入出力デバイス｜エンベデッドシステムスペシャリスト試験

つなぎ方の違いと、CPUがどこまで転送に関わるか

周辺装置との転送方式は、まずパラレルかシリアルかで分けます。パラレル転送は複数のビットを同時に送れますが、転送クロックを高速にすると各ビットの信号が届く時刻のずれが無視できなくなり、速度や距離に限りがあります。シリアル転送は1本の線で順に送るためこのずれの影響を受けにくく、現在の高速なインタフェースの多くはシリアル方式です。

組込みシステムでセンサなどをつなぐ代表がI2Cです。クロック線とデータ線の2本で複数のデバイスをバス状に接続し、デバイスごとのアドレスで通信相手を指定します。センサからの読出しでは、デバイスのアドレスに続けて内部レジスタのアドレスを指定し、そのレジスタの値を受け取ります。どのアドレスとどのレジスタの組合せが何の値を表すかは、デバイスごとの表から読み取ります。

CPUと周辺装置の間でデータを動かす方法には、CPUが状態を見ながら1語ずつ転送するプログラム制御、装置の準備ができたら割込みで知らせてCPUが転送する割込み方式、専用の制御回路が転送を受け持つDMAがあります。DMAではDMAコントローラが入出力装置と主記憶の間で直接データを運び、CPUはその間ほかの処理を進められます。転送が終わると、DMAコントローラが割込みでCPUに完了を知らせます。