Paralel Giriş, Paralel Çıkış

Transkript

1 Paralel Giriş, Paralel Çıkış Paralel-giriş/paralel-çıkış kaydıran yazmacın amacı, paralel veriyi almak, onu kaydırmak, ve aşağıdaki gibi çıktı almaktır. Evrensel bir kaydıran yazmacı paralel-giriş/paralel-çıkış fonksiyonunun yanı sıra her şeyi yapan bir alettir. Yukarıda D A, D B, D C, D D paralel-giriş/paralel-çıkış'a 4 bit veri uygulanmıştır. Mod kontrolü, birçok girişli olabilir, paralel yükleme-kaydırma kontrolünü yapar. Mod kontrolü bazı aletlerde kaydırmanın yönünü de kontrol edebilir. Veri her bir zaman darbesinde bir bit pozisyonuna kaydırılacaktır. Kayan veri Q A, Q B, Q C, Q D çıktılarında bulunur. "data girişi" ve "data çıkışı" çoklu basamakları kademelendirmek için sunulur. Yukarı da sadece sağa kaydırma için veriyi kademelendirebiliriz. Sola kayma kademelendirmesini sağlamak için yukarıdaki "data giriş" ve "data çıkış"'a sol nokta sinyali eklememiz gerekir. Kaydıran yazmaç Paralel-giriş/paralel-çıkış sağa kaydırmasının iç detayları aşağıda gösterilmiştir. Bu üç-aşamalı tamponlar paralel-giriş/paralel çıkış kaydıran yazmaçları için çok gerekli değildir. 74LS395 bizim kullandığımız ve yukarıda detayları verilen hipotetik sağ kaydırma paralel-giriş paralel-çıkış kaydıran yazmacı için neredeyse tamamen uyumludur. Detayları görmek için yukarıda linke bakınız.

2 LD/SH, FF veri girişinde deki AND-OR işlemcilerini kontrol eder. Eğer LD/HS=1 ise, üstlerdeki dört AND kapısı D A,D B,D C,D D deki paralel girişleri dört FF veri girişine uygulanması için açılacaktır. Dört FF zaman girişindeki dönüşüm balonuna dikkat edin. Bu 74LS395 teki, yüksekten alçağa geçen, zaman verisinin negatif e gittiğini gösterir. Dört bit veri bir dahaki negatif zamanda D A,D B,D C,D D den Q A Q B Q C Q D ye paralel olarak zamanlanacak. Bu "gerçek bölüm"'de, Çıkış pinlerinde bulunması gereken veri iç FF lerde ise OC düşük olacaktır. Bir önce yüklenen veri LH/SH=0 olduğunda negatif zaman gitmeleri ni yapmak için sağa doğru bir bit kayabilir. Dört zaman tüm verimizi 4 bit kaydıran yazmacın dışına kaydıracaktır. Veri Q D den başka bir cihazın SER'ine kademelenene kadar kaybolacaktır. Yukarıda D A D B D C D D ' ye veri desenler verilmiştir. Desen Q A Q B Q C Q D ye yüklenir. Daha sonra bir bit sağa kaydırılır. Gelen veri X ile gösterilmiştir. X, bilinmeyen demektir. Eğer giriş (SER) topraklanırsa, mesela, hangi verinin (0) kaydığını bilebiliriz. Aynı zamanda, iki pozisyonda kaymanın iki zaman gerektirdiği de gösterilmiştir. Yukarıdaki şekil sağa kaydırmaya yarayan donanıma kaynak olması için verilmiştir. Bu şekille uğraşmak diğer şekillere nazaran çok daha basittir. Yukarıda verinin sağa kaydırılması bir önceki sağa kaydırıcıya kaynak olması açısından verilmiştir.

3 Eğer sola kaydırmamız gerekirse, FF nin tekrar kablolanması gerekmektedir. Bir önceki sağa kaydırıcı ile karşılaştırın. Aynı zaman da SI ve SO ters çevrilmiştir. SI, QC'ye kaydırır, QC QB ye, QB QA ya ve QA SO bağlantısında,bir başka SI kaydırıcısına kademelenebilir, ayrılır. Bu sola kaydırma işlemi sağa kaydırmadan geri sarılmış halidir. Yukarıda aynı veri desenini sola doğru bir bit kaydırıyoruz. Yukarıda "sola kaydırma" şeklinde bir problem vardır. Bunun üretimi yoktur, kimse sola kaydırma parçası üretmemektedir. Herhangi bir yöne kaydırma işi yapan bir alet dışarıdan tekrar kablolanarak diğer yöne kaydırması sağlanabilir. Yad şöyle diyebiliriz ki sadece sağa ya da sola kaydırma işi yapan bir alet yoktur. Fakat, sadece sağa ve sola kontrol hattı komutları yardımıyla kaydırma yapabilen cihazlar satılmaktadır. Tabi bu durumda sol ve sağ geçerlidir.

4 Yukarı da görünene göre, hipotetik kaydıran yazmaç L'/R kontrolleriyle herhangi bir yüne kaydırma kapasitesine sahiptir. Normal yönü olan sağa kaydırması için V olarak ayarlanmıştır. L'/R=1 çoklayıcının R ile gösterilen AND kapısını aktifleştirir. Bu zaman uygulandığında verinin oklarla gösterilen yolu takip etmesini sağlar. Bağlantı yolu yukarıdaki "çok basit" "sağa kaydırma" şekli ile aynıdır. SR deki veri QA ya, QB ye, SR den ayrıldığı QC ye kayarak kademelenir. Pin başka bir cihazın SR sini sağa yönlendirebilir. L'/R ten L'/R=0 a dönüştürürsek ne olur? L'/R=0 ile, çoklayıcının L ile gösterilmiş AND kapısı aktifleşir, "sola kayma" şekliyle aynı, oklarla gösterilen bir yol kazanır. Veri SL de Q C ye, Q B ye, ve SL den ayrıldığı Q A ya kayar. Pin başka bir cihazın SL sini sola yönlendirebilir. Yukarıdaki "sola kaydırma/sağa yazma" figürlerinin en başlıca özelliği basitlikleridir. sola ve sağa kontrol işlemi L'/R=0 i takip etmesi kolaydır. Bölümün başında belirtildiği gibi paralel data yüklemesi için ticari bir parça gereklidir. Bu aşağıdaki şekilde bulunmaktadır.

5 Şimdi sağ ve sola L'/R ile kaydırabiliriz, D A D B D C girişlerinden paralel veri yüklemesi için SH/LD, kaydır/yükle ve "yükle" olarak isimlendirilen AND kapısı ekleyelim. SH/LD'=0 iken, AND kapıları R ve L iptaldir, AND kapısı "yükle" verinin D A D B D C dan FF veri girişine geçmesi için aktif haldedir, bir sonraki zaman CLK veriyi Q A Q B Q C 'ya zamanlayacaktır. Ayni veri olduğu sürece zamanı gerçekleştirmek için tekrar yüklenecektir. Fakat, Sadec bir zaman da bulunan veri artık data girişinde olmadığında çıkışta kaybedilir. Bunun için bi çözüm veriyi bir zaman üzerine yüklemek, daha sonra diğer dört zaman kaydırma işi yapmaktır. Bu problem 74ALS299 da çoklayıcıya yeni bir AND kapısı ekleyerek düzeltilmiştir. Eğer SH/LD' SH/LD'=1 e değiştirilirse, "yük" olarak adlandırılmış AND kapısı deaktif olur, L'/R kontrolünün kayma yönünü L yada R AND kapısına kaydırmasına izin verir. Kayma bir önceki şekildeki gibidir. Geçerli kullanılabilir bir cihaz yapmak için gerekli olan şey çoklayıcıya 74ALS299 da olduğu gibi bi dürdüncü AND kapısı eklemektir. Bu diğer bölümde gösterilmiştir. Paralel-giriş/paralel-çıkış ve evrensel cihazlar Texas Instruments'in ürettiği bütünleşik devreler olarak bulunabilen seri-giriş/seri-çıkış kaydıran yazmaçlarına daha yakından bakalım. Tüm devre özellikleri için linkleri takip edin. SN74LS395A paralel-giriş/ paralel-çıkış 4-bit kaydıran yazmaç [*] SN74ALS299 paralel-giriş/paralel-çıkış 8-bit evrensel kaydıran yazmaç [*]

6 SN74LS395A nın iç detaylarına daha önce bakmıştık, bir önceki şekle bakın, 74LS395 paralelgiriş/paralel-çıkış 3 aşamalı kaydıran yazmaç. Yukarıdaki direk olarak 74LS395 için ANSI sembolüdür. Neden yukarıda SRG4 le gösterildiği gibi sadece 4-bit? paralel-giriş ve paralel çıkışa sahip olması, aynı zamanda kontrol ve güç pinleri 16 pin DIP(Çiftli İçhat Paketi) lerde daha fazla I/O(giriş/çıkış) a izin vermemektedir. R kaydıran yazmacın kademelerinin OC' giriş sembolünün üzerindeki kontrol bölümünün CLR' girişi ile sıfırlanacağını belirtir. OC', düşük olduğunda,(oku ters çevirir) veri bölümündeki dört kademeli çıkış tamponlarını(q A Q B Q C Q D ) aktif (EN4) duruma getirir. 7. pindeki Yükle/Kaydır'(LD/SH') içsel M1 (yükle) ve M2 (kaydır) i temsil eder. Negatif kenar hassasiyetli zaman (pin 10 da ters okla gösterilmiştir) C3/2 nin iki fonksiyonu vardır. Birincisi, C3/2 nin 3 ü öneki 3 olan herhangi bir girişe etki eder, mesela veri bölümündeki 2,3D yada 1,3D, Bu 1,3D için M1 ve C3 ile belirtilen A,B,C,D ye paralel yükleme olabilir. İkincisi, C3/2 nini 2. si sağ-ok ön takısı 2 olduğu her yerde veri zamanlamasına işaret eder(pin 2 de 2,3D). Q A ya mod 2 ile verinin SER de zamanlaması olduğundan, C3/3 den sonraki sağ ok Q A Q B Q C Q D içsel kaydıran yazmaç kademelerine kaydırmada işe yarar. Sağı gösteren üçgenler tamponları ifade eder; ter üçgenler üç-kademe yi gösterir, EN4 ile kontrol edilirler. Aklınızda olsun EN ile ikili sembollerdeki tüm 4 ler sık sık atlanmıştır. Q B Q C kademelerinin Q D kademesiyle aynı özelliklere sahip olduğu anlaşılmaktadır. Q D bir sonraki paketin SER ini sağa kademelendirir.

7 Yukarıdaki tablo '299 un veri kağıdından düzenlenmiş ve 74ALS299 evrensel kaydırma/ saklama yazmacının operasyonlarının toparlanmış halidir. tüm detaylar için yukarıdaki '299 linkini takip edin. R,L,yükle çoklayıcı kapıları bir önceki "sola kaydır sağa kaydır" şekillerindeki gibi işlem yapar. Farkı S1 ve S0 mod girişlerinin S1 ve S0 01 e 10 a ve 11 e ayarlayarak sola kaydırma, sağa kaydırma ve yüklemeyi yukarıdaki tabloda belirtildiği gibi seçmesidir. Üçlü-kademeden paralel yükleme yolunda ufak bir farklılık vardır..aslında üçlü kademe tamponları S1 S0=11 tarafında I/O ver yolunu giriş olarak kullanılmak üzere deaktive eder. Veri yolu benzer sinyaller demetidir. girişler A ya uygulanır, B den H e (Q A,Q B den Q H a aynı pinler gibi) ve çoklayıcıdaki yükle kapısına yönlenir, ve FF nin D girişine. Veri zaman vuruşunda paralel yüklenir. Bekleme ile gösterilen yeni bir AND kapısı S1 S0 = 00 ile aktive edilir. bekleme kapısı FF in Q çıkışından geri bekleme kapısına oradan da FF in D girişine olan yolu olan yolu aktive eder. S1 S0 = 00 moduyla sonuç, çıkış herbir zaman darbesiyle tekrar yüklenir. veri tutulur. Bu tabloda toparlanarak gösterilmiştir. Q A,Q B ordanda Q H çıkışlarından veri okumak için, OE2', OE1'=00 ve mod S1 S0=00, 01, 10 tarafından üç kademeli tamponların aktif edilmesi gerekir. load tan başka her mod. İkinci tabloya bakınız. Soldaki paketteki sağa kaydırma verisi SR girişinde kaydırma yapar. Q H basamağından sağa kaydırılmış herhangi bir veri sağdaki Q H ' ile birleşir. Bu çıkış üç-durumlu tamponlardan etkilenmez. S1 S0 = 10 için sağa kaydırma sırası şu şekildedir:

8 SR > Q A > Q B > Q C > Q D > Q E > Q F > Q G > Q H (Q H ') Soldaki paketteki sola kaydırma verisi SL girişinde kaydırma yapar. Q A basamağındaki sola kaydırılmış herhangi bir veri soldaki Q A ' ile birleşir aynı zamanda üç-durumlu tamponlardan etkilenmez. S1 S0 = 01 için sola kaydırma sırası şu şekildedir: (Q A ') Q A < Q B < Q C < Q D < Q E < Q F < Q G < Q H (Q SL ') Üç-durumlu tamponların kapalı olduğu durumda kaydırma OE2' veya OE1' = 1 durumlarından biriyle olabilir. Fakat yazmacın içeriğinin çıktıları erişilemez. Tabloya bakınız. Yukarıda referans olması için paralel-giriş/paralel-çıkış 8-bitli evrensel kaydırma yazmacı ve üçdurumlu çıkışı olan SN74ALS299 için ANSI sembolü gösterilmiştir.

9 ANSI sembolün açıklamalı versiyonu buradaki terminolojiyi aydınlatmak için gösterilmiştir. (S0 S1) ANSI modunun daha önceki tabloda kullanılan (S1 S0) sırasına göre ters çevrilmiş olduğuna dikkat edin. Bu onlu mod sayılarını (1 ve 2) ters çevirir. Herhangi bir olayda bu uyuşmazlığı kopyalayarak resmi veri tablosuyla tamamen uyum içerisindeyiz. Pratik uygulamalar Aşağıda uzak miniklavye blok diyagramı olan Alarm tekrar edilmiştir. Daha önce miniklavye okuyucusunu ve uzaktaki ekranı farklı üniteler olarak oluşturmuştuk. Şimdi evrensel kaydıran yazmaç kullanarak miniklavyeyi ve ekranı tek bir birim içinde birleştireceğiz. Şekilde ayrı görülseler bile miniklavye ve ekranın her ikisi uzaktaki bir kutu içindedirler.

10 Tek bir saat darbesinde klavyedeki veriyi kaydıran yazmaca paralel olarak yükleyeceğiz sonra ana alarm kutusuna göndereceğiz. Aynı zamanda ana alarmın LED indeki veriyi uzaktaki kaydıran yazmaca gönderip LED leri yakacağız. Aynı anda klavye bilgisini yazmaçtan çıkartırken LED bilgisini de kaydıran yazmaca göndermiş oluyoruz. Sekiz LED ve akım sınırlama dirençleri 74ALS299 evrensel kaydıran yazmacın sekiz I/O pinlerine bağlanır. LED ler sadece S1=0 S0=0 ile Mod 3 esnasında sürülebilir. OE1' ve OE2' üç durumlu aktifler 0, 1, 2 modlarıyla üç durumlu çıkışları sürekli olarak aktif yapmak için toplanır. Bu LED lerin kayma esnasında yanmasına (yanıp sönme) neden olacaktır. Eğer bu sorun ise EN1' ve EN2' sadece mod 3 de bekleyen LED lerin üç durumlu tamponlarını ve ışığını aktif hale getirmek için sırasıyla S1 ve S0 ile topraklanmalı ve paralel hale getirilmelidir. Paralel yüklemede S0=1 0 a evirilir ve anahtar silicisini topraklamak için sekizli üç durumlu tamponları aktive eder. Üstteki açık anahtar kontakları sekiz girişlide direnç-led kombinasyonu ile yüksek mantığa çekilmiştir. Herhangi bir anahtar kutusu düşük girişi kısaltacaktır. Her iki S0 ve S1 yüksek olduğunda t0 zamanında anahtar verisini 299 a paralel yükleriz. Aşağıdaki dalga formlarına bakınız.

11 S0 düşüğe gittiğinde sekiz saatli (t0 den t8 e) kayan anahtar kutusu Q h ' pini aracılığıyla 299 a veri gönderir. Aynı zamanda yeni LED verisi aynı sekiz saat ile 299 un SR ında kaydırılır. LED verisi anahtar kutu verisini kaydırma işlemleriyle değiştirir. t8 8. kayan saatten sonra S1 bekleme modu (S1 S0 = 00) vererek düşüğe gider. Kaydıran yazmaçtaki veri T9, t10 vs. gibi daha fazla saat olsa bile aynı kalır. Dalga formları nereden geliyor? Bunlar eğer saat oranı 100 khz in üzerinde değilse mikroişlemciler tarafından üretilir, bu durumda t8 den sonra herhangi bir saat üretmek uygunsuz olacaktır. Eğer saat megahertz aralığında olursa sürekli çalışacaktır. S1 ve S0 saati sayısal mantıktan üretilir, burada gösterilmemiştir.