Seri Giriş, Paralel Çıkış

Seri Giriş, Paralel Çıkış
Seri-giriş/paralel-çıkışlı bir kaydıran yazmaç seri-giriş/seri-çıkışlı bir kaydıran yazmaca şu açıdan
benzer, dahili depolama elemanlarına veri gönderir ve seri çıkışı ve veri çıkışı pinlerinden veriyi
dışarı gönderir. Farklı noktası bütün dahili aşamaları çıktı olarak sunar. Böylece seri-girişli/paralelçıkışlı bir kaydıran yazmaç seri formatı paralel formata dönüştürür. Dört saat darbesiyle dört veri
biti tek bir hat üzerinden veri girişine verilirse veri dördüncü saat darbesinin sonunda dört çıkışta
QA dan QD ye aynı anda veri çıkışı olur.
Seri-giriş/paralel-çıkışlı kaydıran yazmacın pratik uygulaması tek hat üzerindeki seri formattaki
veriyi çok hattaki paralel formata çevirmesidir. Belki dört (QA QB QC QD ) çıkışında dört tane LED i
(Light Emitting Diodes) yakarız.
Seri-girişli/paralel-çıkışlı kaydıran yazmacın yukarıdaki detayları oldukça kolaydır. Her kademe
çıkışına bağlantı eklenmiş bir seri-giriş/seri-çıkışlı kaydıran yazmaca benzer. Seri veri SI (Seri Giriş)
dan verilir. Kademe sayısına eşit olan bir kaç saat zamanı sonunda yukarıdaki şekilde giren ilk veri
biti SO (Seri Çıkış (QD)) den çıkar. Genelde SO pini bulunmaz. Son basamak (yukarıda QD) SO
görevi yapar ve varsa sıradaki pakete basamaklanır.
Seri-giriş/paralel-çıkışlı kaydıran yazmaç seri-giriş/seri-çıkışlı bir kaydıran yazmaca bu kadar
benzerse, üretilen neden bu iki çeşidi de üretiyorlar? Neden sadece seri-giriş/paralel-çıkışlı kaydıran
yazmacı üretmiyorlar? Aslında seri-giriş/paralel-çıkış kaydıran yazmacı 8-bitten büyük olmadığı
durumlarda üretirler. Seri-giriş/seri-çıkış kaydıran yazmaçları 18 den 64-bite kadar 8-bitli
uzunluktan daha fazla özelliğe sahip olur. 64-bitli seri-giriş/paralel-çıkış kaydıran yazmacı bu kadar
fazla çıkış pini gerektireceğinden pratik olmaz. Yukarıdaki kaydıran yazmaç için aşağıdaki dalga
formlarına bakınız.
Kaydıran yazmaç bir veriden önce CLR' ile temizlenmiştir. Bu aktif bir düşük sinyaldir ve kaydıran
yazmacın içindeki bütün D tipi Flip-Flop ları temizler. SI girişindeki seri verinin 1011 dizilişine
dikkat edin. Bu veri CLK ile senkronize edilmiştir. Eğer başka bir kaydıran yazmaçtan besleniyorsa
bu durum geçerlidir, örnek olarak burada gösterilmeyen paralel-giriş/seri-çıkışlı kaydıran yazmaçtır.
t1 deki ilk saatte SI daki 1 verisi ilk kaydıran yazmacın basamağının D sinden Q suna gönderilir. t2
sonunda bu ilk veri biti QB dedir. t3 sonunda bu QC dedir. t4 sonunda QD dedir. Dört saat darbesi
ilk veri bitini QD ye kadar gönderdi. 0 olan ikinci veri biti dördüncü saat sonunda QC dedir. Üçüncü
veri olan 1 QB dedir. Dördüncü veri biti olan 1 QA dadır. Böylece 1011 veri giriş düzeni (QD QC QB
QA) kapsanmıştır. Şimdi bu dört çıkış üzerinde de mevcuttur.
Dört çıkışta t4 saatinden hemen sonra ve t5 den hemen önce bulunur. Bu paralel veri bu iki zaman
arasında kullanılmalı veya kaydedilmelidir veya t5 ten t8 kadar olan saatlerde QD basamağına
gönderildiğinden dolayı kaybolur, bu yukarıda gösterilmiştir.
Seri-giriş/ paralel-çıkışlı cihazlar
Seri-girişli/paralel-çıkışlı kaydıran yazmaçların entegre devrelerine Texas Instruments in katkılarıyla
daha yakından bakalım. Cihaz veri tablolarının tamamı için veri tablolarını takip edin.
•
SN74ALS164A seri-giriş/ paralel-çıkışlı 8-bitli kaydıran yazmaç [*]
•
SN74AHC594 seri-giriş/ paralel-çıkışlı 8-bitli çıkış yazmacı olan kaydıran yazmaç [*]
•
SN74AHC595 seri-giriş/ paralel-çıkışlı 8-bitli yazmacı olan kaydıran yazmaç [*]
•
CD4094 seri-giriş/ paralel-çıkışlı 8-bitli yazmacı olan kaydıran yazmaç [*] [*]
74ALS164A bizim önceki diyagramımızla sadece iki seri giriş olan A ve B haricinde neredeyse aynı.
Kullanılmayan giriş diğer girişi aktive etmek için yükseğe çekilmelidir. Yukarıda bütün aşamaları
göstermiyoruz. Fakat aşağıda bütün çıkışlar pin numaraları ile birlikte ANSI sembolü üzerinde
gösterilmiştir.
Yukarıdaki ANSI sembolünün kontrol kısmındaki CLK girişinin iki tane dahili C1 fonksiyonu vardır,
bu fonksiyonlar 1 önekine sahip her şeyi kontrol eder. Bu 1D deki veriyi zamanlamak olabilir. (/)
işaretinden sonraki ok ile gösterilen ikinci fonksiyon kaydıran yazmaçdaki verinin sağa (aşağı)
kaymasıdır. Sekiz adet çıkış sekiz adet yazmacın sağında kontrol bölümünün altında bulunur. İlk
basamak A&B girişinin yerleşebilmesi için diğerlerinden daha geniştir.
Yukarıdaki dahili mantık diyagramı 74AHC594 ün TI (Texas Instruments) tarafından verilen veri
tablosundan uyarlanmıştır. Yukarı satırdaki "D" tipi FF lar seri-giriş/paralel-çıkışlı bir kaydıran
yazmaç oluşturur. Bu bölüm daha önce tanımlanan cihazlar gibi çalışır. Kaydıran yazmacın (QA' QB'
dan QH'ya) çıkışlarının yarısı paralelinde bulunan alt kısımdaki yarımın "D" tipi FF larını besler. QH'
(pin 9) opsiyonel basamaklanmış aygıt paketine gönderilir.
RCLK deki tek pozitif saat kenarı veriyi alttaki FF un D sinden Q suna gönderir. Bütün 8-bitler çıkış
yazmacına (bir depolama öğeleri koleksiyonu) paralel olarak gönderilir. Çıkış yazmacının amacı yeni
veriler yukarıdaki kaydıran yazmaç bölümüne girerken sabit bir veri çıkışını sağlamaktır. Bu eğer
çıkışlar röleler, vanaları, motorları, solenoitleri, kornaları yada vızıltılı zilleri besliyorsa gereklidir. Bu
özellik besleme sırasındaki titreşim önemli değilse LED leri beslemede gerekli olmayabilir.
74AHC594 ün kaydıran yazmaç (SRCLK) ve çıkış yazmacı ( RCLK) için ayrı saatleri olduğuna
dikkat edin. Aynı şekilde kaydıran yazmaç SRCLR ile temizlenir ve çıkış yazmacı da RCLR
temizlenir. Devreye güç verildiğinde çıkışları bilinen bir duruma getirmek tercih edilir, özellikle
röleleri, motorları vs. besliyorsak. Aşağıdaki dalga formları verinin kayma ve kilitlenmesini gösterir.
Yukarıdaki dalga formları 4-bitli bir verinin 74AHC594 ün ilk dört basamağına verilişini ve ardından
çıkış yazmacına paralel transferini gösterir. Gerçekte 74AHC594 8-bitlik bir kaydıran yazmaçtır ve
8-bitlik bir veriyi beslemek 8-saat süresi alır, bu normal çalışma modudur. Fakat bizim
gösterdiğimiz 4-bit yerden kazandırır ve çalışmasını uygun şekilde gösterir.
t0 dan yarım saat zamanı öncesinde yazmacı SRCLR'=0 ile temizleriz. Verinin kaymasından önce
SRCLR' serbest bırakılmalıdır. t0 dan hemen önce RCLR'=0 ile çıkış yazmacı temizlenir. Bu da
serbest bırakılır ( RCLR'=1).
1011 verisi t0 ile t4 saatleri arasında SI pinine gönderilir. Dahili kaydırma aşamaları olan QA' QB'
QC' QD' de t1 t2 t3 t4 saatleriyle veri gönderilir. Bu veri bu basamaklarda t4 ve t5 arasında bulunur.
t5 den sonra istenilen veri (1011) bu dahili kaydıran yazmaçlarda bulunmaz.
t4 ile t5 arasında pozitif giden RCLK uygulayarak 1011 verisini QA QB QC QD sayma çıkışlarına
göndeririz. SRCLK lerde (t5 den t8) içeriye daha çok veri (0) girdikçe eski veri burada donacak.
Burada başka bir RCLK uygulanmadıkça veride bir değişiklik olmayacaktır.
74AHC595 594 ile benzerdir, aralarındaki tek fark RCLR' nin OE' ile yer değiştirmesidir bu da sekiz
çıkış saymaç bitinin her birinin çıkışında üç-durumlu tamponu aktive eder. Çıkış yazmaçları
temizlenememesine rağmen çıkışlar OE'=1 ile birbirinden ayrılabilir. Bu harici pull-up ve pull-down
dirençlerinin sistem çalışması anında herhangi bir röle, solenoit veya vana sürücülerini bilinen bir
duruma zorlamasını sağlar. Sistem başlatıldığında ve bir mikroişlemci veriyi 595 e kaydırıp orada
kilitlediğinde çıkışın aktif olması durumunda (OE'=0) röleleri, solenoitleri ve vanaları uygun veriyle
beslediği söylenebilir, fakat daha önce söylenemez.
Yukarıda bu cihazlar için öngörülen ANSI sembolleri vardır. C3 veriyi 2,3D denin 3 önekinde
gösterildiği gibi seri girişe (harici SER) sürer. C3/ dan sonraki ok kaydıran yazmacın sağa
(aşağıya) kaymasını gösterir, bu yazmaç kontrol bölümünün altında 595 sembolünün solundaki 8basamaktır. 2,3D ve 2D nin 2 öneki bu basamakların R2 (harici SRCLR') tarafından reset
edilebileceğini gösterir.
594 üzerindeki 1,4D nin 1 öneki R1 (harici RCLR') in çıkış yazmacını resetleyebileceğini gösterir,
bu yazmaç kaydıran yazmaç kısmının sağ tarafındadır. Harici OE' de EN bulunan 595 çıkış
yazmacını resetleyemez. Fakat EN üç durumlu (evirilmiş üçgen) çıkış tamponlarını aktive eder. 594
ve 595 in sağa doğru bakan üçgeni dahili tamponu gösterir. 594 ve 595 in ikisininde çıkış
yazmaçları 1,4D ve 4D nin 4 ile belirtildiği gibi C4 tarafından zamanlanır.
CD4094B 3 ile 15VDC aralığında çalışan bir kilitlemeli kaydıran yazmaçtır, bu daha önceki 74AHC594
e bir alternatif cihazdır. SAT C1 SERİ GİRİŞ den 1D nin 1 önekinden anlaşıldığı gibi veri gönderir.
Bu aynı zamanda sağa kaydıran yazmacın saatidir (sembolün sol yarısı) bu SAAT girişinde /C1 in
(sağ-ok) /(ok) şeklinde belirtilmiştir.
STROBE C2 sembolün sağ tarafındaki 8-bitlik çıkış yazmacının saatidir. 2D nin 2 si C2 nin çıkış
yazmacının saati olduğunu gösterir. Çıkış kilidindeki ters üçgen çıkışın üç durumlu olduğunu
gösterir, EN3 tarafından aktive edilir. Ters üçgenden önceki 3 ve EN3 ün 3 ü genelde ihmal edilir
çünkü herhangi bir EN (enable) nin üç durumlu çıkışları kontrol edeceği anlaşılır.
QS ve QS' kaydıran yazmaç basamağının kilitlenmemiş çıkışlarıdır. QS sıradaki bir cihazın SERİ
GİRİŞ ine bağlanabilir.
Practik uygulamalar
Seri-giriş/paralel-çıkış kaydıran yazmacın gerçek-dünyadaki bir uygulaması bir mikroişlemciden
uzaktaki bir panel göstergesine veri aktarılmasıdır veya seri formatlı veri kabul eden herhangi bir
uzak çıkış cihazı da olabilir.
"Uzaktan miniklavye ve ekran ile alarm" şekli paralel-giriş/ seri-çıkışlı kısımdan gelen veri ile
birlikte ek uzaktaki ekran ile burada tekrarlanmıştır. Böylece ana alarm kutusuna bağlı alarm
devrelerinin durumunu gösterebiliriz. Eğer Alarm açık bir pencere algılarsa, bizi bilgilendirmek için
uzaktaki ekrana seri veri gönderir. Miniklavye ve ekran muhtemelen uzaktaki aynı kutuda
bulunacaktır, yani ana alarm kutusunda ayrı bir yerde olacaktır. Fakat bu bölümde biz sadece
gösterge paneline bakacağız.
Eğer gösterge Alarm la aynı kart üzerinde olsaydı sekiz adet LED e sekiz tane kablo götürüp, güç ve
topraklama içinde iki tane kablo götürürdük. Bu sekiz kablonun uzak mesafede bulunan bir panele
götürülmesi tercih edilmez. Kaydıran yazmaçları kullanarak sadece beş kablo götürmek zorundayız,
bu kablolar saat, seri veri, strobe, güç ve topraktır. Eğer panel ana karttan sadece birkaç santim
uzakta olsaydı bile kablo sayısını düşürmek güvenirliği artırmak için tercih edilirdi. Ayrıca bir
mikroişlemcideki pinlerin çoğunu tamamen kullanırız ve çıkışların sayısını artırmak için seri
teknikleri kullanmak zorunda kalırız. Sayısal dan Analoga çeviriciler gibi bazı entegre devre çıkış
cihazları mikroişlemcilerden veri alan seri-giriş/paralel-çıkışlı kaydıran yazmaçlara sahiptir. Burada
gösterilen teknikler bu parçalara uygulanabilir.
Biz çıkış yazmacı ile birlikte 74AHC594 seri-giriş/ paralel-çıkışlı kaydıran yazmacını seçtik; fakat
gönderilen veriyi çıkış pinlerine paralel olarak yüklemek için ekstra bir RCLK pinine ihtiyaç vardır.
Bu ekstra pin veri gönderilirken çıkışların değişmesini önler. Bu LED ler için çok büyük bir problem
değildir fakat röleleri, vanaları ve motorları vs. beslerken bir problem olabilir.
Mikroişlemcinin içinde çalıştırılan kod çıkarılacak 8-bitlik veri içerir. Bir bit "Seri veri çıkışı" pinindeki
çıkış olabilir, bu da uzaktaki 74AHC594 ün SER ini besler. Sonra mikroişlemci düşükten yükseğe
"Kayan saat" üzerinde bir geçiş oluşturur, bu da 595 kaydıran yazmacının SRCLK sini besler. Bu
pozitif saat SER deki bu veri bitini ilk kaydıran yazmaç basamağının "D" sinden "Q" suna gönderir.
Kaydıran yazmaç ve çıkış pinleri (QA dan QH ye) pinleri arasında bulunan 8-bitlik çıkış yazmacından
dolayı şu anda bunun QA LEDi üzerine hiç bir etkisi yoktur, sonuçta kaydıran saat mikroişlemci
tarafından düşük duruma çekilir. Bu bir bitin 595 e kaydırılmasını tamamlar.
Yukarıdaki prosedür 8-bitlik bir verinin mikroişlemciden 74AHC594 ün seri-giriş/paralel-çıkışlı
kaydıran yazmacına gönderilmesi işleminin tamamlanması için yedi kere daha tekrar edilir. 8-bitlik
veriyi 595 in içindeki kaydıran yazmaçtan çıkışa transfer etmek için mikroişlemcinin RCLK çıkış
yazmaç saatinde düşükten yükseğe bir geçiş üretmesi gerekir. Bu yeni veriyi LED lere uygular.
RCLK sıradaki 8-bit verinin transferini beklemesi için geriye çekilmelidir.
595 in çıkışında bulunan veri yukarıdaki iki paragrafta anlatılan süreç yeni bir 8-bitlik veri için
tekrarlanıncaya kadar kalacaktır. Yeni veriler LED leri etkilemeden 595 dahili kaydıran yazmacına
gönderilebilir. LED ler ancak RCLK yükselme kenarının uygulanmasıyla güncellenir.
Eğer sekizden fazla LED beslemek istersek ne yapacağız? Var olan yazmacın QH' ına bir başka
74AHC594 SER pinini ekleyin. SRCLK ve RCLK pinlerini paralelleştirin. Mikroişlemci her iki cihazı
besleyen RCLK üretmeden önce 16-bitlik veriyi 16-saat ile transfer etmelidir.
Kullandığımız ayrı LED göstergeleri 7-bölmeli olabilir. Fakat 7-bölmeli sayı besleyebilen LSI (Large
Scale Integration) cihazları vardır. Bu cihaz bir mikroişlemciden seri formatta veri kabul eder,
böylece pin sayısından daha fazla LED bölümünü LED leri çoklayarak besleyebilir. Örnek olarak
MAX6955 için aşağıdaki linke bakınız. [*]