ch10并行输入输出接口8255

11、并行通信和串行通信2、串行接口概述3、并行接口概述4、8255A引脚、编程结构5、8255A的控制字6、8255A的工作方式7、8255A的应用举例一、并行输入/输出接口825521、并行通信和串行通信通信指计算机与外设、计算机与计算机间的信息交换或数据传输通信的基本方法:并行通信和串行通信并行通信:一个字节或一个字的各位同时进行传输的一种通信方式.串行通信:把传输的数据一位一位地顺序传送的一种通信方式.3数据的各位依次由源到达目的地→慢数据线少→远程,费用低串行通信将数据的各位按时间顺序依次在一根传输线上传输。01101010RD目的TD源串行通信适于长距离、中低速通信4串行数据的传送方向在串行通信中，数据通常是在两个站（如终端和微机）之间进行传送，按照数据流的方向可分成3种基本的传送方式：全双工、半双工和单工。1.全双工当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工（FullDuplex）制。2.半双工若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时接收或发送数据，这样的传送方式就是半双工（HalfDuplex）制，采用半双工．通信系统每一端的发送器和接收器，通过收／发开关转接到通信线上，进行方向的切换，因而会产生时间延迟。收／发开关实际上是由软件控制的电子开关。3.单工若采用单根传输线只用作发送或只用作接收，进行单向传送，这样的传送方式就是单工（Simplex）制5全双工半双工单工发送器接收器A站接收器发送器B站发送器接收器A站接收器发送器B站接收器A站发送器B站6串行通信的基本方式根据在串行通信中，对数据流的分界、定时及同步的方法不同，串行通信可分为异步串行通信方式和同步串行通信两种方式。异步串行通信的基本特点是：异步串行通信是以字符为信息单位传送的。每个字符作为一个独立的信息单位（1帧数据），可以随机出现在数据流中，即发送端发出的每个字符在数据流中出现的时间是任意的，接收端预先并不知道。同步串行通信的基本特点是：同步串行通信是以数据块（字符块）为信息单位传送，而每帧信息包括成百上千个字符，因此，传送一旦开始，要求每帧信息内部的每一位都要同步，也就是说，同步通信不仅字符内部的位传送是同步的，字符与字符之间的传送也应该是同步的，这样才能保证收／发双方对每一位都同步。7•异步串行方式发送和接收两地不用同一时钟同步的数据传输方式；每个字符的传输总是以一个起始位为准，然后接收方与发送方保持同步，通信双方可按需要改变通信协议，在通信的数据流中，字符之间是异步的，字符内步各位是同步的。为了保证异步通信的正确，必须在收发双方通信前约定字符格式和波特率。因此,异步通信协议包括两个方面的内容:字符格式的规定和数据传送速率的要求①字符格式——字符的编码形式及规定每个串行字符由以下4部分组成：起始位（1位，低电平）；数据位（5～8位）；奇偶校验位（1位）；（奇校验时，数据位+奇校验位所含1的个数为奇数时，自动写0，否则写1，偶校验类似）停止位（1、1.5或2位，高电平）。81到0的跳变作为字符的开始LSBMSB字符间隔（均为1）1、1.5或2个停止位（均为1）1位可选的奇偶校验位5到8位的数据位，低位在前，高位在后起始位说明：①无信息传输（或间隔）时，输出必须为“1”状态（标识态）；②1到0的跳变作为字符的开始——起始位；③起始位后为5～8位的数据位，低位在前，高位在后；④数据位后为奇偶校验位，可设为奇或偶校验，也可不设；⑤最后有1、1.5或2位停止位，均为“1”9异步通信的这种由起始位开始、停止位结束所构成的一串二进制数称为帧，即一个完整的字符。从微观上看异步通信是一位一位传送，而从宏观上看，它又是一帧一帧传送的。一帧数据中的相邻位之间的时间间隔是相同的，而帧与帧之间的时间间隔又是随机的，可短可长，即帧与帧之间可以有若干个空闲位。‘A’：41H=1000001B100000111例如：设异步通信数据格式为7位数据、1位奇校验和1位停止位，则字符‘A’的数据格式为：10②数据传送速率——每秒钟传输数据的位数（波特率）例：每秒钟传送120个字符，而每个字符由10位数据位组成，则传送的波特率为：fd=10×120=1200bit/s=1200波特或称为1200bps。例：设置波特率为9600bit/s，一个字符的数据为7位，则每秒钟可传送的字符个数为9600/10=960。每位数据需要的传送时间为1/9600=0.104166ms.标准：110/300/600/1200/1800/2400/4800/9600/1920011•同步串行方式以一组字符组成一个数据块（或称信息帧），在每一个数据块前附加一个或两个同步字符或标识符，同步通信附加数据很少。但在传送过程中发送端和接收端必须使用同一时钟信号进行控制使每一位数据均保持位同步。同步传送速度高于异步传送，传送效率高；但同步传送要求发送端和接收端使用同一时钟，故硬件电路比较复杂。~~~~同步字符数据数据数据校验同步字符12RS-232C接口RS-232C是使用最早、应用最多的一种异步串行通信总线标准。它是美国电子工业协会（EIA）1962年公布，1969年最后修定而成的。其中，RS表示RecommendedStandard，232是该标准的标识号，C表示最后一次修定。RS-232C主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的电气性能。例如CRT、打印机与CPU的通信大都采用RS-232C接口RS-232C串行接口总线适用于：设备之间的通信距离不大于15m，传输速率最大为20kb/s。13RS-232C信息格式标准RS-232C采用串行格式，如图所示。该标准规定：信息的开始为起始位，信息的结束为停止位；信息本身可以是5、6、7、8位再加一位奇偶校验位。如果两个信息之间无信息，则写“1”，表示空。0/10/10/10/10/10/10/1…01低位高位第n个信息第n＋1个信息数据位(5,6,7,8)起始位起始位停止位奇偶校验位(有,无)逻辑“1”,－12V逻辑“0”,＋12VRS-232C信息格式14数据的各位同时由源到达目的地→快多根数据线→距离短、远程费用高并行通信将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。01010110D0D1D2D3D4D5D6D7目的D0D1D2D3D4D5D6D7源并行通信适于短距离、高速通信15并行接口的典型硬件结构包括：1、一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口2、与CPU进行数据交换所必须的控制和状态信号3、与外设进行数据交换所必须的控制和状态信号4、端口译码电路5、控制电路3、并行接口概述并行接口连接CPU与并行外设，实现两者间的并行通信，在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。16CPU控制寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器数据总线地址译码读出信号写入信号复位准备好中断请求地址片选A0A1输入设备数据输入数据输入准备好数据输入回答输出设备数据输出数据输出准备好数据输出回答并行接口连接外设示意图17输入过程外设将数据=接口→状态线“数据输入准备好”=1；→接口把接收到数据输入缓冲寄存器；→数据输入回答=1，作为对外设响应信号；→外设撤消“数据”和“数据输入准备好”信号；CPU从接口读取数据→接口收到数据，设置“输入准备好”状态位；→供给CPU查询或向CPU发中断请求；→CPU从接口读取数据，接口自动清除状态寄存器输入准备好状态位（准备好）；→数据总线处于高阻状态。开始下一个输入过程18输出过程输出：每当外设从接口取走一个数据以后，CPU往接口中输出数据→接口中状态寄存器发中断请求；（“输出准备好”=1，表示CPU可以往接口中输出数据）→CPU向接口输出数据，数据到接口缓冲寄存器；→接口自动清除“输出准备”好。将数据送往外设：接口向外设发送一个“驱动信号”，启动外设接收数据。→外设收到数据向接口发一个“数据输出回答”信号；→接口收到的信号将状态寄存器中“输出准好”=1；→CPU输出下一个数据。19不可编程并行接口和可编程并行接口不可编程并行接口的工作方式和功能:是由硬件接线决定，不能用软件来控制。可编程并行接口的工作方式和功能:可用软件编程的方法改变，使接口具有更大的灵活性和通用性。在并行接口芯片中，不同的产品系列研制出与之相匹配的接口芯片。例在80X86系列中使用8255A芯片在Z80系列中使用Z80-PIO芯片在6800系列中使用MC6820PIA芯片一般情况下不交叉使用，因为:只有本系列的芯片才能更好地保证时序上的配合,和各种功能的发挥，使CPU可靠与外设交换信息。204、8255引脚、编程结构Intel系列的8位并行接口芯片通用性强，使用灵活可用程序设置和改变芯片的工作方式是一种典型的可编程并行接口芯片8255PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB340个引脚，双列直插式21resetD7~D0A9~A2A1A0IORIOW片选译码数据缓冲器读写控制片内译码CSRESETA1A0RDWRPC7~PC0PB7~PB0PA7~PA0控制口D端口A端口C端口B+5VGNDD7~D0外设8255总线8255的内部结构由数据总线缓冲器,读写控制逻辑,A和B两组控制电路,数据端口组成.22(1).数据端口A、B、C每个端口8位，通过编程设定其为输入口或输出口可用来和外设传送信息resetD7~D0A9~A2A1A0IORIOW片选译码数据缓冲器读写控制片内译码CSRESETA1A0RDWRPC7~PC0PB7~PB0PA7~PA0控制口D端口A端口C端口B+5VGNDD7~D0外设8255总线23端口A有3种工作方式(方式0、方式1、方式2)对外8根引脚PA7~PA0resetD7~D0A9~A2A1A0IORIOW片选译码数据缓冲器读写控制片内译码CSRESETA1A0RDWRPC7~PC0PB7~PB0PA7~PA0控制口D端口A端口C端口B+5VGNDD7~D0外设8255总线24端口B有2种工作方式：方式0、方式1对外8根引脚PB7~PB0resetD7~D0A9~A2A1A0IORIOW片选译码数据缓冲器读写控制片内译码CSRESETA1A0RDWRPC7~PC0PB7~PB0PA7~PA0控制口D端口A端口C端口B+5VGNDD7~D0外设8255总线25端口C对外引脚PC0~PC7resetD7~D0A9~A2A1A0IORIOW片选译码数据缓冲器读写控制片内译码CSRESETA1A0RDWRPC7~PC0PB7~PB0PA7~PA0控制口D端口A端口C端口B+5VGNDD7~D0外设8255总线26当端口A在方式1或方式2、端口B在方式1时，端口C的某些位用于传送联络信号，以适应CPU与外设间的各种数据传送方式的要求，如查询传送的应答信号、中断传送的中断申请信号等；②C口未被用作联络信号的其它位可工作在方式0。resetD7~D0A9~A2A1A0IORIOW片选译码数据缓冲器读写控制片内译码CSRESETA1A0RDWRPC7~PC0PB7~PB0PA7~PA0控制口D端口A端口C端口B+5VGNDD7~D0外设27(2).控制端口D(A组和B组控制电路)8位端口，无对外引脚控制端口的内容决定A口、B口、C口的工作状态(输入或输出)和工作方式（方式0、1、2）,起控制作用。resetD7~D0A9~A2A1A0IORIOW片选译码数据缓冲器读写控制片内译码CSRESETA1A0RDWRPC7~PC0PB7~PB0PA7~PA0控制口D端口A端口C端口B+5VGNDD7~D0外设28由1个8位双向三态缓冲器构成8255内各端口通过数据缓冲器与系统总线