CN88200348U

CN88200348U - 微机群共享多外设控制器

Info

Publication number: CN88200348U
Application number: CN 88200348
Authority: CN
Inventors: 董乐; 艾伦
Original assignee: BRANCH OF BEIJING NORMAL COLLEGE
Current assignee: BRANCH OF BEIJING NORMAL COLLEGE
Priority date: 1988-01-30
Filing date: 1988-01-30
Publication date: 1988-10-19

Abstract

本实用新型是一种智能化的微型计算机外部设备扩展控制器。由一台主机或多台主机共享一台或多台打印机或其它输出设备；单主机并行使用多台打印机或其它输出设备；为微机提供多个输出设备接口(如打印机、绘图仪、远程通讯、磁带机、电传机等)，它们既可以为一台主机并行使用，也可以为多台主机分别使用。

Description

本实用新型是一种智能化的微型计算机外部设备扩展控制器。

目前通用的低档微机（如8位微机和16位个人计算机）对打印机等外设的利用都是独占性的。即一台外设一旦与一台微机相连，就为该微机独占性的使用，不能再为其它微机所利用。这种对外设的利用方式存在以下明显的缺点：

第一、由于在微机的实际应用中，主机工作时间与外设工作时间相差悬殊，而主机与外设的价格却相差不多；另外，目前的发展大有主机价格下跌，外设价格上涨的趋势，使得在微机应用的硬件投资上外设的投资量增大。例如，目前使用的8位微机和个人计算机的主机工作时间与打印机工作时间之比约在10：1～200：1之间；8位微机APPLEⅡ的主机价格约1500～1700元人民币，为其配备的80列9针打印机的价格约在1200元人民币左右；16位的IBMPC兼容机主机价格约6000～8000元人民币，为其配备的24针打印机约4000～7000元人民币。

第二、由于主机工作速度远大于外设，当外设工作时，主机基本上处于等待状态，使数据的输出成为一个瓶颈，造成了主机资源的浪费。例如，在Z80CPU的微机上，主机处理一个字节的数据约需10／2000000～20／2000000秒，而普通9针打印机打印一个字符约需1／33秒，速度相差近3000倍。

第三，计算机厂家鉴于多方面的考虑，为微机设计的外设接口的种类和数量都很少，这给微机的应用带来很多不便。例如，现在通用的个人计算机一般有一个并行口和一个串行口，如果在配接了一台打印机、一台远程通讯控制器后还想接一台绘图仪，就会遇到困难。这三个缺点在中、小学、大专院校和科研单位及大中企业等有多台微机的场合，表现得尤为突出。

目前，为了提高计算机软、硬件资源的利用率，人们普遍关注到网络技术的发展，但网络技术更着重于中远距离的多机通讯，多台微机对多台外设的共享问题在网络技术研究中尚未引起高度的重视。若将现在的网络技术直接用于处理多台微机对多台外设的共享，投资太大，非一般中、小学和普通科研机构及企业单位能够做到。

本实用新型的目的即在于，设计一种智能化的微机外设控制器，能够缓减前述三个缺点给微机应用带来的压力，能够实现：多主机共享一台或多台打印机或其它输出设备；单主机并行使用多台打印机或其它输出设备；为微机提供多个输出设备接口，（如打印机、绘图仪、远程通讯、磁带机、电传机等）它们既可以为一台主机并行使用，也可以为多台主机分别使用。

本实用新型使用市售的廉价8位CPU、RAM、EPROM、PIO接口，地址译码器、门电路等芯片和电子元器件搭成一个有多个I／O接口的专用微机，接通电源后在固化于EPROM中的程序控制下工作。用户可以在接通电源前拨动控制开关定义各个I／O口为输入口（接主机）或输出口（接打印机等输出设备），或者为输入口定义输入数据缓冲池。在接通电源后，初始化程序根据用户确定的控制开关状态，确定各个I／O口为输入口或输出口，并为之在RAM中分配相应的缓冲池。输入口的缓冲池比输出口的缓冲池大。在多个I／O口中，有一个只作为输入口，（即至少应连接一台主机），有一个只作为打印机输出口（即至少应连接一台打印机），其它的各个I／O口即可以作为输入也可以作为输出；除专用打印机输出口外，其它各个I／O口都以中断方式工作，包括专用输入口。

固化控制程序的EPROM占有EPROM和RAM构成全部内存地址的低址，即从0000H开始的一段地址。RAM为16根地址线寻址，即不超过64K；

用户使用的控制开关分为输入输出接口定义开关组和输入数据缓冲池定义开关组；由于在设计阶段，已经确定了I／O口的个数，并确定了定义输入输出口的原则，只能是从专用输入口开始的若干个为输入口，其余的为输出口，因此输入输出接口定义开关组的开关个数和可能的组合都是已知的，每一种组合即对应了EPROM中的一段程序，所以该开关组的每一个开关都直接控制EPROM的一根地址线，每一种开关状态组合对应一个EPROM芯片地址入口；输入缓冲池定义开关组在输入输出口定义开关组确定后用来确定那些被定义为输入口的I／O是否确实被使用，当某一个作为输入的I／O口被确定为“使用”（相应的开关为ON）时，即在RAM中为之开辟输入缓冲池，否则不给他开辟。

本实用新型的所有I／O口均采用标准接口，符合CENTRONLC标准，可以和任何主机的通用并行输出接口及任何输出设备的通用并行输入接口相接。

本实用新型有自己独立的电源。

附图1是本实用新型一个实施例的电路图，该实用新型使用5V电源。

图中标注于连线上或旁边的数字表示管脚号，双字母为芯片和器件的编号。

AA、AB、AC、AD、AE为五个标准并行接口插座；

BA、BB、BC为三个Z80PIO并行接口；

CA、生成8MHz频率的晶体；

CB、CC、74LS14芯片中的两个反相门；

CD，电容量为80PF的电容器；

CE、CF、阻值为1KΩ的电阻。

CA、CB、CC、CD、CE、CF构成主振荡器；

DA，阻值为10KΩ的电阻；

DB，电容量为10μF的电容器；

DC，74LS74芯片；

DA、DB、DC的一个触发器构成一个自启动电路，以保证接通电源后中央处理器CPU能进入稳定的工作。

EA、Z80A、CPU芯片、工作频率4MHz；

EB、EC、阻值为10KΩ的电阻。

FA，74LS138芯片，PIO接口地址译码器；

GA，2732EPROM芯片，4KB；

GB，GC，阻值为10KΩ的电阻；

HA，74LS373芯片，RAM芯片行地址锁存器；

HB，74LS373芯片，RAM芯片列地址锁存器；

HC，阻值为10KΩ的电阻；

IA，74LS373芯片，RAM芯片数据输入（写）锁存器；

IB，74LS373芯片，RAM芯片数据输出（读）锁存器；

IC，阻值为10KΩ的电阻；

JA，74LS27芯片；

JB，74LS00芯片；

JC，74LS32芯片；

JD，74LS195芯片；

JA、JB、JC，构成EPROM和RAM互斥地址寻址的地址译码处理器；

K1、K2，输入输出接口定义开关组，K1接EPROM第21号管脚即地址线A11，K2接第19号管脚即地址线A10；

K3、K4、K5、K6，输入数据缓冲池定义开关组，分别接BA（即Z80 PIO芯片）的第27、28、29、30号管脚，即该芯片的PB3，PB2，PB1，PB0四个管脚；

K3、K4、K5、K6相连的是与GB、GC相同的四个电阻；

MA、MB、MC、MD、ME、MF、MG、MH为8片64K×1B的4164RAM芯片；

NA、NB、NC是与CB、CC一样属于74LS14芯片的三个反相门；

ZA、ZB、ZC、ZD四个选通脉冲产生电路；

附图2是地址译码处理器。

OA、OB、OC为JA中的三个门；

PA、PB、PC为JC中的三个门；

QA、QB、QC、QD为JB中的四个门；

附图3是选通脉冲产生电路。

RA电容量为2000PF的电容器；

RB来自一个74LS14的反相门；

RC阻值为240Ω的电阻；

RA和RC构成一个微分电路；

该实施例中EPROM芯片的容量为4KB，但仅占1KB的内存地址，即0000H～03FFH；RAM芯片有64KB可寻址范围为0000H～OFFFFH；为了在访问0000H～03FFH内存时不发生冲突仅访问EPROM芯片，使用74LS27，74LS00，74LS32三个芯片搭成地址译码处理器（如附图2所示），当CPU的地址线A10、A11、A12、A13、A14、A15全部为“0”时，地址译码器选通EPROM芯片，同时经JD（即74LS195）芯片封锁发往RAM的列地址，从而避开对RAM的访问；而当上述6根地址线上至少存在一个“1”时，EPROM被封锁，发往RAM的行、列地址照常发出。

该实施例中仅有5个I／O口，其中AA为打印机输出口（即专用打印机输出口）；AE为专用输入口；AB、AC、AD即可以作为输入口，也可以作为输出口；K3、K4、K5、K6与AB、AC、AD、AE的对应关系由软件定义为K3 ()/() AE，K4 ()/() AD、K5 ()/() AC，K6 ()/() AB；

AE使用BC接口的A口；AD使用BC接口的B口；AC使用BB接口的A口；AB使用BB接口的B口；AA使用BA接口的A口中的PA0～PA7及B口的PB6、PB7；为了使AB、AC、AD、AE能够发生中断，特别是AB、AC、AD在作为打印机输出口时也能发出中断，在它们与相应PIO的READY管脚接线上各连接一个选通脉冲产生电路（如附图3所示），选通脉冲产生电路中的反相门来自一个74LS14芯片。

该实施例中使用一片74LS138芯片作为PIO芯片地址译码器，输入端为CPU的32、33、34、35、36、37号管脚，即地址线A2、A3、A4、A5、A6、A7；译码输出为8根线，现仅用第一、二、三根线分别连接BA、BB、BC，定义这三个PIO接口芯片的I／O地址分别为80～83H，84～87H，88～8BH，尚空余5根地址译码输出线，以备连接更多的PIO接口芯片。

该实施例中用一片74LS74中的一个D触发器和电阻DA及电容DB构成一个自启动电路，使CPU的 RESET信号延迟到达，保证在接通电源后CPU能稳定的工作；另一个D触发器将主振荡器产生的8MHz频率作二分频后供给CPU芯片和PIO芯片。

该实施例中用一片74LS195芯片，在8MHz主振频率的作用下，受地址译码器的控制而产生动态RAM的列选（ CAS）信号。

该实施例中仅有5个I／O口，输入输出口定义开关组仅有两个开关。可定义四种组合状态；00对应4输入1输出；01对应3输入2输出；10对应2输入3输出；11对应1输入4输出；这两个开关（K1、K2）分别控制EPROM的地址线A11、A10，用户拨动这两个开关即直接改变了对EPROM芯片的起始寻址，即与CPU发出0000H地址寻址相对应的EPROM实际地址入口；4KB的EPROM芯片被分成4个1KB，每一个1KB中固化一种输入输出口定义开关组状态对应的控制程序。

本实用新型具有下列明显的优点：

第一，由于使用标准的接口可以和各种主机以及输出设备相连接，不受机种的限制，如IBM－PC、APPELLⅡ、TRS－80、 LASER等微机，M1724，M2024，EPSON FX－100，FX－80，M1550等打印机均可与本实用新型相连接。

第二，由于多个I／O口可以由用户通过拨动控制开关定义其为输入或输出口，使用户能根据其拥有主机和输出设备的情况灵活安排，以实现对主机和外设资源的最高效率利用。

第三，多个控制器相串联能以4n（n为控制器个数且大于1）的规律扩展I／O口的个数，使本实用新型能适应各种不同主机和输出设备数量情况下的要求。

第四，本实用新型为元件级构成的系统，电路利用率高，且各个部件均为市售廉价品，成本低。每个产品的材料费约合200元人民币。

第五，完成了本实用新型的设计目的，以低廉的投资解决了前面所述微机应用中存在的三个问题。

Claims

1、微机群共享多外设控制器，其特征在于：

(1)Z80A CPU为中央控制器；Z80 PIO芯片为输入输出接口芯片；控制程序固化在EPROM芯片中，且该EPROM芯片占用内存最低址；16根地址线寻址的RAM内存；独立的5伏电源；

(2)直接控制EPROM高位地址线的输入输出接口定义开关组；直接控制一个PIO芯片一个口的数据线的输入数据缓冲池定义开关组；

(3)由一片PIO一个口的8根数据线和另一个口的2根数据线控制一个专用打印机输出口；由一个PIO的一个口控制一个专用输入口；两个专用接口之外的其它I/O接口，每一个由PIO芯片的一个口控制，且READY线上加接选通脉冲产生电路。

2、如权利要求1所述的微机群共享多外设控制器，其特征在于：

（1）一片固化控制程序的4KB2732EPROM芯片被逻辑分割成4个1KB，占用内存0000H～03FFH地址：8片64K×1B的4164RAM芯片构成64KRAM；

（2）输入输出接口定义开关组的开关K1和K2，直接控制EPROM高位地址线A11和A10，即第21和19号管脚，输入数据缓冲池定义开关组的开关K3、K4、K5、K6，直接控制一个PIO芯片B口的数据线PB3、PB2、PB1、PB0；

（3）与输入数据缓冲池定义开关组相连的PIO芯片的A口，以及B口的PB6、PB7控制专用打印机输出口。

3、如权利要求1或2所述的微机群共享多外设控制器，其特征在于：有三个Z80 PIO芯片控制着一个专用打印机输出口，一个专用输入口，和三个普通的I／O口。