PDF de programación - Instrumentación de Tiempo Real - Tema 4. Puertas básicas de entrada/salida (I)

Instrumentación de Tiempo Real

UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

Tema 1. Introducción
Tema 2. Recursos de acceso al hardware
Tema 3. Interrupciones
Tema 4. Puertas básicas de entrada/salida (I)
Tema 5. Recursos de temporización de bajo nivel
Tema 6. Multitarea en Ada
Tema 7. Puertas básicas de entrada/salida (II)

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
DPTO. DE ELECTRÓNICA Y COMPUTADORES

© Mario Aldea Rivas

2/Mar/06

1

Puerta de entrada/salida genérica

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Las puertas de E/S ponen al computador en contacto con su
entorno:
• convertidores A/D y D/A, entradas y salidas digitales,

puertos serie y paralelo, tarjetas de red, etc.

Estructura de una puerta de E/S genérica:

µΡ

C
P

I

A
9
5
2
8

Puerta de E/S genérica

Registro de Control

Registro de Estado

Registro de Salida

Registro de Entrada

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Requerimiento de

Interrupción

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Puerta de entrada/salida genérica:

Direcciones en el mapa de E/S

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Cada registro ocupa una posición en el mapa de E/S

$3FF
$400
$401
$402
$403
$404

Reg. Control
Reg. Estado
Reg. Salida
Reg. Entrada

$3FE
$3FF
$400
$401
$402
$403

Reg. Control/Estado
Reg. Salida/Entrada

Dos registros pueden compartir una misma dirección en el
mapa de E/S
• uno de ellos será de sólo lectura y otro de sólo escritura
A los registros se accede con las operaciones Inb (lectura) y
Outb (escritura)

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Puerta de entrada/salida genérica:

Registro de datos

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Registro a través del que el computador envía y/o recibe la
información
Si la puerta es de salida, este registro es de sólo escritura
• el programa debe escribir en él el dato que quiere transferir
Si la puerta es de entrada, el registro es de sólo lectura
• el programa lee el registro de datos para obtener el último

dato recibido

Si la puerta es de entrada/salida, los registros de datos de
entrada y salida suelen ocupar la misma dirección de E/S
• las operaciones de escritura son relativas al registro de

salida y las de lectura al de entrada

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Puerta de entrada/salida genérica:

Registro de control

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Permite establecer el modo y parámetros de operación de la
puerta
Ejemplo de registro de control genérico:

IE
0

Modo
0

1

Canal

Start

0

1

0

1

1

• Start: comienzo de una operación de la puerta (p.e. captura

de dato)

• Canal: selecciona entre las diferentes fuentes o destinos
• Modo: modo de operación
• Habilita/inhibe interrupción (IE): controla si debe generarse

una interrupción cuando ha finalizado una operación

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Puerta de entrada/salida genérica:

Registro de estado

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Registro de sólo lectura que permite conocer el estado en que
se encuentra la puerta
Ejemplo de registro de estado genérico:

IP
0

Canal

1

0

0

1

Error
1

0

Done

1

• Done: indica si la puerta ha finalizado la última operación
• Error: permite conocer si se ha producido un error (y de que

tipo) en la última operación de la puerta

• Canal: último canal seleccionado
• Interrupción Pendiente (IP): se ha generado una

interrupción que aún no ha sido atendida

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Puerta de entrada/salida paralelo

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Permite trasferir información en grupos de 8 bits (un byte)
Dispone de los siguientes grupos de líneas:
• 8 líneas de datos bidireccionales:

- pueden utilizarse para enviar o recibir bytes

• 9 líneas auxiliares

- originalmente pensadas para implementar el protocolo
"Centronics" para comunicación computador/impresora

- 5 de ellas son líneas de entrada (ACK, BUSY, PE, ONLINE y

ERROR)

- 4 son líneas de salida (STROBE, AUTO, INIT y SELECT)

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Puerta de entrada/salida paralelo:

Conector de 25 pines

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Puerta de entrada/salida paralelo:

Registros del puerto paralelo

Dirección de E/S
puerto1/puerto2

Registro

Modo

$378/$278
$378/$278
$379/$279

$37A/$27A

$37A/$27A

Entrada de Datos
Salida de Datos
Lee valor líneas
auxiliares de entrada
Lee valor líneas
auxiliares de salida
Establece valor
líneas auxiliares de
salida

Lect.
Esc.
Lect.

Lect.

Esc.



2
o
e

l

l



a
r
a
p
o
t
r
e
u
P



1
o
e

l

l



a
r
a
p
o
t
r
e
u
P

$276
$277
$278
$279
$27A
$27B
$27C
$27D

$376
$377
$378
$379
$37A
$37B
$37C
$37D

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Mapa de E/S

Entrada/Salida

Lee líneas entrada

Lee/escribe líneas salida

Entrada/Salida

Lee líneas entrada

Lee/escribe líneas salida

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Registro de entrada/salida de datos

Este registro permite leer el estado de las 8 líneas de datos o
establecer su valor en el caso de que la puerta actúe como
salida

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D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

pin9 pin8 pin7 pin6 pin5 pin4 pin3 pin2

• La puerta actúa como salida o entrada dependiendo del

valor asignado al bit Output del registro de control

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Registro de lectura de las líneas
auxiliares de entrada

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Permite leer el estado de las 5 líneas auxiliares de entrada

Busy

Ack

PE

OnLine

Error

X

X

X

pin11

pin10

pin12

pin13

pin15

• En el caso de la línea Ack el valor leido es el complementario

al existente en el pin 10

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Registro de control

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Permite leer y escribir el estado de las 4 líneas auxiliares de
salida
También permite configurar el funcionamiento de la puerta:
• puerta de salida (Output=>0) o de entrada (Output=>1)
• interrupción habilitada (IRQ enable=>1): se produce una
interrupción con cada flanco de bajada en el pin 10 (Ack)

X

X

Output

IRQ

enable

Select

Init

Auto Strobe

0

0

pin17
1

pin16
0

pin14
1

pin1
1

valor tras el reset

• El valor de los bits Select, Auto y Strobe es el

complementario del establecido en los pines 17, 14 y 1

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Ejemplo de uso puerta paralelo

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with MaRTE_OS;
with MaRTE_Hardware_Interrupts;
use MaRTE_Hardware_Interrupts;
with IO_Interface; use IO_Interface;
with Basic_Integer_Types; use Basic_Integer_Types;
with System;
with Basic_Console_IO, Text_IO, Ada.Integer_Text_IO;
use Text_IO, Ada.Integer_Text_IO;

procedure Printer_Port_Test is

-- Registros del puerto paralelo
PP_BASE : constant IO_Port := 16#378#; -- Puerto 1
PP_DATA_REG : constant IO_Port := PP_BASE + 0;
PP_STATUS_REG : constant IO_Port := PP_BASE + 1;
PP_CONTROL_REG : constant IO_Port := PP_BASE + 2;

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Ejemplo de uso puerta paralelo

(cont.)

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-- Byte leido del puerto
Data_Read : Unsigned_8;
pragma Volatile (Data_Read);
New_Data : Boolean := False;
pragma Volatile (New_Data);

-- Manejador de interrupción del puerto paralelo
function PP_Handler (Area : in System.Address;
Intr : in Hardware_Interrupt)
return Handler_Return_Code is
begin
Basic_Console_IO.Put (" In PP_Handler ");
Basic_Console_IO.New_Line;
Data_Read := IO_Interface.Inb (PP_DATA_REG);
New_Data := True;
return POSIX_INTR_HANDLED_NOTIFY;
end PP_Handler;

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Ejemplo de uso puerta paralelo

(cont.)

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begin
-- Instala manejador de interrupción
if Associate (PARALLEL1_INTERRUPT,
PP_Handler'Unrestricted_Access,
System.Null_Address, 0) /= 0 then
Put_Line ("Error: Associate");
end if;

-- Configura como puerto de entrada y habilita las
-- interrupciones del puerto paralelo
IO_Interface.Outb (PP_CONTROL_REG, 2#00_1_1_0000#);

-- Habilita la interrupción en el PIC
if Unlock (PARALLEL1_INTERRUPT) /= 0 then
Put_Line ("Error: Unlock");
end if;

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Ejemplo de uso puerta paralelo

(cont.)

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-- Espera a que ocurra la interrupción y muestra
-- el valor leido
loop
if New_Data then
New_Data := False;
Put ("Byte leido:");
Put (Integer (Data_Read), Base => 16);
New_Line;
end if;
end loop;

end Printer_Port_Test;

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Tarjeta de entrada/salida AX5411:
funcionamiento básico

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Tarjeta de entrada/salida de propósito general
Compuesta por tres subsistemas independientes:
• Salida analógica

- dos convertidores D/A de 12 bits

• Entrada analógica

- 16 líneas de entrada encaminadas a un único convertidor

A/D mediante un multiplexor de 16 a 1

- máxima frecuencia de muestreo de 60 Kmuestras/seg
- ganancia configurable

• Entrada/Salida digital

- 24 canales de entrada y 24 de salida

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Configura