第08章接口技术

第8章接口技术微机原理与接口技术2接口技术概述并行通信接口8255A计数器/定时器8253串行通讯的基本概念串行通信接口8251A第8章接口技术38.1.1接口的功能8.1.2接口与系统的连接8.1.3并行通信8.1.4并行接口8.1接口技术概述48.1接口技术概述一、接口的功能寻址功能控制数据的输入输出数据转换的功能联络功能中断管理功能复位功能可编程功能错误检测功能5二、接口与系统的连接2、与外设相连部分的接口结构1、与系统总线相连部分的接口结构8.1接口技术概述（续）数据线DB：通常连有总线收发器，用来增加数据总线的驱动能力。控制线CB：连有联络信号产生电路，能将CPU的控制信号转换为接口能接收的信号。地址线AB：连有地址译码器。通常将高位地址进行译码产生片选信号，而将低位地址进行片内端口的寻址。601010110D0D1D2D3D4D5D6D7目的D0D1D2D3D4D5D6D7源并行通信适于短距离、高速通信将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。数据的各位同时由源到达目的地——快多根数据线——不适用于远程数据传送三、并行通信7以计算机的字长为传输单位，通常是8位、16位或32位，一次传送一个字长的数据适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换例如：微机与并行接口打印机、磁盘驱动器微机系统中最基本的信息交换方法例如：系统板上各部件之间，接口电路板上各部件之间8并行通信与串行通信控制状态D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7计算机外设或计算机并行通信数据各bit同时传送串行通信数据按bit，依次传送TXDTXDRXDRXD计算机外设或计算机通信：CPU与外部的信息交换9含义：实现并行通信的接口称为并行通信接口。四、并行接口数据输入准备好数据输入回答数据输入数据输出数据输出准备好数据输出回答数据总线读信号写信号复位信号准备好中断请求地址地址译码CPU输入设备输出设备控制寄存器状态寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器内部端口选择片选典型的并行接口示意图10基本的并口电路▲三态缓冲器和锁存器，如：74LS244、74LS245、74LS373和74LS573等。▲特点：不可编程，一旦设计好，其功能不能改变，通用性和灵活性差。可编程并行接口▲可编程并行接口芯片：如Intel的8255A。▲特点：可根据需要通过软件编程来设定其工作方式和功能。并口：用于在CPU和外设间传输数据。作用：缓冲与锁存。118.2并行通信接口8255A8.2.18255A的内部结构8.2.28255A的引脚信号8.2.38255A的控制字8.2.48255A的工作方式8.2.5端口C的功能和状态总结8.2.68255的应用实例128.2.18255A的内部结构1、数据端口ABC2、A组控制和B组控制3、读/写控制逻辑电路4、数据总线缓冲器13端口A：内含一个8位的输入、输出锁存器/缓冲器，用作输入或输出时，其数据均可得到锁存。端口B：内含一个8位的输出锁存器/缓冲器和一个8位的输入缓冲器（输入无锁存）。端口C：内含一个8位的输出锁存器/缓冲器和一个8位的输入缓冲器（输入无锁存）。▲可作为一个独立的8位端口，也可分成两个4位端口。▲可用作数据输入/输出端口，也可作为控制/状态端口（联络信号），配合A、B端口一起工作。▲具有按位置位/复位功能。一、8255A的内部结构1、数据端口ABC：148255A可通过软件编程来分别设定每个端口的输入/输出及其工作方式。▲PA口有3种工作方式：Mode0、1、2▲PB口有2种工作方式：Mode0、1▲PC口可设置为：Mode0、位控Parallel['pærəlel]158255内部结构图数据总线缓冲器内部控制线内部数据线D0～D7A组控制（A组）端口A（A组）端口C上部B组控制（B组）端口B（B组）端口C下部读写控制逻辑PC0～PC3PB0～PB7PC4～PC7PA0～PA7RDWRA0A1CSRESET168255内部结构图D7—D0172、A组控制和B组控制：B组控制电路：控制口B和口C的低4位的工作方式和读写操作A组控制电路：控制口A和口C的高4位的工作方式和读写操作183、读/写控制逻辑电路：通过控制线与CPU相连，负责对8255的数据传送过程进行控制。4、数据总线缓冲器（8位双向）8255内部的数据线通过它与CPU的系统数据总线相连。198.2.28255A的引脚信号1、和外设相连的信号2、和CPU相连的信号208.2.28255A的引脚信号21与外设一侧相连的引脚PA7~PA0、PB7~PB0、PC7~PC0：三组数据线均可为输入或输出。直接与外设相连，输入输出由工作方式决定。1、和外设相连的信号22与CPU一侧相连的引脚D7~D0：双向数据线，用于CPU与8255A间传送数据、状态和控制信息。A1A0：用于选择端口地址。A1A0=00：选择端口AA1A0=01：选择端口BA1A0=10：选择端口CA1A0=11：选择控制端口2、和CPU相连的信号23CS、RD、WR：片选、读信号、写信号。均为低电平有效。RESET：复位信号，高有效。RESET=1时：▲清除所有内部寄存器的内容。▲将A、B、C三个端口均设置为方式0，输入。三个端口对外的信号线均为高阻态。24A1、A0地址线作为端口选择信号。A1A000PA01PB10PC11控制端口注意：将8255的地址线与CPU的地址总线连接时8255的A1地址总线的A28255的A0地址总线的A1而地址总线的A0总是置为0A1、A0的连接258255A的端口分配及读写功能CSRDWRA1A0功能00100100100100011011读取PA口数据读取PB口数据读取PC口数据无操作01001001001000011011数据写入PA口数据写入PB口数据写入PC口命令写入控制寄存器26PC机中8255的端口地址分配CSRDWRA1A0端口操作地址01000数据总线→端口A60H01001数据总线→端口B61H01010数据总线→端口C62H01011数据总线→控制寄存器63H00100数据总线端口A60H00101数据总线端口B61H00110数据总线端口C62H00111非法状态011××数据总线为高阻态1××××数据总线为高阻态278.2.38255A的控制字1、方式选择控制字2、端口C按位置1/置0控制字28三、8255A的控制字控制字有两类：1.方式选择控制字决定了8255的三个端口的工作方式和输入/输出方式。2.端口C按位置1/置0控制字可以对端口C的任何一位置1或清0。控制字写入控制端口（A1A0＝11）291D6D5D4D3D2D1D01、方式选择控制字PA方式选择00方式001方式11×方式2特征位端口A1：输入0：输出C口高4位1：输入0：输出PB方式0方式01方式1端口B1：输入0：输出C口低4位1：输入0：输出A组B组30方式选择控制字：示例【例8-1】要求：PA口：方式1输入PB口：方式0输出PC口:高4位，输出。C口低4位，输入。方式控制字：10110001B初始化的程序段（假设控制端口为FFFEH）：MOVDX，0FFFEhMOVAL，0B1hOUTDX，AL31【例8-2】某并行接口的:PA口设定为方式0，输出；PB口为方式0，输入；PC口高4位输出，低4位输入。试写出方式字命令。MOVAL，10000011BOUT63H，AL；控制端口320D6D5D4D3D2D1D0特征位不使用1：置位0：复位2、端口C按位置1/置0控制字注意：尽管该控制字针对C口进行操作，但必须写入控制端口，而不是写入C口对应的地址。332、端口C按位置1/置0控制字端口C置1/置0控制字要写入控制端口，而不是写入C端口只对端口C的输出进行控制输出1或0，对输入无作用一次只能对端口C的某一位（PCi）进行控制输出1或0该控制字不会破坏已经建立的工作方式，而是对它们的支撑。34【例8-3】要求：在8255的PC7输出一个窄脉冲程序段：MOVDX，0FFH；设控制寄存器地址为0FFHMOVAL，00001110B；PC7=0OUTDX，AL；写入控制端口MOVAL，00001111B；PC7=1OUTDX，ALMOVAL，00001110B；PC7=0OUTDX，AL端口C的按位置1/置0控制字：示例358.2.48255A的工作方式1、方式0：基本输入输出方式2、方式1：选通输入输出方式3、方式2：双向传送方式361、方式0：基本输入输出方式方式0不使用固定的联络信号。A口和B口可定义为方式0的输入或输出口。C口分成两个部分（高四位和低四位），C口的两个部分也可分别定义为输入或输出。方式0下的各端口输入或输出有24=16种不同的组合。在方式0，所有端口输出均有锁存，输入只有缓冲无锁存。特点：方式0的使用场合：适用于无条件传送和查询方式的接口电路37【8-5】用8个开关控制8个发光二极管灯。方式0应用实例1初始化编程：设置方式控制字控制端口地址：A1A0＝11工作过程中：通过数据端口对外设数据进行读写数据读写利用端口A、B和C的端口地址，A1A0依次等于00、01、10388255与显示块、开关键的连接+5V方式0应用实例1….OOO…...+5VLEDPA0PA1PA2PA7PB0PB1PB7…….DISPSW8255A系统总线............39初始化及应用程序片段：设分配给8255的端口地址为320H～326H……MOVDX，326H；控制口地址326HMOVAL，10010000B；A口：方式0，输入B口：方式0，输出；OUTDX，AL；初始化工作方式MOVDX，320H；DX=320H，指向A口INAL，DX；读入开关状态NOTAL；各位取反,闭合时为0,点亮LED应为1MOVDX，322H；DX＝322H，指向B口OUTDX，AL……40【例8-6】如图电路，若要求8个发光二极管L0~L7依次点亮，请问：①8255A的A端口应工作在什么方式下？②给出初始化程序段。③编制程序实现题目要求。41解题分析：①A端口应工作在方式0，输出。②初始化程序段：③题目实现。MOVDX，183H；控制端口MOVAL，80H；方式字(80H~8FH)OUTDX，ALMOVDX，180HSTART:MOVAL，0FEHL1:OUTDX，ALSHLAL，1；逻辑左移JNCSTARTJMPL1422、方式1：选通输入输出方式方式1规定了固定用于应答联络的信号线。A口借用C口的一些信号线用作控制和状态线，形成A组。B口借用C口的一些信号线用作控制和状态线，形成B组。在方式1下，A口和B口的输入输出均带有锁存。未使用的C口某些位还可单独定义为I/O口用。特点：方式1的使用场合：适用于查询方式和中断方式的接口电路43方式1输入联络信号44方式1输入联络信号当口A或口B工作在方式1输入时，都分别需要口C来提供这三个控制联络信号。并且对应C中固定的数位。IBF(InputBufferFull)输入缓冲器满信号，高有效。有效时表示数据已送入到输入锁存器中。该信号由外设发出的STB置位（变为有效高），由CPU发出的RD信号的上升沿复位（变为无效低）。INTR—中断请求信号，高有效，8255CPU当输入选通信号结束时STB＝1，并且IBF为高，这时8255向CPU提出中断请求。让CPU来读取位于8255输入锁存器中的数据。在CPU发出的RD信号的下降沿将其清零。（Strobe）选通信号，低有效。外设8255当其有效时，将输入设备送来的数据锁存至8255A的输入锁存器。STB45方式1输入联络信号46端口A方式1输入时：数据选通信号表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号表示A口已经接收数据中断请求信号请求CPU接收数据PC4PC5PC3PA7~PA0INTEAIBFAINTRASTBA中断允许