным компонентам, о которых раньше не приходилось и мечтать.

Всю литературу, имеющую отношение к разработке УС, можно разделить на две большие группы. В первую из них входят книги, описывающие устройство процессоров персональных компьютеров и всевозможных микросхем контроллеров, входящих в них. В некоторых из них приводится и описание устройства компьютера в целом, его ремонта и модернизации. Однако очень редко в таких книгах можно встретить даже краткое описание особенностей системных магистралей компьютеров.

Вторая группа книг касается в основном проблем организации программного обеспечения для обмена информацией с внешними устройствами. То есть в этих книгах описываются только начальный и конечный этапы решения задачи сопряжения. Однако внутреннее устройство компьютера — это далеко не самое важное из того, что нужно знать разработчику УС. Для него компьютер — "черный ящик", имеющий несколько внешних разъемов, к которым собственно и подключаются УС. И гораздо важнее для разработчика детальное знание особенностей сигналов на этих разъемах, соглашений об обмене информацией по интерфейсам, правил электрического и временного согласования и т.д.

Очень важно для разработчика также знать типичные примеры конкретной схемотехнической реализации узлов УС, особенно некоторых наиболее ответственных, чтобы не делать грубых ошибок. Это сильно облегчает процесс проектирования. Конечно же, разработчик должен уметь составить программу обмена информацией со своим УС, которая бы в наибольшей степени была ориентирована на учет всех особенностей аппаратуры и которая в ряде случаев очень эффективно может взять на себя многие функции этой аппаратуры, снизив стоимость УС.

И еще одна важная часть проблемы разработки УС. Любое новое УС, особенно УС, ориентированное на сопряжение с системной магистралью, может нарушить работу компьютера вплоть до полного выхода его из строя. Поэтому крайне желательно в процессе разработки использовать эффективные средства отладки УС, особенно если данная разработка — не единичный случай, и вы собираетесь заниматься этим делами впредь.

Все эти вопросы должны решаться в комплексе. Только в этом случае можно надеяться на успешное решение задачи разработки оригинальных и эффективных УС самого различного назначения.

И несколько слов об этой книге. Она написана сотрудниками Московского инженерно-физического института к.т.н. Ю.В. Новиковым (гл. 1 и 2), к.т.н. О.А. Калашниковым (п. 2.2 и гл. 3) и С.Э. Гуляевым (гл. 4) на основании опыта авторов по проектированию устройств сопряжения самого различного назначения и на основе материалов учебных курсов, преподаваемых в течении ряда лет студентам кафедры Электроники МИФИ.

Практически все схемы, приведенные в книге, разработаны, собраны, отлажены и испытаны в различных режимах самими авторами. Некоторые из описанных устройств успешно работают в течение ряда лет как в МИФИ, так и в других организациях.

Скачать и читать книгу полностью