85_87.pdf

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Dział "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze

odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż

sprawdzamy poprawność konstrukcji.

Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie,

że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany . Honorarium za publikację

w tym dziale wynosi 200,− zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie

prawo do dokonywania skrótów.

Programowalna karta I/O do komputera PC

W karcie opisanej

w†artykule zastosowano

jedno z†najprostszych

rozwi¹zaÒ uniwersalnego

portu wejúcia-wyjúcia do

komputera PC.

Uproszczenie konstrukcji

karty moøliwe by³o dziÍki

pomys³owemu

wykorzystaniu pamiÍci

EPROM, ktÛr¹ - jak siÍ

okazuje - moøna

potraktowaÊ jak prosty

uk³ad programowalny.

Wykorzystywanie kom-

putera PC do sterowania

urz¹dzeniami cieszy siÍ co-

raz wiÍksz¹ popularnoúci¹

wúrÛd konstruktorÛw ama-

torÛw i†profesjonalistÛw.

Jednak wci¹ø g³Ûwnym

sposobem komunikacji z†PC

s¹ te same standartowe por-

ty: szeregowy RS232 oraz

rÛwnoleg³y LPT drukarki.

Dzisiaj, kiedy podstawo-

wym wyposaøeniem staje

siÍ drukarka i†modem, z³¹-

cza te przestaj¹ byÊ uni-

wersalne i†maj¹ swoje prze-

znaczenie.

Aby zaradziÊ takiej sy-

tuacji moøna postaraÊ siÍ

o†w³asne uniwersalne z³¹-

cze, ktÛre bÍdzie korzystaÊ

z†jednego z†wolnych slo-

tÛw ISA. Opisana niøej kar-

ta tworzy w†naszym PC-cie

taki w³aúnie sprzÍg wypo-

saøony w trzy oúmiobitowe

programowalne porty wej-

úcia-wyjúcia, ktÛre mog¹

byÊ dowolnie wykorzysty-

wane.

W†dawnych kompute-

rach PC (286, 386) gniazda

ISA by³y bardzo cenne

i†w†dobrze rozbudowanej

konfiguracji komputera, naj-

czÍúciej zajÍte (karty gra-

ficzne, sterowniki twardego

dysku, karty wejúcia - wyj-

úcia, karty düwiÍkowe, ada-

ptery CD-ROM itp.). Obec-

nie p³yty g³Ûwne nowo-

czesnych komputerÛw zo-

sta³y zintegrowane z†wiÍk-

szoúci¹ tych podzespo³Ûw.

Dzisiejsza p³yta zawiera

standardowo dwa porty

szeregowe COM, jeden rÛw-

noleg³y LPT, podwÛjny ste-

rownik twardego dysku

i†podwÛjny sterownik dys-

kietek. Karta graficzna ko-

rzysta z†szybkiej magistrali

PCI, natomiast CD-ROM

pod³¹czamy jako kolejny

twardy dysk do jego ste-

rownika. Tak wiÍc, z³¹cza

ISA przesta³y byÊ juø tak

cenne jak dawniej

i†z†trzech, czterech istnie-

j¹cych na p³ycie najczÍúciej

zajÍte jest tylko jedno (kar-

Projekt

045

ta düwiÍkowa), rzadziej dwa

(modem wewnÍtrzny lub

karta sieciowa).

Wykorzystuj¹c komputer

PC do komunikacji z†urz¹-

dzeniami elektronicznymi,

warto posiadaÊ w³asn¹ kartÍ

wejúcia - wyjúcia, umiesz-

czon¹ w³aúnie w jednym

z†wolnych gniazd magistrali

ISA. Poniøej opisano w³aú-

nie tak¹ kartÍ, ktÛrej wyko-

nanie nie powinno nastrÍ-

czyÊ trudnoúci, nawet po-

cz¹tkuj¹cym elektronikom

amatorom. Konstrukcja karty

jest bardzo prosta, urz¹dze-

nie sk³ada siÍ z†czterech ele-

mentÛw: dwu uk³adÛw sca-

lonych, z³¹cza DB oraz jed-

nego rezystora. Nie oznacza

to jednak ograniczonych

moøliwoúci wykorzystania

jej w†laboratorium kaødego

elektronika.

cowaÊ jako wejúcie lub wy-

júcie w†jednym z†trzech try-

bÛw 0, 1†i†2.

Rejestr CONTROL ( rys.

1 ) s³uøy do ustawienia (za-

programowania) odpowied-

niej konfiguracji pracy.

Uk³ad 8255 potrafi zg³osiÊ

przerwanie do urz¹dzenia,

ktÛre do niego pod³¹czymy,

jednak moøliwoúÊ ta nie zo-

sta³a wykorzystana w†przed-

stawionej aplikacji.

Uk³ad 8255 jest przezna-

czony do wspÛ³pracy z†8-

bitow¹ magistral¹ danych

w†komputerach i†systemach

mikroprocesorowych

i†w†zwi¹zku z tym jego po-

³¹czenie ze z³¹czem ISA od-

bywa siÍ bez poúrednictwa

jakichkolwiek buforÛw czy

innych elementÛw poúred-

nicz¹cych. Linie D0..D7 po-

³¹czone s¹ bezpoúrednio

z†odpowiednimi liniami

magistrali danych kompute-

ra. To samo dotyczy sygna-

³Ûw !RD i†!WR (odczyt i za-

pis) oraz najm³odszych li-

nii adresowych A0 i†A1,

ktÛre steruj¹ wewnÍtrznym

dekoderem uk³adu 8255.

Pozosta³e linie adresowe

A2..A9 oraz sygna³ AEN

(dostÍp do urz¹dzeÒ wej-

úcia/wyjúcia) steruj¹ deko-

derem adresowym karty (U2

- EPROM 2716), ktÛry po-

przez jedn¹ z†linii danych

uaktywnia wspomniany

Rys. 1.

Opis uk³adu

Sercem karty jest bardzo

popularny do dzisiaj uk³ad

peryferyjny firmy INTEL

8255. Opracowany w†czasach

mikroprocesorÛw 8-bitowych

(8080, 8085, Z80 itp.), do

dziú jest chÍtnie stosowany

przez projektantÛw syste-

mÛw cyfrowych. W†swojej

strukturze zawiera trzy pro-

gramowalne, 8-bitowe porty

oznaczone: PA, PB i†PC oraz

rejestr steruj¹cy CONTROL .

Kaødy z†portÛw moøe pra-

Elektronika Praktyczna 5/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

rema kolejnymi adresami,

my natomiast ustalamy tyl-

ko pierwszy adres, pozosta-

³e trzy adresy dekoduje au-

tomatycznie sam uk³ad

8255. DziÍki po³¹czeniu

wejúÊ adresowych dekode-

ra (U2) z†odpowiadaj¹cymi

im wejúciami magistrali ad-

resowej ISA ( rys. 3 ), adres

programowanej komÛrki

dekodera jest od razu ad-

resem karty w†przestrzeni

wejúcia - wyjúcia kompute-

ra PC.

W†urz¹dzeniu naleøy

uøyÊ czystej (skasowanej)

ìkoúciî 2716. Programowa-

nie jak juø wspomniano

sprowadza siÍ do zapisania

jednej komÛrki pamiÍci.

Pod wybrany adres (zale-

cam 0300H - pierwszy

adres obszaru przeznaczo-

nego dla kart prototypo-

wych) naleøy wpisaÊ bajt

o†wartoúci 00H. Pozosta³e

komÛrki pamiÍci musz¹ za-

wieraÊ FFH. Po takim przy-

gotowaniu dekodera karta

bÍdzie dostÍpna pod adre-

sami: 0300H, 0301H,

0302H, 0303H.

Wybieraj¹c inny adres

karty naleøy pamiÍtaÊ, iø

musi to byÊ wielokrotnoúÊ

04H (0300H, 0304H, 0308H,

030CH, itp.) poniewaø dwa

najm³odsze bity adresowe

A0 i†A1 magistrali PC-ta

steruj¹ wewnÍtrznym deko-

derem uk³adu 8255, ustala-

j¹c adres jednego z†jego

portÛw i†nie s¹ do³¹czone

do dekodera (U2).

Ω

Półprzewodniki

U1: 82C55 lub 8255

U2: 27C16 lub 2716

Różne

Z1: Gniazdo kątowe DB25

do druku

Rys. 2.

uk³ad 8255 (U1). Poniewaø

linie danych pamiÍci EP-

ROM s¹ w†czasie odczytu

wyjúciami o†otwartym ko-

lektorze, niezbÍdne jest

ìpodci¹gniÍcieî wykorzys-

tywanej linii D5 do Vcc za

pomoc¹ rezystora 1k

czenia na p³ytce karty

oraz znacznie utrudniaj¹-

cy zmianÍ adresu.

Zak³adaj¹c, øe dekoder

naszej karty ma byÊ aktyw-

ny dla czterech wystÍpuj¹-

cych po sobie adresÛw, al-

gorytm jego dzia³ania jest

tak prosty, iø zastosowanie

uk³adu PLD staje siÍ zwyk-

³ym marnotrawstwem, nato-

miast uøycie uk³adÛw TTL,

to nieuzasadniona ìd³uba-

ninaî w†czasie montaøu

urz¹dzenia. Ten dekoder

wymaga jakiejkolwiek pro-

gramowalnej matrycy o†mi-

nimum 10 wejúciach adre-

sowych. To w³aúnie za³oøe-

nie spe³nia doskonale

uk³ad pamiÍci EPROM

2716. KoúÊ posiada 11

wejúÊ adresowych, co wy-

starcza w†zupe³noúci do

pe³nego dekodowania adre-

sÛw karty. Natomiast zapro-

gramowanie (i ew. pÛüniej-

sza zmiana adresu karty)

jest bajecznie proste i†spro-

wadza siÍ do przeprogramo-

wania jednej komÛrki czys-

tej pamiÍci EPROM. Taki

dekoder nie komplikuje po-

³¹czeÒ, jest reprogramowal-

ny i†tani. Nie wymaga teø

specjalistycznych programa-

torÛw PLD.

Programuj¹c dekoder

naleøy wiedzieÊ, iø karta

bÍdzie dostÍpna pod czte-

Wszystkie linie portÛw PA ,

PB , PC oraz masa (GND) zo-

sta³y wyprowadzone na 25-

stykowe gniazdo k¹towe ty-

pu DB. Rozmieszczenie syg-

na³Ûw przedstawiono na

rys. 2 .

adresem 0300H adresy por-

tÛw maj¹ nastÍpuj¹c¹ war-

toúÊ:

Port: Adres:

− PA 0300H

− PB 0301H

− PC 0302H

− CONTROL 0303H

Rejestr steruj¹cy CONT-

ROL podobnie jak porty,

jest 8-bitowy, a†znaczenie

poszczegÛlnych bitÛw

przedstawiono na rys. 1.

Jak widaÊ, trzy 8-bitowe

porty podzielone zosta³y na

dwie grupy. Grupa A, to

ca³y port PA oraz starsza

po³owa portu PC, natomiast

do grupy B†naleøy port PB

oraz m³odsza po³owa portu

PC. Taki podzia³ u³atwia

sterowanie urz¹dzeniami,

ktÛre oprÛcz 8†bitÛw da-

nych wymagaj¹ kilku linii

steruj¹cych. Grupa A moøe

pracowaÊ w†trzech trybach

0, 1, 2, natomiast grupa B

w†dwÛch 0, 1. Tryby pracy

okreúlaj¹ wzajemn¹ konfigu-

racjÍ portÛw i†s¹ dobrze

opisane w†literaturze. My

zajmiemy siÍ trybem 0, jako

najprostszym i†najczÍúciej

wykorzystywanym. W†trybie

tym mamy dwa 8-bitowe

porty PA i†PB oraz dwa 4-

bitowe PC-MSB i†PC-MSB

(moøna oczywiúcie trakto-

waÊ te dwie po³Ûwki jako

jeden port 8-bitowy). Kaø-

dy z†tych portÛw moøna

ustawiÊ jako wejúcie lub

wyjúcie. Aby tego dokonaÊ,

naleøy wpisaÊ odpowiednie

s³owo do rejestru CONT-

ROL. Zak³adaj¹c, øe oby-

dwie grupy pracuj¹ w†trybie

0, operowaÊ bÍdziemy czte-

rema bitami s³owa CONT-

ROL :

- D7 = 1 - ustawianie kon-

figuracji portÛw;

- D6 = 0 - tryb 0†grupy A;

- D5 = 0 - tryb 0†grupy A;

- D4 = 0 - port PA wyjúcio-

wy;

D4 = 1 - port PA wejúcio-

wy;

- D3 = 0 - port PC-MSB

wyjúciowy;

D3 = 1 - port PC-MSB

wejúciowy;

- D2 = 0 - tryb 0†grupy B;

Dekoder adresowy

Osobnego komentarza

wymaga nietypowo wykona-

ny dekoder adresowy (U2).

Zastosowano tutaj uk³ad pa-

miÍci EPROM 2716 (2kB).

Dlaczego? OtÛø wúrÛd wie-

lu rozwi¹zaÒ dekoderÛw

adresu najczÍúciej spotyka

siÍ dwa:

1. Programowalna struktura

PLD, np. GAL 16V8, ktÛ-

ra jest programowana

w†odpowiedni sposÛb.

Jest to rozwi¹zanie upra-

szczaj¹ce budowÍ dekode-

ra i†uk³ad po³¹czeÒ, ale

nieco droøsze (patrz uwa-

ga na koÒcu artyku³u),

niø zastosowane w†mode-

lu.

2. Standardowe uk³ady TTL

- sposÛb tani, ale znacz-

nie komplikuj¹cy po³¹-

Programowanie karty

Aby efektywnie korzys-

taÊ z†karty we

w³asnych opraco-

waniach, niezbÍd-

na jest odrobina

wiedzy na temat

uk³adu 8255.

Przed rozpoczÍ-

ciem pracy z†kart¹

naleøy ustawiÊ po-

trzebn¹ konfigura-

cjÍ portÛw uk³adu

8255, poprzez od-

powiedni wpis do

rejestru steruj¹cego

uk³adem. Rejestr

ten jest z†punktu

widzenia systemu

czwartym portem

i†posiada w³asny

adres. Adresy por-

tÛw s¹ kolejne, po-

czynaj¹c od adre-

su, pod ktÛrym

umieszczona zosta-

³a karta. Dla karty

instalowanej pod

Rys. 3.

Elektronika Praktyczna 2/98

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1: 1k

Elektronika Praktyczna 5/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

- D1 = 0 - port PB wyjúcio-

wy;

D1 = 1 - port PB wejúcio-

wy;

- D0 = 0 - port PC-LSB

wyjúciowy;

D0 = 1 - port PC-LSB wej-

úciowy.

Po ustaleniu odpowied-

niej konfiguracji naleøy

przeliczyÊ wartoúÊ binarn¹

s³owa programuj¹cego do

postaci HEX lub DEC

i†wpisaÊ do rejestru steru-

j¹cego. Od strony uøytkow-

nika komputera polegaÊ to

bÍdzie na wys³aniu wspo-

mnianego bajtu do portu

o†adresie 0303H. Od tej

chwili odpowiednie porty

moøna zapisywaÊ lub od-

czytywaÊ, korzystaj¹c z†ich

indywidualnych adresÛw.

Zapis do portu ustawio-

nego jako wejúcie jest igno-

rowany przez uk³ad 8255,

natomiast moøliwy jest od-

czyt portu ustawionego ja-

ko wyjúcie. PamiÍtaÊ rÛw-

nieø naleøy, iø kaødorazo-

wa zmiana konfiguracji po-

woduje zerowanie wszyst-

kich portÛw.

Dariusz Kozak

Elektronika Praktyczna 5/98

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: