Stand: 2004-03

Thomas Mertin
Netzwerk- und Elektrotechnik
D-41334 Nettetal

Im Aufbau sind die verschiedenen programmierbaren E/A-Schnittstellen-Bausteine für parallelen Datenverkehr durchaus miteinander vergleichbar. Sie enthalten eingangsseitig eine Kontroll- und Steuerlogik und einen Datenbus-Puffer. Ausgangsseitig enthalten sie in der Regel drei 8-Bit-Ein-/ Ausgänge, die einzeln oder zusammengefaßt werden können. Die Zusammenfassung ist normalerweise so möglich, daß 8 Bits des Ein-/ Ausgangs A mit 4 Bits des Ein-/ Ausgangs C zusammengefaßt werden. Die verbleibenden 4 Bits des Ein-/ Ausgangs C werden dann dem Ein-/ Ausgang B zugeordnet. In dieser Form werden dann die 8 Bits der Gruppen A und B als Datenleitungen verwendet, während die zugeordneten 4 Bits des Ein-/ Ausgangs C als Steuerleitungen für die Ein-/ Ausgänge A und B dienen. Die Steuerinformationen sind softwaregesteuert und richten sich nach der Art des angeschlossenen Gerätes. Wird diese Schnittstelle z.B. für den Anschluß eines Schnelldruckers programmiert, so werden über die Steuerleitungen Quittierungssignale und Informationen über Papiervorschub oder Vorwärts- und Rückwärs-Drucken ausgetauscht. Bei der Steuerung eines Bildschirms wären es z.B. Informationen über Dunkeltastung des Elektronenstrahls u.ä.

Programmierbarer peripherer Schnittstellenbaustein 8255

Blockschaltbild des PPI 8255

Blockschaltbild der programmierbaren Parallelschnitstelle

Steuerwortbildung

Betriebsart 0 = Digitale Ein- und Ausgabefunktion des Bausteins
Betriebsart 1 = Hand-Shake-Verfahren (Druckerschnittstelle)
Betriebsart 2 = Einzelbitsteuerung

Nicht benutzte Ports sollen grundsätzlich als Eingabeport definiert werden.

Bildung der Adressen:
Port A = Basisadresse                                Port B = Basisadresse + 1
Port C = Basisadresse + 2                          Steuerwort = Basisadresse + 3

Das folgende Beispiel zeigt, wie ein Steuerwort mit Hilfe dieser Tabelle gebildet wird. Dabei soll der programmierbare Schnittstellenbaustein wie folgt arbeiten:

• Betriebsart 0
• Port A = Eingabeport
• Port B = Ausgabeport
• Port C (PC0...PC3) = Ausgabeport
• Port C (PC4...PC7) = Eingabeport

Mit Hilfe der Tabelle wird das Steuerwort gebildet, das sich aus den gewünschten Betriebsbedingungen wie folgt ergibt:

Betriebsart 1 (Handshake - Verfahren)

Für den Einsatz des Bausteins als Druckerschnittstelle soll Port A als Ausgabeport dienen. Nach Angaben des Bausteinherstellers haben dann die Portleitungen PC7, PC6 und PC3 fest vorgegebene Funktionen, und die Portleitungen PC4 und PC5 können als Ein- oder Ausgabeleitungen verwendet werden. Eine der Leitungen (PC5) dient als Eingang für das vom Drucker stammende -Signal.

Der Schnittstellenbaustein als Druckerinterface

Der Datenverkehr zwischen Mikroprozessor und Schnittstellenbaustein und zwischen Schnittstellenbaustein und Drucker ist in folgendem Signal-Zeidiagramm dargestellt.

1. Der Mikroprozessor stell das an den Drucker auszugebende Datenbyte auf dem Datenbus bereit.
2. Mit L-Pegel auf der Steuerleitung  zeigt der Prozessor an, daß er das Datenbyte in den Ausgabepuffer von Port A schreiben will.
3. Mit der steigenden Flanke des Steuersignals  wird das Datenbyte in den Puffer übernommen und erscheint (nach kurzer Verzögerungszeit) an den Port-Ausgängen PA0 bis PA7. Mit der gleichen Signalflanke wird innerhalb des 8255 das -Flipflops (Output Buffer Full, Ausgabe­puffer gefüllt) gesetzt.
4. Das Ausgangssignal  des -Flipflops nimmt L-Pegel an. Es ist über die Portleitung PC7 mit dem -Eingang des Druckers verbunden und signalisiert dem Drucker mit L-Pegel, daß ein Datenbyte für ihn bereit steht.
5. Nachdem der Drucker das Datenbyte übernommen und verarbeitet hat, schaltet er sein -Signal kurzzeitig auf L-Pegel. Mit der fallenden Flanke dieses Signals wird das -Flipflop bzw. das -Signal wieder auf H-Pegel zurückgesetzt.
6. Ab diesem Zeitpunkt kann die Übertragung eines neuen Datenbytes zum Drucker beginnen. Hierzu ist allerdings erforderlich, daß dem Mikroprozessor der H-Pegel der -Leitung bzw. der Zustand des -Flipflops bekannt ist. Das Programm, das für die gesamte Datenübertragung zwischen Mikroprozessor und Drucker verantwortlich ist, muß also durch Abfrage der Portleitung PC7 den Ausgangszustand des -Flipflops ermitteln. Nur wenn dieser Ausgang H-Pegel führt, darf ein neues Datenbyte an den Drucker übertragen werden.

Die gewünschte Betriebsweise muß vor dem Betrieb der einzelnen Ports programmiert werden. Dies geschieht grundsätzlich durch Senden eines Steuerwortes an das Steuerwort-Register, das sich innerhalb des Schnittstellenbausteins befindet. Das Einschreiben des Steuerwortes in das Steuerwort-Register nennt man Initialisierung des Bausteins (Setzen von Anfangsbedingungen). Hierzu sind folgende Schritte erforderlich:

• Der Akkumulator des Prozessors muß mit dem Wert des erforderlichen Steuerwortes geladen werden.
• Aus dem Akku muß das Steuerwort nun an das Steuerwort-Register ausgegeben werden.

Bei der Initialisierung ist zu beachten, daß durch H-Pegel am RESET-Eingang des Bausteins das Steuerwort-Register gelöscht und alle Ports in den Eingabezustand gebracht werden. Nach jeder Betätigung der RESET-Taste oder nach einem Kaltstart des Mikroprozessors muß der Baustein daher neu initialisiert werden.

Anwendung Betriebsart 0

Hardware:

Struktogramm:

Steuerwortbildung:

a) Betriebsartenwahl aktiv
b) + c) Port A und Port C (PC4...PC7) = Betriebsart 0
d) Port A = Eingabe
e) Port C (PC4...PC7) = Eingabe
f) Port B und Port C (PC0...PC3) = Betriebsart 0
g) Port B = Ausgabe
h) Port C (PC0...PC3) = Eingabe

Prinzip eines Punktmatrix-Drucker

Blockschaltbild eines Druckers

Anschlußbild des Druckers

Die Anschlüsse des Druckers haben folgende Bedeutung:

D0 bis D7: Über diese acht Datenleitungen werden die Datenbytes der zu druckenden Zeichen vom Datensender zum Drucker gesendet (Parallelübertragung). Sie werden in den Daten-Buffer übernommen, wenn das -Signal Low ist.

: Mit dem -Signal (strobe = Markierung, Impuls) wird dem Drucker signalisiert, daß Daten auf den Datenleitungen bereit stehen und übernommen werden sollen.

: Mit einem Low-Impuls (12µs) auf der -Leitung (von acknowledge = bestätigen) meldet der Drucker, daß er die Daten verarbeitet hat und wieder empfangsbereit ist.

: Durch Low-Pegel auf dieser Leitung (error = Fehler) meldet der Drucker dem Datensender, daß er nicht empfangsbereit ist. Gründe für diese Meldung sind:
- Drucker im OFF-LINE-Betrieb (vom Datensender getrennt)
- Papier zu Ende
- interner Fehler

Anwendung Betriebsart 1

Ab Adresse 6000H befindet sich ein ASCII-Text, welcher auf ein Punktmatrix-Drucker ausgegeben wird. Das Textende wird durch ein Nullzeichen (00H) gekennzeichnet. Basisadresse vom 8255 ist E0H.

Hardware:

Steuerwortbildung:

a) Betriebsartenwahl aktiv
b) + c) Port A und Port C (PC4...PC7) = Betriebsart 1
d) Port A = Ausgabe
e) Port C (PC4...PC7) = Eingabe
f) Port B und Port C (PC0...PC3) = Betriebsart 0
g) Port B = Eingabe
h) Port C (PC0...PC3) = Eingabe

siehe Übertragungstechnik

Nachricht an: webmaster@mertech.de