講義可編程io接口芯片

1、微機(jī)原理與接口技術(shù)第六章 可編程I/O接口芯片本章內(nèi)容6.1 可編程I/O接口芯片概述6.2 可編程并行接口芯片8255A6.3 可編程定時器/計數(shù)器82536.4 可編程串行通信接口芯片82516.5 可編程DMA控制器82376.4.1 串行通信的基本概念并行通信：多位數(shù)據(jù)同時傳送，速度快，需要較多的傳輸線，適于計算機(jī)內(nèi)部、計算機(jī)與近端外設(shè)間的通信；串行通信：在1條傳輸線上將數(shù)據(jù)按比特一位一位分時傳送，節(jié)省傳輸線，速度慢，適于計算機(jī)與遠(yuǎn)端通信6.4.1 串行通信的基本概念-同步同步是指接收端按照發(fā)送端所發(fā)信息單元的重復(fù)頻率及起止時間來接收數(shù)據(jù)，即收發(fā)雙方在時間基準(zhǔn)上應(yīng)保持一致。同步分為碼元

2、同步、字符同步、幀同步等。碼元同步是使接收端接收的每一碼元都要和發(fā)送端準(zhǔn)確地保持同步，即在每一個二進(jìn)制位保持同步。6.4.1 串行通信的基本概念-異步與同步串行通信串行通信根據(jù)時鐘的同步方式不同可以分為異步串行通信和同步串行通信兩種方式異步串行通信收發(fā)雙方時鐘相互獨立，時鐘不需要保持嚴(yán)格同步， 實現(xiàn)簡單，傳輸效率低同步串行通信要求發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴(yán)格同步，傳輸效率高，實現(xiàn)復(fù)雜6.4.1 串行通信的基本概念-異步串行通信異步串行通信：收發(fā)雙方使用各自的時鐘，每次傳輸1個字符字符之間為空閑位，邏輯“1”1個起始位，邏輯 “0”，用于表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始 58個數(shù)據(jù)位，緊接著起始位之后 ，從最低

3、位開始傳送 1個奇偶校驗位（可選），用于校驗數(shù)據(jù)傳送的正確性 1/1.5/2個停止位，邏輯“1”，用于表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)束 6.4.1 串行通信的基本概念-異步串行通信對于異步通信，發(fā)送端和接收端都設(shè)有時鐘電路，接收時鐘周期RC設(shè)置為與發(fā)送時鐘周期TC相等，而信息位的寬度為收發(fā)時鐘周期的n倍接收方在接收時鐘脈沖的每一個上升沿進(jìn)行采樣，如果是低電平，且保持8個連續(xù)的時鐘周期，就確定接收到起始位以該時刻作基準(zhǔn)，每隔16Rc進(jìn)行一次采樣，即在每個信息位的中點采樣，直到停止位，采樣結(jié)束6.4.1 串行通信的基本概念-異步串行通信比特率：每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，單位：bps波特率：每秒傳輸?shù)姆枖?shù)，單位：b

4、uad，波特率是衡量數(shù)據(jù)傳送速率的指標(biāo)，計算機(jī)通信中波特率等于比特率標(biāo)準(zhǔn)波特率系列為110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600和19200 波特率因子：發(fā)送時鐘和接收時鐘的頻率通常為波特率的倍數(shù)（16、32、64等），一般異步通信中，取16倍6.4.1 串行通信的基本概念-同步串行通信同步通信以數(shù)據(jù)塊（信息幀）為單位，收發(fā)雙方的時鐘必須嚴(yán)格同步同步通信的協(xié)議分為兩種面向比特(bit)型規(guī)程：以二進(jìn)制位作為信息單位。現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)大多采用此類規(guī)程。典型的代表是HDLC(高級數(shù)據(jù)鏈路控制)通信規(guī)程 面向字符型規(guī)程：以字符作為信息單位，字符是EBCD碼或ASCII碼。典型

5、的代表是IBM公司的二進(jìn)制同步控制規(guī)程(BSC規(guī)程) 6.4.1 串行通信的基本概念-同步串行通信同步通信，通信過程中收發(fā)雙方的時鐘必須嚴(yán)格同步，時鐘的同步方式有兩種：當(dāng)距離較近時，可通過專用的時鐘線，用同一時鐘驅(qū)動收/發(fā)設(shè)備，保證收發(fā)雙方的嚴(yán)格同步當(dāng)距離較遠(yuǎn)時，可從傳送的數(shù)據(jù)信息中提取時鐘的同步信號，對收/發(fā)雙方的時鐘進(jìn)行同步幀同步的方式內(nèi)同步：幀同步信息包含在發(fā)送的數(shù)據(jù)信息內(nèi)單同步：用1個同步字符標(biāo)示信息幀的開始雙同步：用2個同步字符標(biāo)示信息幀的開始外同步：用外部的同步脈沖標(biāo)示信息幀的開始，需附加專門的同步脈沖傳送線路6.5.1 串行通信的基本概念-同步串行通信6.4.1 串行通信的基本概

6、念-連接方式單工方式：一根傳輸線，數(shù)據(jù)按一個方向傳輸半雙工方式：一根傳輸線，數(shù)據(jù)分時雙向傳輸，常用于點對多點的主從式通信全雙工方式：兩根傳輸線，數(shù)據(jù)同時雙向傳輸6.4.1 串行通信的基本概念-調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：發(fā)送端將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成適合傳輸?shù)哪M信號解調(diào)：接收端從模擬信號恢復(fù)出數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)器MODEM：實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)的設(shè)備6.4.1 串行通信的基本概念-調(diào)制與解調(diào)6.4.2 串行通信的物理標(biāo)準(zhǔn)串行接口標(biāo)準(zhǔn)是指計算機(jī)或終端（數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE ）的串行接口電路與調(diào)制解調(diào)器MODEM等（數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE）之間的連接標(biāo)準(zhǔn)，常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)包括EIA RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)EIA RS-422A

7、標(biāo)準(zhǔn)EIA RS-485 標(biāo)準(zhǔn)6.4.2 串行通信的物理標(biāo)準(zhǔn)-RS232C信號電平（負(fù)邏輯）：邏輯1： 5V 15V邏輯0： 5V 15V機(jī)械接口類型：DB25，DB9控制信號定義：TxD：DTE串行數(shù)據(jù)發(fā)送，輸出RxD：DTE串行數(shù)據(jù)接收，輸入RTS：DTE請求發(fā)送，輸出CTS：DCE允許發(fā)送，輸入DTR：DTE準(zhǔn)備好，輸出DSR：DCE準(zhǔn)備好，輸入DCD：DCE載波檢測，輸入RI：DCE振鈴指示，輸入SG：信號地6.4.2 串行通信的物理標(biāo)準(zhǔn)-RS232C與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換：MC1488、MC1489、MAX232典型的連接方式通用同步/異步收發(fā)器USART,，全雙工、雙緩沖同步方式：

8、58位/字符內(nèi)/外同步自動插入12個同步字符,同步字符可指定通信速率：064K異步：58位/字符自動產(chǎn)生起始位、校驗位，停止位通信速率：019.2K差錯檢測：奇偶錯、溢出錯、幀格式錯TTL電平兼容6.4.3 可編程串行通信接口芯片8251-基本功能6.4.3 可編程串行通信接口芯片8251-內(nèi)部結(jié)構(gòu)與CPU系統(tǒng)連接信號D7D0：數(shù)據(jù)輸入/輸出RESET：復(fù)位信號輸入CS：片選信號，輸入C/D：與A0相連，端口選擇RD：讀控制信號，輸入WR：寫控制信號，輸入CLK：完成8251A的內(nèi)部定時 6.4.3 可編程串行通信接口芯片8251-引腳功能6.4.3 可編程串行通信接口芯片8251-引腳功能與

9、外設(shè)/調(diào)制解調(diào)器相連RTS：請求發(fā)送，輸出CTS：清除發(fā)送，輸入，RTS的應(yīng)答信號，無MODEM，接地DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，輸出DSR：數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好，輸入收/發(fā)控制TxC：發(fā)送時鐘，輸入，波特率的整數(shù)倍，n=1，16，64RxC：接收時鐘，輸入，波特率的整數(shù)倍，n=1，16，64TxRDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好，輸出，作為中斷請求信號/狀態(tài)查詢RxRDY：接收器準(zhǔn)備好，輸出，作為中斷請求信號/狀態(tài)查詢TxE：發(fā)送器空閑，輸出，發(fā)送器中的并/串轉(zhuǎn)換器為空SYNDET：同步檢出，內(nèi)同步輸出，外同步輸入RxD：發(fā)送數(shù)據(jù)端，輸出，數(shù)據(jù)通過此引腳串行輸出TxD：接收數(shù)據(jù)端，輸入，數(shù)據(jù)通過此引腳串行輸入異步方

10、式發(fā)送字符：條件為命令寄存器中TxEN=1，CTS=0CPU向8251寫發(fā)送數(shù)據(jù)到8251數(shù)據(jù)輸出寄存器， 8251將數(shù)據(jù)傳送到發(fā)送緩沖器， TxRDY信號變?yōu)橛行Оl(fā)送緩沖器數(shù)據(jù)經(jīng)移位變?yōu)榇袛?shù)據(jù)按指定的波特率輸出，自動添加起始位、校驗位和停止位異步方式接收字符：條件為命令寄存器中RxE=18251不斷檢測RxD引腳狀態(tài)，當(dāng)為低電平時，啟動接收計數(shù)器并連續(xù)采樣，當(dāng)采樣大于半個數(shù)據(jù)位時間均為低電平時，確認(rèn)有效起始位之后8251每個一個數(shù)位采樣一次，并經(jīng)移位、去除校驗和停止位后，將數(shù)據(jù)送入接收緩沖器RxRDY信號變?yōu)橛行?.4.3 可編程串行通信接口芯片8251-工作方式6.4.3 可編程串行通信

11、接口芯片8251-工作方式同步方式發(fā)送字符：條件為命令寄存器中 TxEN=1，CTS=0內(nèi)同步時，自動添加同步字符同步方式接收字符:條件為命令寄存器中 RxE=1內(nèi)同步時，不斷搜索同步字符；外同步時，檢測SYNDET信號線方式控制字6.4.3 可編程串行通信接口芯片82516.4.3 可編程串行通信接口芯片8251命令控制字6.5.3 可編程串行通信接口芯片8251狀態(tài)字 8251初始化流程先對825lA軟件復(fù)位，一般采用先送3個0，再送1個40H的方法，這也是8251A的編程約定，40H可以看成是使8251A執(zhí)行復(fù)位操作的實際代碼 MOV DX, 2B9H MOV AL, 0 OUT DX,

12、 AL OUT DX, AL OUT DX, AL MOV AL, 40H OUT DX, AL設(shè)置8251A工作方式及寫操作命令 6.4.3 可編程串行通信接口芯片8251-初始化6.4.3 可編程串行通信接口芯片8251-初始化 異步方式 MOV DX, 2B9H ;控制口地址 MOV AL, 01111010B ;方式字：異步方式，1位停止位，偶校驗 OUT DX, AL ; 7位數(shù)據(jù)位，波特率因子16 MOV AL, 00110111B ;命令字：請求發(fā)送，清除錯誤標(biāo)志 OUT DX, AL ;允許接收，數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，允許發(fā)送同步方式 MOV DX, 2B9H ;控制口地址 MOV AL, 00111000B ;方式字：2個同步字符，內(nèi)同步，偶校驗 OUT DX,