70
Порты вывода бывают:
• с двухтактной выходной схемой (комплементарные);
• с однотактной выходной схемой и внутренней нагрузкой;
• с открытым выходом (открытым коллектором или стоком).
Порты вывода с двухтактной выходной схемой являются самыми
распространенными и реализованы, например, в семействах Atmel AVR,
Microchip PICmicro, AMD AM186, Motorola HC08, HC11 и многих других.
Q
Q
SET
CLR
D
Q
Q
SET
CLR
D
#W R
Vcc
Вывод
порта
Регистр-защ елка данных
#OE
Ш ина
данных
DATA
Регистр
«разрешения
выхода»
Рисунок 20. Порт вывода с двухтактной схемой
Рассмотрим
функционирование данной схемы.
Выходные данные записываются в регистр-защелку данных по
внутреннему сигналу записи #WR и через простейшую логическую схему
управляют выходными транзисторами. Если в регистр записано значение «1»,
то открыт верхний по схеме транзистор, а нижний закрыт: на выходе Vcc, то
есть «1». Если в регистр записано значение «0», то открыт нижний по схеме
транзистор, а верхний закрыт: выход соединен с минусовой шиной питания, то
есть там установлен «0».
Верхний по схеме регистр управляет сигналом #OE - «разрешение
выходов». Если в регистр записан «0», то схема работает, как было описано
выше. Если записана «1», то оба транзистора закрываются и схема переводится
в «высокоомное» состояние (Z-состояние). В этом состоянии выходное
сопротивление порта очень высокое и он фактически «оторван» от
микропроцессора. Это необходимо:
• Если к выходному порту подключены выходы других схем и
необходимо разделять линии передачи данных с этими устройствами.
Например: наш процессор используется как периферийный контроллер
и его выходной порт подключен к периферийной шине другого
процессора (мастера), и к шине также подсоединены еще несколько
периферийных контроллеров;
• В схемах двунаправленных портов (см. ниже).
71
Достоинства:
Значительный максимальный втекающий (в состоянии «0») и вытекающий
(в состоянии «1») ток выхода: 2..6mA для каскадов с нормальной нагрузочной
способностью (например, Fujitsu MB90) и 5..30mA для каскадов с повышенной
нагрузочной способностью (например, PICmicro, AVR). Встречаются
отдельные микросхемы со сверхвысокой нагрузочной способностью – до
60..90mA (например, PIC17). Большой
выходной
ток
позволяет
непосредственно с ножки, без схем усиления и согласования сигнала, управлять
достаточно мощной нагрузкой: светодиодами, реле, мощным электронным
ключем (транзистор, тиристор). Это значительно упрощает схему устройств.
Недостатки:
• При программировании необходимо управлять дополнительным
битовым регистром «разрешение выхода»;
• Значительное энергопотребление и уровень помех при переключении.
Последний особо зависит от скорости переключения. Для ограничения
токов в момент переключений иногда используют специальные
демпфирующие схемы. Однако они снижают быстродействие портов.
Наибольшее применение демпфирующие схемы находят в портах
ПЛИС в силу их особо высокого быстродействия;
• Относительно сложная внутренняя схема повышающая сложность и
стоимость микросхемы в целом. Однако на нынешнем этапе, в связи с
успехами технологии производства микросхем, это уже не является
проблемой.
Порты вывода с однотактной выходной схемой и внутренней нагрузкой
применяются, например, в семействе MCS-51. Они имеют более простую
внутреннюю схему.
Достарыңызбен бөлісу: