单片机及接口技术14(第六章)

YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所一、单片机最小系统二、片外RAM的扩展三、I/O口的扩展*四、键盘与显示电路第六章单片机系统及其扩展YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所+5VRSTp0.0p0.7ALEXTAL1EAp2.0XTAL2p2.4PSEN74LS3732764OECED7--D08031一、单片机最小系统片外ROM选通线，在执行MOVC指令时，自动在该引脚产生一负脉冲，其他情况其为高电平封锁状态。允许访问片外存储器线。A12—A8A7—A0地址锁存允许控制线。GOEYuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所扩展32KBRAM：二、片外RAM的扩展P2.7D7—D074LS37362256CSWEOEP0.0P0.7ALEP2.0P2.6RDWRA7—A0允许输出线读写命令线（高电平时建立读出工作状态，低电平时处于写入状态）YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所S1S2S3S4S5S6外部存储器访问时序ALE/RDP2P0PCLOUTINSINADDOUTDATAINPCLOUTYuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所1、接口电路及其功能三、I/O接口电路及扩展ROMRAMCPUCBDBAB外部设备I/O接口YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所计算机接口电路：CPU与外围设备的数据通道。CPU必须经过一定电路才能和外围设备进行数据传输，这些电路就是接口电路。接口技术：研究接口电路组成和对数据传输的控制技术，称为接口技术。YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所计算机接口的功能：·速度的匹配——快速的CPU与慢速的外设；·数据格式的转换——数字、模拟、磁记录等；·接口的选择与控制；·时序的配合与状态的传递；·中断的管理——中断源的识别、中断优先级管理。YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所2、接口的编址方式给每一个接口设置一个编码，该编码称为接口地址。存储器映像式将接口按存储器方式编址。特点：一个接口作为一个存储器单元。访问和控制同存储器。单独编址接口地址空间和存储器地址空间相互独立。特点：使用专用的控制信号和专用指令。YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所3、I/O传输的控制方法I/O传输的控制作用·数据何时开始传输;·数据传输的进程控制。I/O传输的控制方法·程序控制：无条件和查询方式;·中断控制：在中断程序中传输数据;·DMA控制：存储器直接存取方式。YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所程序控制传输数据通道状态通道外部设备DB控制控制查询无条件传输（同步传输）：类似于CPU和存储器间的数据传输，在外设工作速度非常快或非常慢时采用。查询传输（异步传输）：YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所读取状态输入或输出一字符满足条件NY查询传输的流程YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所并行传输，查询方式典型接口电路锁存器打印机++译码器DBABBUSYSTBWRRD打印机接口举例YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所中断控制传输需要解决的问题：·中断源如何发出中断请求信号?·中断请求信号如何传递给CPU?·CPU如何收到中断申请并找到中断源?·CPU执行中断响应时，如何暂停原程序的执行；·中断服务后，又如何恢复被中断程序的执行？·在多个中断源系统中，如何处理中断源之间的关系?(中断优先级管理)YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所注意事项：解决中断入口问题·X86系列计算机使用中断矢量表。中断矢量表与中断入口地址的关系；中断矢量表与中断类型码（中断号）的关系·51系列单片机采用固定入口地址中断保护YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所DMA方式通过程序传输MI/OCPUMI/ODMACDMA传输YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所DMA传输过程示意图DMACMI/O外设CPU外设向DMAC提出申请DMAC向CPU申请CPU回答DMAC发出地址和读写信号DMA开始传输数据YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所DMA传输过程CPU对DMAC初始化编程，确定工作方式、传输长度和传输地址。外设向DMAC发出申请信号，DMAC再通过HOLD信号向CPU进行总线请求。CPU收到HOLD信号后，立即做出回答。首先，暂停和外部总线的联系，内部处于保持状态，对外的三个总线处于高阻态。然后，发出HLDA信号。交出总线。DMAC收到HLDA信号后，即开始接管总线。产生数据传输需要的地址和控制信号。DMA传输开始。DMA传输结束，DMAC撤销HOLD信号，释放总线控制权，CPU接管总线，继续原来指令的执行。YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所三种控制方式小结方法特点使用场合程序控制方法简单，编程容易，对硬件要求不高，速度较慢对速度要求不高，数据量不大的场合中断控制速度较快，实时性较好，CPU利用率高，对硬件有一定要求随机性较强，或传输时间间隔较准，实时性较好的场合DMA控制传输速度最快，对硬件要求较高大量数据快速传输的场合注：MCA-51不具备DMA功能，无法简单地与DMA控制器联机工作。YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所8155内部结构：256*8RAM控制逻辑定时器ABCIO/MAD7-0CEALERDWRRESETCTCLKTOUTVCCPA7-0PB7-0PC5-0Vss4、I/O口的扩展——8155YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所8155接口地址编码A7A6A5A4A3A2A1A0所选端口（寄存器）000命令/状态寄存器001A口（PA7—PA0）010B口（PB7—PB0）011C口（PC5—PC0）100定时器低8位101定时器高6位和2位计数器方式位YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所工作方式控制字76543210TM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA00:空操作01:停止定时器计数10:若定时器正在计数,计数长度减为0时停止计数11:启动.置方式和长度后立即启动,若正在运行,置新的方式和长度,计数结束后按新的设置运行.0:A口输入1:A口输出0:B口输入1:B口输出00:A口B口基本输入输出,C口输入01:A口B口基本输入输出,C口输出10:A口选通输入输出,B口基本输入输出,PC0:AINTR,PC1:ABF，PC2:ASTB,PC3—PC5:输出11:A口,B口选通输入输出,PC0:AINTR,PC1:ABF,PC2:ASTBPC3:BINTR,PC4:BBF,PC5:BSTB1:允许中断0:禁止中断YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所状态标志寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0TIMERINTEBBBFINTRBINTEAABFINTRAINTRA------A口中断请求，0----无，1----有；ABF------A口缓冲器，0----空，1-----满；INTEA------允许A口中断，0----禁止，1----允许；INTRB------B口中断请求；BBF-------B口缓冲器；INTEB------允许B口中断；TIMER------定时器中断，0---读状态字后或硬件复位后，1---有定时器溢出中断。YuNaigongSchoolofInformationandControlBeijingPolytechnicUniversityBeijing,P.R.China北京工业大学人工智能与机器人研究所8155工作方式·存储器方式：IO/M=0且CE=0时，CPU通过AD7~AD0上的地址选择RAM中的任意单元进行读写。·I/O方式：8155可选择片内任一寄存器读写，端口地址由A2A1A0决定，分为通用I/O和选通I/O两种。通用I/O方式·A、B、C三口用作输入/输出口，A、B两口的输入/输出由命令字的