G. Schneli/K. Hoyer. Mikrocomputer-Interfacefibel

Transkript

1 G. Schneli/K. Hoyer Mikrocomputer-Interfacefibel

2 -----Mikrocomputer' Mikrocomputerfibel, von G. Schnell und K. Hoyer Mikrocomputer-Interfacefibel, von G. Schnell u. K. Hoyer Mikrocomputer-Jahrbuch, herausgegeben von H. Schumny Mikrocomputer, Aufbau und Anwendung, von J. Zschocke Mikrocomputer, Struktur und Arbeitsweise, von R. Kassing Mikroprozessoren (6502,6800,8080, Z80, 9900), von H. Schumny Reihe Programmieren von Mikrocomputern Reihe Anwendung von Mikrocomputern Reihe Vieweg Programmbibliothek Mikrocomputer '--- Vieweg

3 Gerhard Schnell Konrad Hoyer Mikrocomputer Interfacefibel Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig / Wiesbaden

4 CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Schnell, Gerhard: Mikrocomputer-I nterfacefibel/gerhard Schnell; Konrad Hoyer. - Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg, ISBN-13: NE: Hoyer, Konrad: 1984 Aile Rechte vorbehalten Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbh, Braunschweig 1984 Die Vervielfiiltigung und Obertragung einzelner Textabschnitte, Zeichnungen oder Bilder, auch fur Zwecke der Unterrichtsgestaltung, gestattet das Urheberrecht nur, wenn sie mit dem Verlag vorher vereinbart wurden. 1m Einzelfall mub uber die Zahlung einer Gebuhr fur die Nutzung fremden geistigen Eigentums entschieden werden. Das gilt fur die Vervielfiiltigung durch aile Verfahren einschlieblich Speicherung und jede Obertragung auf Papier, Transparente, Filme, Biinder, Platten und andere Medien. Oieser Vermerk umfabt nicht die in den 53 und 54 URG ausdnicklich erwiihnten Ausnahmen. Umschlaggestaltung: P. Lenz, Wiesbaden Satz: Vieweg, Braunschweig ISBN-13: e-isbn-13: : /

5 v Vorwort Es gibt heutzutage ein breites Angebot von Biichern iiber Beschaltung und Programmierung von 8-Bit-Mikroprozessoren. Ober die Anschaltung der Mikroprozessoren bzw. -computern an Peripheriegerate gibt es leider vergleichsweise sehr viel weniger allgemeine Information. In der Praxis sieht es aber so aus, dab fertige Einplatinen-Computer in grober Zahl angeboten werden, wahrend der hard- und softwaremabige AnschluB an das jeweilige Peripheriegerat meistens noch zu leisten ist. Dem hier sich zeigenden Mangel an allgemein giiltigem Grundlagenschrifttum wollen wir mit dieser Interfacefibel abhelfen. Sie ist aus der bewahrten Zusammenarbeit von einem Mathematiker mit grober software Erfahrung und einem Ingenieur mit hardware-hintergrund entstanden und basiert auf langjahriger Labor- und Vorlesungserfahrung. Jedes Programm und jede Schaltung wurde erprobt und auf exemplarische Bedeutung hin optimiert. Die ausfiihrlich kommentierten Interface-Programme sind in der von Prof. N icoud entwickelten leicht verstandlichen Assemblersprache CALM [0.1] geschrieben, die nunmehr an 20 Hochschulen und Unternehmen Europas eingefiihrt ist. Obwohl die Programme meist fiir den Z80 geschrieben sind, haben wir auf Z80-spezifische Sonderbefehle der Aligemeingiiltigkeit wegen weitgehend verzichtet. Das Kapitel 9 iiber Standard-Interface-Bausteine verdanken wir auf Vermittlung von Herrn Prof. Dr. Sokolowsky den Herren Ingenieuren Bermel, Knobl und Schmiicker. Wir legen diese Fibel der Fachwelt vor in der Hoffnung, dab sie sich als hilfreiches Lernund Arbeitsbuch erweisen mage und wiinschen ihr die gleiche gute Aufnahme, wie sie die vorangehende "Mikrocomputerfibel" erfahren hat. Frankfurt am Main, Ostern 1983

6 VI Inhaltsverzeichnis 1 E infiihrung Arten der Dateniibertragung Verkehrsarten Was istein Interface?...,.,. 2 2 Die Nahtstelle zwischen Hardware und Software Modellmikroprozessor Das Bus-System Schreiben auf den Bus, Pegelphilosophie Leerlauf Die Obergabeprozedur Peripherie als aktiver Partner Riicksetzen (RESET) Interruptanforderung (I NTR EQ) Prozessor als aktiver Partner Input Output Zeitablauf bei Input und Output Peripherieadresse Adressendekodierung Adressenzuordnung Adressenzuordnung mit READ-Signal Passive Datenempfanger Ausgabe ohne Impulsumsetzung Leuchtd iode Siebensegmentanzeige mit Treiberstufe Ansteuerung des Siebensegmentes Gruppe von Siebensegmentanzeigen Ausgabe mit Impulsumsetzung LautsprecheramJK-Flipflop Lampenfeld Gruppe von Siebensegmentanzeigen an D-Flipflops Bitserielle Ausgabe Normierung des Busses Einfache Ausgabeschaltung ohne Riickmeldung Datenkodierung

7 Inhaltsverzeichnis VII Datenformate Programm fur serielles Senden Programmlogik Programmiertechnik Datenkodierung fur die Obertragung NRZ-Verfahren RTZ-Verfahren Bipolares Verfahren Manchester-Kodierung Passive Datengeber Gatter Kontakte Einfache, unkodierte Tastatur Hardware-Konzeption Software-Konzeption Programm zum Lesen einer Taste Programmlogik Programmiertechnik Programm zur Tastenuberwachung Aktive Datengeber Asynchroner, bitserieller Sender Hardware-Interface Programm fur seriellen Empfang Programmlogik Programmiertechnik Anforderung der Bedienung durch Interrupt Hardware-Interface RESTART-Befehl beim Z Software-Interface Alarmknopf Warten auf Bedienung beim Polling Die Bereitschaftsschaltung..., Die Gruppe der Anbieter..., Hardware-Interface Software-Interface Polling nach Interrupt..., Kodierte Tastatur Schaltung Abfrageprogramm..., Vollintegrierte Tastaturbausteine..., Datenspeicherung auf Tonbandcassetten Obersicht uber einige Verfahren Schaltungsbeispiel

8 VIII Inhaltsverzeichnis Schreibschaltung Wiedergabeschaltung Schreib- und Leseprogramme Schreibprogramme Leseprogramme Digital/Analog- und Analog/Digitalwandler DigitaI/Analogwandler Das R/2R-Netzwerk Zweiquadrantenwandler Ausfiihrungsbeispiel Schaltung Ansteuerprogramm Zeitberechnung Analog/Digitalwandler Zweirampenverfahren (dual slope) Wiigeverfahren (sukzessive Approximation) Nachlaufverfahren (tracking converter) Vergleicherverfahren Beispiel: AID-Wandler fiir 12 Bit Schaltung Abfrageprogramm Geriite mit Quittungsverkehr Druckeransteuerung nach Centronics Die drei handshake-signale Zeitlicher Ablauf Das Zweidrahthandshakeverfahren Hardware-Interface Software-Interface Druckprogramm Verkehr zwischen zwei Mikrocomputern Hardware-Interface Software-Interface Externe Bussysteme Der IEC-Bus Obersicht iiber das System Die Organ isation des Busses Das Dreidrahthandshakeverfahren Die Signale Dateniibergabeprotokoll Einfaches hardware-interface J.lC/IEC-Bus Software-I nterface J.lC/I EC-Bus

9 Inhaltsverzeichnis IX Basisprogramme fur das handshake I EC-Stack Der /1C als Listener Der /1C als Talker Der /1C als Controller Anwendungsbeispiel Hochintegrierte Interfacebausteine Hardware-I nterface I EC-Bus/MelSgerat Der VME-Bus Allgemeines Die Busphilosophie Datenubertragung mit handshake Buszuteilung (arbitration) Interruptverarbeitung Der IEEE P896-Bus Allgemeines Die Busphilosophie Datenubertragung mit handshake Buszuteilung (arbitration) Buspegel und BusabschlulS Der Ethernet-Bus Allgemeines Die Busphilosophie Das Hardware-Interface Fehlererkennung durch Division Polynomdarstellung Das Prinzip der Fehlererkennung Die B ildung des Kodevektors Schaltung zur Erzeugung des Kodevektors Interface-Bausteineflir Parallel- und Seriellbetrieb Parallele Ein- und Ausgabe P IA Baustein Die Register Programmierung Anwendungsbeispiel Schnittstellenbaustein Das Steuerregister Der Port C Initialisierungsbeispiele Serielle Ein- und Ausgabe ACIA-Baustein Die Register Programmierung

10 x Inhaltsverzeichnis USART-Baustein Die Register Betriebsartenwort und Kommandowort Statuswort Programmierung Funktionsablauf Prozessorunabhiingige Peripheriebausteine Literaturverzeichnis Sachwortverzeichnis