《微機(jī)原理及接口技術(shù)》第四章

本課程教學(xué)模塊第一章、微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)第二章、微型計(jì)算機(jī)的組成及工作原理第三章、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第四章、輸入／輸出接口第五章、存儲(chǔ)器及其結(jié)構(gòu)第六章、中斷控制系統(tǒng)

第七章、可編程計(jì)數(shù)／定時(shí)控制器8253第八章、數(shù)/模及模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

第九章微型計(jì)算機(jī)外部設(shè)備簡(jiǎn)介

第十章微型計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用1第四章、輸入／輸出接口

本章要點(diǎn)：l

I/O接口電路功能結(jié)構(gòu)l

I/O接口電路數(shù)據(jù)傳送方式l

可編程并行接口芯片8255A結(jié)構(gòu)、工作方式及應(yīng)用l

可編程串行接口芯片8155A結(jié)構(gòu)、工作方式及應(yīng)用l

可編程DMA控制器8237結(jié)構(gòu)、工作方式及應(yīng)用l常見(jiàn)可編程芯片的應(yīng)用

24.1輸入/輸出接口電路

為實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和各種形式的數(shù)據(jù)輸入/輸出，中間電路稱(chēng)為輸入/輸出接口電路，簡(jiǎn)稱(chēng)I/O電路。

3二、I/O電路功能1）轉(zhuǎn)換信息格式：如正負(fù)邏輯轉(zhuǎn)換，串并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，模擬數(shù)字信息的轉(zhuǎn)換等；

2）提供有關(guān)數(shù)據(jù)傳送的聯(lián)絡(luò)信號(hào)：I/O電路處于CPU與外設(shè)之間，提供聯(lián)絡(luò)信息。

3）一個(gè)輸入接口必須具有三態(tài)緩沖功能，一個(gè)輸出接口應(yīng)具有數(shù)據(jù)鎖存功能。

4）進(jìn)行地址譯碼或設(shè)備選擇：在一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)中，通常會(huì)有多個(gè)I/O設(shè)備，每個(gè)又可能有數(shù)據(jù)口、狀態(tài)口和控制口。CPU通過(guò)I/O電路的地址譯碼來(lái)識(shí)別它們。

5）進(jìn)行中斷管理；

6）實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換；

7）提供時(shí)序控制功能。

4三、I/O電路端口編址方式

對(duì)大量存儲(chǔ)單元的識(shí)別是通過(guò)地址編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前I/O電路端口的編碼方式有兩種。

1、統(tǒng)一地址的編址方式

：和存儲(chǔ)單元統(tǒng)一編址，即I/O端口看成存儲(chǔ)器的一部分；

①

優(yōu)點(diǎn)：CPU訪問(wèn)存儲(chǔ)單元的所有指令都可用于訪問(wèn)I/O端口；

②缺點(diǎn)：其一是I/O端口占用了內(nèi)存空間； 其二是在程序中不能一目了然的區(qū)分當(dāng)前正在進(jìn)行的訪問(wèn)是存儲(chǔ)器還是I/O端口。

2、獨(dú)立地址的編址方式：是指把I/O端口和存儲(chǔ)單元各自編址，即使地址編號(hào)相同也無(wú)妨。

①優(yōu)點(diǎn)：其一是I/O端口不占用內(nèi)存空間； 其二是訪問(wèn)I/O端口指令僅需兩個(gè)字節(jié)，執(zhí)行速度快； 其三是讀程序時(shí)只要是I/O指令，即知是CPU訪問(wèn)I/O端口。

②缺點(diǎn)：其一是要求CPU有獨(dú)立的I/O指令； 其二是CPU訪問(wèn)I/O端口的尋址方式少。5四、I/O電路的典型結(jié)構(gòu)

1、

內(nèi)部結(jié)構(gòu)面向用戶(hù)的I/O電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制三類(lèi)寄存器組成，用于保存和交換三種不同的信息，CPU通過(guò)對(duì)三種端口的尋址來(lái)訪問(wèn)其中的數(shù)據(jù)。

6四、I/O電路的典型結(jié)構(gòu)

1、

內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、I/O電路芯片I/O電路的核心功能常被集成在一塊或數(shù)塊大規(guī)模集成電路芯片中，稱(chēng)為接口芯片。常用的：1）通用接口芯片：并行接口芯片I8212、I8255，串行接口芯片I8250、8251等。2）面向微機(jī)的專(zhuān)用接口芯片：中斷控制器I8259、DMA控制器I8237、 定時(shí)/計(jì)數(shù)器I8253/8254等。3）面向外設(shè)的專(zhuān)用接口芯片：CRT控制器MC6845、鍵盤(pán)接口芯片I8279等。

74.1.2輸入/輸出數(shù)據(jù)傳送的方式

計(jì)算機(jī)主機(jī)與I/O設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送通過(guò)I/O電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，其數(shù)據(jù)傳送的方式通常有：程序控制下的數(shù)據(jù)傳送方式、直接存儲(chǔ)器存取方式、中斷傳送方式和采用I/O處理機(jī)傳送方式等。

一、程序控制下的數(shù)據(jù)傳送方式

通過(guò)CPU執(zhí)行程序中的I/O指令來(lái)完成數(shù)據(jù)傳送，可分為無(wú)條件傳送和查詢(xún)傳送。

1、無(wú)條件傳送方式（又稱(chēng)同步傳送方式）

特點(diǎn)：傳送前，CPU不需要了解I/O電路的狀態(tài)，假設(shè)外設(shè)已作好傳送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，

CPU直接與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)。適用于外部控制過(guò)程的各種動(dòng)作時(shí)間是固定的且是已知的場(chǎng)合。優(yōu)點(diǎn)：程序控制下的數(shù)據(jù)無(wú)條件傳送是最簡(jiǎn)便的傳送方式，它所需的硬件和軟件都很少，且硬件接口電路簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：這種傳送方式必須在已知且確信外設(shè)已準(zhǔn)備就緒的情況下才能使用，否則出錯(cuò)。

8一、程序控制下的數(shù)據(jù)傳送方式

1、無(wú)條件傳送方式（又稱(chēng)同步傳送方式）

2、查詢(xún)傳送方式（又稱(chēng)異步傳送方式）特點(diǎn)：接口就緒后，才進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，否則只能等待或轉(zhuǎn)入其它程序段。適用于CPU與外設(shè)工作不同步。

優(yōu)點(diǎn)：傳送數(shù)據(jù)前，CPU先檢測(cè)接口的狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)傳送的正確率高。

缺點(diǎn)：CPU要不斷地查詢(xún)外設(shè)，當(dāng)外設(shè)沒(méi)有準(zhǔn)備好時(shí)，CPU要等待，CPU的利用率不高。

例題4-1、采用查詢(xún)傳送方式向外部設(shè)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)BUF（本處給出程序的主體部分）。

MOV DX，6000H ；DX指向狀態(tài)端口START： IN AL，DX ；讀狀態(tài)端口信息

TEST AL，80H ；測(cè)試狀態(tài)標(biāo)志位D7，

JNZ START ；D7=0，外設(shè)未準(zhǔn)備好，繼續(xù)查詢(xún)

INC DX ；D7=1外設(shè)準(zhǔn)備好，DX指向數(shù)據(jù)端口

MOV AL，BUF OUT DX，AL ；向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)

RET9二、直接存儲(chǔ)器存取方式（DMA方式）

數(shù)據(jù)傳送請(qǐng)求由外設(shè)向DMA控制器（DMAC）提出，然后DMAC向CPU申請(qǐng)總線(xiàn)，DMAC利用系統(tǒng)總線(xiàn)自主完成外設(shè)和存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送。CPU不干預(yù)傳送過(guò)程，整個(gè)傳送過(guò)程由硬件來(lái)完成而不需要軟件介入。控制數(shù)據(jù)傳送過(guò)程的硬件稱(chēng)為DMA控制器。常用的DMA控制器8237詳見(jiàn)本章第4節(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：具有非常高的傳送速率。缺點(diǎn)：硬件電路復(fù)雜。10三、中斷傳送方式

傳送請(qǐng)求由外設(shè)提出。當(dāng)外設(shè)完成數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)備后，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，在CPU可以響應(yīng)中斷的條件下，CPU暫停正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去調(diào)用執(zhí)行預(yù)先準(zhǔn)備好的中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中完成一次CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送，傳送完成后立即返回，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。具體外設(shè)提出中斷申請(qǐng)由中斷控制器管理，常用的中斷控制器8259詳見(jiàn)第六章。優(yōu)點(diǎn)：提高了CPU的利用效率。缺點(diǎn)：需要保存大量環(huán)境參數(shù)。

11四、采用I/O處理機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送方式

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)大，在數(shù)據(jù)傳送中應(yīng)運(yùn)而生了專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理輸入輸出的I/O處理機(jī)（IOP）。如Inter8089就是一種專(zhuān)門(mén)配合8086/8088的I/O處理機(jī)芯片。

I/O處理機(jī)主要特點(diǎn)：1）擁有自己獨(dú)立的指令系統(tǒng)，可以獨(dú)立執(zhí)行自己的程序。2）支持DMA傳送方式。在系統(tǒng)中，CPU在宏觀上指導(dǎo)，IOP在微觀上具體負(fù)責(zé)輸入輸出及數(shù)據(jù)的有關(guān)處理，而且通過(guò)系統(tǒng)公共存儲(chǔ)區(qū)交換信息。

CPU與IOP基本處于并行工作狀態(tài)，提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整體的數(shù)據(jù)傳輸效率。

12主要傳送方式的對(duì)比

方式定義輸入過(guò)程優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)編程特點(diǎn)其它無(wú)條件傳送方式在已知外設(shè)準(zhǔn)備好，不用查詢(xún)外設(shè)，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送I/O數(shù)據(jù)到緩沖器CPU執(zhí)行INI/O.RD.AD選中BRI/O數(shù)據(jù)送CPU程序簡(jiǎn)單軟硬件很省外設(shè)未準(zhǔn)備好時(shí)，會(huì)讀錯(cuò)

moval,dataoutport,alCPU與外設(shè)同步工作是同步方式較少使用查詢(xún)傳送方式在程序控制下先查詢(xún)狀態(tài)外設(shè)準(zhǔn)備好傳送數(shù)據(jù)否則CPU等待輸入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好發(fā)選通readyCPU讀到ready到數(shù)據(jù)口讀數(shù)據(jù)狀態(tài)僅一位數(shù)據(jù)傳送不易出錯(cuò)要查詢(xún)需等待廢時(shí)間Inal,sta-pTestal,60hJereturnInal,data-p應(yīng)答式傳送狀態(tài)信息位聯(lián)絡(luò)信息HandshakeCPU有空閑

中斷傳送方式外設(shè)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)向CPU發(fā)請(qǐng)求CPU暫停原程序轉(zhuǎn)中斷讀數(shù)據(jù)完成返原程序外設(shè)輸入數(shù)據(jù)發(fā)選通請(qǐng)求信號(hào)數(shù)據(jù)存入鎖存器D=1，發(fā)中斷請(qǐng)求CPU得請(qǐng)求,轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷，讀數(shù)據(jù)完成清中斷，返回提高效率可多外設(shè)靠程序保護(hù)斷點(diǎn)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)多用指令廢時(shí)間

CALLxxxx

Jne

xxxx

RETCPU不用等執(zhí)行指令服務(wù)中斷隨時(shí)執(zhí)行CPU無(wú)空閑

使用較多直接數(shù)據(jù)通道傳送方式DMA為提高速度CPU出讓總線(xiàn)DMA控制器接管總線(xiàn)，數(shù)據(jù)在外設(shè)內(nèi)存間直接傳送，完成歸還總線(xiàn)外設(shè)發(fā)選通到DMADMA發(fā)HOLD到CPUCPU返HLDA給DMADMA接管總線(xiàn)DMA控制ABDBCB外數(shù)據(jù)直發(fā)內(nèi)存修改地址，計(jì)數(shù)器檢查傳送結(jié)束返回實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳送降低CPU利用率電路復(fù)雜

傳送方式單字節(jié)方式多字節(jié)方式源目的同步

收發(fā)請(qǐng)求改地址指針改記數(shù)器值三種方法

周期挪用周期擴(kuò)展CPU停機(jī)；

使用多134.2可編程并行通信接口芯片8255A

4.2.1并行接口芯片8255A的結(jié)構(gòu)

8255A有3個(gè)8位的并行輸入輸出端口，端口A、B、C；可利用編程的方法設(shè)置3個(gè)端口是輸入端口還是輸出端口；有三種工作方式，分別是方式0、方式1和方式2；有三種數(shù)據(jù)傳送方式，無(wú)條件傳送方式、查詢(xún)傳送方式和中斷傳送方式。還可以對(duì)端口C的具體位進(jìn)行單獨(dú)操作?？傊?255A可編程芯片是一個(gè)操作靈活、控制方便、應(yīng)用廣泛的并行接口電路。

通用的可編程接口芯片（按一次傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)）并行接口串行接口并行接口芯片和外設(shè)之間一次傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)是多位的，通常是一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字。串行接口芯片和外設(shè)之間一次傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)是1位。144.2.1接口芯片8255A的結(jié)構(gòu)

一、8255A的引腳：8255A是雙列直插式40個(gè)引腳芯片1）RESET：復(fù)位信號(hào)。RESET的下降沿，清除8255A控制字寄存器的內(nèi)容，并將三個(gè)端口置成輸入方式。2）D7～0：8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)。和CPU系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)相連。3）PA7～PA0：8位A端口數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)。4）PB7～PB0：8位B端口數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)。5）PC7～PC0：8位C端口數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)。6）：片選信號(hào)線(xiàn)。由譯碼電路的輸出端提供。7）：讀信號(hào)。與CPU的控制線(xiàn)相連。8）：寫(xiě)信號(hào)。與CPU的控制線(xiàn)相連。9）A1A0：端口選擇線(xiàn)。組合的00、01、10、11分別選擇A口、B口、C口及控制端口。

15二、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)A組控制B組控制端口C上半部端口C下半部端口BOOO數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器讀/寫(xiě)控制邏輯端口A數(shù)據(jù)總線(xiàn)D0~D7RDWRA0A1RESETCSPA0~PA7PC4~PC7PC0~PC3PB0~PB7CPU接口外設(shè)接口內(nèi)部邏輯16二、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1、數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器：

性質(zhì)：8位雙向三態(tài)門(mén)電路。功能：I/O的數(shù)據(jù)、CPU輸出的控制字以及CPU輸入的狀態(tài)信息都是通過(guò)這個(gè)緩沖器傳送的，數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器的8根數(shù)據(jù)線(xiàn)D7～D0一般與8086CPU低8位數(shù)據(jù)線(xiàn)相連。2、并行I/O端口（A、B、C口）：

性質(zhì)：A口輸入輸出都有緩沖器和鎖存器；B口輸入輸出都有緩沖器和鎖存器；C口輸出有緩沖器和鎖存器，輸入只有緩沖器，沒(méi)有鎖存器。功能：通常A口和B口作為獨(dú)立工作的I/O數(shù)據(jù)端口，C口作為控制或狀態(tài)信息端口。在方式控制字控制下，C口可以分成兩個(gè)4位端口，每個(gè)端口包含一個(gè)4位鎖存器，分別與A口和B口配合使用，作為與外設(shè)之間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)和存放接口電路當(dāng)前的狀態(tài)信息。17二、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3、控制字寄存器電路：性質(zhì)：分A組控制部件，控制A和C口上半部；B組控制部件，控制B和C口下半部；控制字寄存器的內(nèi)容CPU只能寫(xiě)不能讀。功能：接收CPU寫(xiě)入的方式控制字和對(duì)C口按位置位/復(fù)位控制字，實(shí)現(xiàn)對(duì)A、B、C口的控制。4、讀/寫(xiě)控制邏輯：性質(zhì)：邏輯譯碼電路組成功能：控制CPU送來(lái)的控制字或輸出數(shù)據(jù)送至相應(yīng)端口，把外設(shè)的狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)的端口送至CPU。

由端口地址A1A0和相應(yīng)控制信號(hào)組合起來(lái)可定義8255A的各端口的操作方式

18表4-28255A的讀寫(xiě)操作控制1194.2.28255A的控制字

8255A工作方式和工作狀態(tài)的建立是向控制字寄存器寫(xiě)入相應(yīng)的8位控制字完成的。D7D6D5D4D3D2D1D0D7=1是方式選擇控制字

D7=0是C口按位置位/復(fù)位控制字

在使用8255A時(shí)，首先要由CPU對(duì)8255A寫(xiě)入控制命令字，有兩種控制命令字方式，8255A的三種工作方式都要由控制命令字來(lái)設(shè)定——這個(gè)設(shè)置過(guò)程稱(chēng)為“初始化”20一、8255A的方式選擇控制字

D7D6D5D4D3D2D1D0D7=1A口工作方式選擇：00=方式0，01=方式1，1X=方式2A口工作狀態(tài)為：基本輸入輸出選通輸入輸出雙向選通輸入輸出

A口輸入輸出選擇：0=輸出1=輸入C口高位輸入輸出選擇：0=輸出1=輸入B口工作方式選擇：0=方式0基本輸入輸出

1=方式1選通輸入輸出

B口輸入輸出選擇：0=輸出

1=輸入C口低位輸入輸出選擇：

0=輸出1=輸入例4-2：8255A工作在方式選擇控制字，A口是選通的輸入方式，B口基本的輸出方式。解：控制字為10111000=0B8，初始化程序：

MOV DX，PORT-C MOV AL，0B8H OUT DX，AL21一、8255A的方式選擇控制字

D7D6D5D4D3D2D1D0D7=1A口工作方式選擇：00=方式0，01=方式1，1X=方式2A口工作狀態(tài)為：基本輸入輸出選通輸入輸出雙向選通輸入輸出

8255的24條I/O線(xiàn)全部用作傳送數(shù)據(jù)不設(shè)專(zhuān)用應(yīng)答線(xiàn)常用于無(wú)條件傳送輸出有鎖存，輸入無(wú)所存有緩沖A、B口傳送數(shù)據(jù)，C口部分引腳指定為固定的專(zhuān)用應(yīng)答線(xiàn)用于查詢(xún)（條件）傳送或中斷傳送數(shù)據(jù)輸入輸出都有鎖存功能A為雙向輸入輸出口，C的5條線(xiàn)為專(zhuān)用應(yīng)答線(xiàn)22二、8255A端口C的置位/復(fù)位命令字

8255A端口C的置位/復(fù)位命令字可實(shí)現(xiàn)對(duì)端口C的每一位進(jìn)行控制

D7=0置位/復(fù)位控制字標(biāo)志三位無(wú)效D1D2D3位選擇000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7D7D6D5D4D3D2D1D0B組：置位/復(fù)位選擇

1=置位0=復(fù)位23二、8255A端口C的置位/復(fù)位命令字

例4-3：8255A工作在置位/復(fù)位方式，要求在8255A芯片C口的PC3位產(chǎn)生一個(gè)方脈沖信號(hào)。解：對(duì)PC3的置位控制字為00000111B=07H MOV DX，PORTC ；送控制口地址LP1： MOV AL，07H ；送控制字

OUT DX，AL ；初始化

CALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)程序，輸出維持一段時(shí)間

MOV AL，06H

；對(duì)PC3復(fù)位的控制字

OUT DX,AL CALL DELEY JMP LP124方式1的操作過(guò)程A口方式1，輸入A口方式1，輸出INTEAPA0~PA7PC4PC5PC3STBIBFINTRI/OPC6PC7ORDSTB：選通輸入，外設(shè)發(fā)出IBF：輸入緩沖器滿(mǎn)，8255發(fā)出INTE：內(nèi)部中斷允許，設(shè)置PC4=1

可使INTEA=1INTR：中斷請(qǐng)求，當(dāng)INTE=1

且IBF=1時(shí)，INTR=1INTEAPA0~PA7PC6PC7PC3PC4PC5ACKOBFINTRI/OOWRACK：外設(shè)應(yīng)答OBF：輸出緩沖器滿(mǎn)INTE：中斷允許，設(shè)置PC6=1，可使INTEA=1INTR：中斷請(qǐng)求，當(dāng)INTE=1且OBF=1時(shí)，INTR=125三、方式2——雙向選通輸入輸出方式

方式2將方式1的選通輸入輸出功能組合成一個(gè)雙向數(shù)據(jù)端口，可以發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。適用于雙向傳送數(shù)據(jù)的外設(shè)，用于查詢(xún)和中斷方式的接口電路。只有端口A可以工作于方式2，需要利用端口C的5個(gè)信號(hào)線(xiàn)，其作用與方式1相同。

方式2用PC6設(shè)置INTE1（輸出），用PC4設(shè)置INTE2（輸入）。輸入和輸出中斷通過(guò)或門(mén)輸出INTRA信號(hào)。26三、方式2——雙向選通輸入輸出方式

例4-4：在一系統(tǒng)中，8255A端口地址為0A8H、0AAH、0ACH、0AEH，8255A與8086CPU微機(jī)系統(tǒng)接口（用74LS138三八譯碼器）如圖4-12。設(shè)8255A的A口工作在方式0輸出，PB口工作在方式1輸入，允許PB口中斷，C口剩余數(shù)據(jù)線(xiàn)全部輸出。8255A初始化。解：地址譯碼線(xiàn)：A7A6A5A4A3A2A1A0101010000A8H選擇A口101010100AAH選擇B口101011000ACH選擇C口101011100AEH選擇控制字寄存器初始化程序：MOV AL,10000110B ；A方式0輸出，B方式1輸入，C剩余數(shù)據(jù)線(xiàn)全部輸出OUT 0AEH，ALMOV AL，00000101B ；PC2置1，中斷屏蔽信號(hào)允許OUT 0AEH，AL ；允許B口輸入中斷274.2.48255A的應(yīng)用

一、8255A作為打印機(jī)接口的應(yīng)用

1、電路組成查詢(xún)方式的打印機(jī)接口，圖中8255A的控制口接地址2F7H，用8255AA口作為輸出打印數(shù)據(jù)口，工作于方式0，8255APC7引腳作為打印機(jī)的數(shù)據(jù)選通信號(hào)，由它產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，將數(shù)據(jù)線(xiàn)D7～D0上的數(shù)據(jù)送入打印機(jī)。另外分配PC2引腳來(lái)接收打印機(jī)的忙狀態(tài)信號(hào)，打印機(jī)在打印某字符時(shí)，忙狀態(tài)信號(hào)BUSY＝1，此時(shí)，CPU不能向8255A輸出數(shù)據(jù)，一定要等待BUSY信號(hào)為低電平無(wú)效時(shí)，CPU才能再次輸出數(shù)據(jù)到8255A。28一、8255A作為打印機(jī)接口的應(yīng)用

2、查詢(xún)程序設(shè)計(jì)打印字符存于緩沖區(qū)BUFF，共100H字符，用查詢(xún)BUSY信號(hào)完成CPU與打印機(jī)間數(shù)據(jù)交換的源程序：MOV DX，2F7H ；8255A控制口口地址MOV AL，10000011B ；8255A方式選擇控制字OUT DX，AL ；A口方式0輸出，PC7輸出，PB7輸入MOV AL，00001111B ；8255A的C口按位置位/復(fù)位控制字OUT DX，AL ；PC7置1，使高電平MOV CX，100H

；打印字符個(gè)數(shù)MOV SI，OFFSETBUFFPOLL:MOV DX，2F5H ；B口地址2F5HIN AL，DXTEST AL，80H

；查BUSY=0？JNZ POLL ；不為0，打印忙等待MOV DX，2F4H ；否則，A口地址2F4HMOV AL，[SI]； 向A送數(shù)據(jù)OUT DX，AL MOV DX，2F7H ；8255A控制口地址2F7HMOV AL，0EH

；PC7置0，使為低電平OUT DX，AL ；產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖NOPMOV AL，0FH

；PC7置1，使為高電平OUT DX，ALINC SILOOP POLL ；未打印完，繼續(xù)HLT29二、8255A作為16位小鍵盤(pán)控制接口的應(yīng)用

小鍵盤(pán)適用于單板機(jī)或以微處理器為基礎(chǔ)的儀器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、地址、命令等的輸入。1、電路組成查詢(xún)方式的小鍵盤(pán)接口如圖。常用的矩陣結(jié)構(gòu)鍵盤(pán)每行連接一個(gè)引腳，每列連接一個(gè)引腳，利用控制線(xiàn)為低，讀取檢測(cè)線(xiàn)來(lái)識(shí)別閉合鍵。

30二、8255A作為16位小鍵盤(pán)控制接口的應(yīng)用

2、查詢(xún)程序設(shè)計(jì)先使第0行接低電平，其余行接高電平，然后看第0行是否有鍵閉合（通過(guò)檢查列線(xiàn)電位實(shí)現(xiàn)）。再將第1行接地，然后檢測(cè)列線(xiàn)是否有變?yōu)榈碗娢坏木€(xiàn)。如此往下一行一行地掃描，直到最后一行。在掃描過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一行有鍵閉合時(shí)，便在掃描中途退出。通過(guò)組合行線(xiàn)和列線(xiàn)可識(shí)別此刻按下的是哪一鍵。31二、8255A作為16位小鍵盤(pán)控制接口的應(yīng)用

查詢(xún)程序：DATA SEGMENTDA55 EQU 318HDB55 EQU 319HCTL EQU 31BHTABLE DW 0101H，0102H，0104H，0108H，0110H，0120H，0140H，0180H DW 0201H，0202H，0204H，0208H，0210H，0220H，0240H，0280HCHAR DB ‘CDEFBA9845673210’CET DB ‘PLAYANYKEYINTHESMALLKEYBOARD！’，0AH，0DH DB ‘ITWILLBEONTHESCREEN！ENDWITHE’，OAH，ODH，‘$’DATA ENDSSTACK SEGMENT PARASTACK‘STACK’STA DW 50DUP（？）STACK ENDSCODE SEGMENTMAIN PROC FAR ASSUME CS：CODE，DS：DATA，SS：STACKSTART： MOV AX，DATMOV DS，AXMOV DX，OFFSETCRTMOV AH，09 ；顯示提示信息INT 21HLOP： CALLKEY ；轉(zhuǎn)鍵盤(pán)掃描程序CMP DL，‘E’ ；輸入是否結(jié)束字符“E”JNELOPMOV AX，4C00H ；返回DOSINR21HRETMAIN ENDPKEY PROCNEAR；鍵盤(pán)掃描程序LP1：MOVAL，82H；A方式0輸入；B方式0輸出MOV DX，CTLOUTDX，ALWAIT1： MOV AL，00WAIT1： MOV AL，00MOV DX，DA55OUT DX，AL ；端口A輸出全0MOV DX，DB55INAL，DX ；端口B讀取列值CMP AL，0FFHJZWAIT1 ；列線(xiàn)全為1，無(wú)鍵按下，轉(zhuǎn)回PUSH AX ；有鍵按下，保存列值PUSH AXMOV CX，1000HLP2： LOOPLP2 ；延時(shí)，去抖動(dòng)MOVDX，CTLMOVAL，90HOUTDX，AL ；設(shè)A方式0輸出；B方式0輸入MOVDX，DB55POPAX ；彈出列值OUTDX，AL ；輸出列值MOV DX，DA55IN AL，DX ；從端口A讀取行值送ALPOPBXMOV AH，BL ；彈出列值送AHNOTAX ；列值行值取反MOV SI，OFFSETTABLEMOV DI，OFFSETCHARMOV CX，16CMPAX，[SI]JZLP4 ；與代碼表相同轉(zhuǎn)移DECCXJZLP1 ；查詢(xún)16鍵ADDSI，2 ；修改代碼表指針I(yè)NCDIJMPLP3MOVDL，[DI] ；將鍵入字符送DLMOVAH，02；顯示在屏幕INT21HPUSH DX ；保存鍵入字符MOV AL，82HMOV DX，CTLOUTDX，AL ；A方式0輸入；B方式0輸出MOVAL，00HMOVDX，DA55OUTDX，AL ；通過(guò)A口輸出全0MOVDX，DB55INAL，DX ；通過(guò)B口讀入列值CMPAL，0FFH ；鍵釋放？JNZWAIT2POPDX ；彈出鍵入字符RETKEY ENDPCODE ENDSEND START324.3可編程串行通信接口芯片8251A

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的方式有并行和串行通信兩種方式。由于串行通信是在一根傳輸線(xiàn)上一位一位的傳送信息,所用的傳輸線(xiàn)少并且可以借助現(xiàn)成的電話(huà)、電視、電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳送，因此特別適合遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送。對(duì)于顯示器、打印機(jī)、磁盤(pán)等與計(jì)算機(jī)相距較近，但需要按位處理和串行存儲(chǔ)的外部設(shè)備，采用串行通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也不在少數(shù)。在當(dāng)前工廠自動(dòng)化、安全保衛(wèi)等需要實(shí)時(shí)控制和管理時(shí)，相互之間的數(shù)據(jù)交換也多采用串行通信。上節(jié)介紹并行通信，本節(jié)將介紹常用的串行通信原理及串行通信接口。334.3.1串行通信概述

一、串行通信

1、串行通信的特點(diǎn)：傳送線(xiàn)省，成本低，傳送時(shí)間長(zhǎng)（NT），串行傳送適用于長(zhǎng)距離通信系統(tǒng)及各類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2、串行通信編碼：串行通信傳送常用ASCII與擴(kuò)展的BCD交換碼EBCDIC進(jìn)行信息傳送。EBCDIC：ExtendedBinaryCodedDecimalInterchengeCode3、串行通信方式：由于串行通信信息在一個(gè)方向上傳輸只占用一根傳輸線(xiàn)，而這根線(xiàn)上既傳送數(shù)據(jù)，又傳送聯(lián)絡(luò)信號(hào)，為此為區(qū)分這根線(xiàn)傳送的信息流中，哪一部分是聯(lián)絡(luò)信號(hào)，哪一部分是數(shù)據(jù)，就必須引出串行通信的一系列約定。于是，在串行通信中就有異步通信和同步通信兩種基本串行通信方式。

34二、異步通信

異步通信ASYNC(AsynchronoueDataCommunication)以字符為單位進(jìn)行傳輸，即異步傳輸方式，是非同步傳輸方式。其通信協(xié)議是起止式異步通信協(xié)議。異步通信的信息格式由起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位與不固定的空閑位五個(gè)部分組成。起始位——每個(gè)字符開(kāi)始傳送的標(biāo)志，起始位采用邏輯0電平數(shù)據(jù)位——緊跟著起始位傳送。由5～8個(gè)二進(jìn)制位組成，低位先傳送校驗(yàn)位——校驗(yàn)是否傳送正確；可選奇檢驗(yàn)、偶校驗(yàn)或不傳送校驗(yàn)位停止位——表示該字符傳送結(jié)束。停止位采用邏輯1電平，可選擇1、1.5或2位空閑位——傳送字符之間的邏輯1電平，表示沒(méi)有進(jìn)行傳送空閑起始位…...5~8數(shù)據(jù)位1/01/01/0011/0較驗(yàn)位停止位11空閑起始位波特率的決定數(shù)據(jù)收發(fā)的時(shí)鐘：時(shí)鐘頻率＝N×波特率波特率系數(shù)N＝1/16/32/64

35三、同步通信方式

以一個(gè)固定長(zhǎng)度的字符組成的數(shù)據(jù)塊（幀）為傳輸單位，每個(gè)數(shù)據(jù)塊附加1個(gè)或2個(gè)同步字符，最后以校驗(yàn)字符結(jié)束，通信的信息格式見(jiàn)圖。同步通信的數(shù)據(jù)傳輸效率和傳輸速率較高，但硬件電路比較復(fù)雜。串行同步通信主要應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。最常使用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC。同步字符較驗(yàn)字符同步通信傳輸步驟：●傳輸開(kāi)始，接受設(shè)備不停檢測(cè)傳輸線(xiàn)—測(cè)試同步字符是否到來(lái)?！袷盏酵阶址s定好的）之后，收方開(kāi)始接受數(shù)據(jù)?！窠邮埽篘個(gè)字符數(shù)據(jù)+校驗(yàn)字符?！裉幚恚航M合出N個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，查奇偶無(wú)錯(cuò)，結(jié)束一幀數(shù)據(jù)傳輸?！耖_(kāi)始檢測(cè)同步字符，準(zhǔn)備接受下一幀數(shù)據(jù)。注：發(fā)送與接受每位都保持完全一致，由時(shí)鐘信號(hào)統(tǒng)一。36四、數(shù)據(jù)傳送的三種模式

1、全雙工模式：數(shù)據(jù)發(fā)送和接受由兩根不同的傳輸線(xiàn)傳送，通信雙方在同一時(shí)刻進(jìn)行發(fā)送和接受2、半雙工模式數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受由一根傳輸線(xiàn)傳送，通信雙方不能同時(shí)收發(fā)3、單工模式數(shù)據(jù)發(fā)送和接受在單一方向上傳送37五、串行輸入/輸出的軟硬件實(shí)現(xiàn)

1、軟件實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)或反之，完全可由CPU通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，外部只要增加簡(jiǎn)單的電平轉(zhuǎn)換電路即可。

TTYOUT：MOV CL，0BH ；輸出位數(shù)10位

MOV AL，DL ；

OR AL，AL ；CF=0 RCL AL，1 ；CF送D0，起始位MORE：

OUT 02H，AL ；

CALL DELAY ；與波特率相配合

RCR AL，1 ；帶CF右移

STC ；CF=1，停止位

DEC CL JNE MORE RET38五、串行輸入/輸出的軟硬件實(shí)現(xiàn)

2、UART硬件實(shí)現(xiàn)

UART即通用異步接收/發(fā)送器，它既能發(fā)送，又能接收，接收和發(fā)送部分都是雙緩沖結(jié)構(gòu)?！窆δ埽?/p>

接受：串行

——

并行

——

輸入； 發(fā)送：并行

——

串行

——

輸出

當(dāng)輸入時(shí)，由RXD端接收到的串行數(shù)據(jù)先進(jìn)入移位寄存器，接收到一個(gè)字符后然后并行輸入給輸入數(shù)據(jù)緩沖器，轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)，由DB輸至CPU；在發(fā)送時(shí)，由CPU來(lái)的并行數(shù)據(jù)被輸出數(shù)據(jù)緩沖器接收，然后送到輸出移位寄存器，由TXD端從最低有效位開(kāi)始直至最高有效位結(jié)束一位接一位串行輸出?！窠Y(jié)構(gòu)：設(shè)立有奇偶錯(cuò)誤標(biāo)志、幀錯(cuò)誤標(biāo)志、溢出錯(cuò)誤標(biāo)志為了檢測(cè)長(zhǎng)距離傳送中可能發(fā)生的錯(cuò)誤，通常增加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位。UART檢查每個(gè)字符及奇偶校驗(yàn)位“1”的個(gè)數(shù)，若不滿(mǎn)足，則傳送過(guò)程中出錯(cuò)。

三個(gè)出錯(cuò)標(biāo)志：

奇偶出錯(cuò)標(biāo)志：在接收時(shí)，若檢測(cè)到奇偶出錯(cuò)，則置位該出錯(cuò)標(biāo)志；

幀出錯(cuò)標(biāo)志：在接收時(shí)，若檢測(cè)到字符格式不合規(guī)定，則置位該出錯(cuò)標(biāo)志；

溢出出錯(cuò)標(biāo)志：在接收時(shí)，CPU還沒(méi)從接收數(shù)據(jù)緩沖器取走上一個(gè)字符，而接收數(shù)據(jù)移位寄存器又接收到下一個(gè)字符，則上一個(gè)字符會(huì)丟失，則置位出錯(cuò)標(biāo)志。

394.3.2串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA制定的通用標(biāo)準(zhǔn)串行接口通信協(xié)議，于1962年公布，1969年修訂，1987年1月正式改名為EIA-232D。該標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)目的是用于連接調(diào)制解調(diào)器，現(xiàn)已成為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（例如計(jì)算機(jī)）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（例如調(diào)制解調(diào)器）的標(biāo)準(zhǔn)接口。屬于網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中的最低層—物理層。特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，也可近距離連接兩臺(tái)微機(jī)。113142540一、RS-232C的引腳定義

RS232C使用25針連接器包括：主信道和次信道，次為輔助串行通道提供數(shù)據(jù)控制和通道，通常較少使用。1．TxD：發(fā)送數(shù)據(jù)。串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端2．RxD：接收數(shù)據(jù)。串行數(shù)據(jù)的接收端3．RTS：請(qǐng)求發(fā)送。當(dāng)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好送出數(shù)據(jù)，就發(fā)出有效的RTS信號(hào)，通知通信設(shè)備準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)4．CTS：清除發(fā)送（允許發(fā)送）。當(dāng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，發(fā)出CTS有效信號(hào)來(lái)響應(yīng)RTS信號(hào)

RTS和CTS是數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備間一對(duì)用于數(shù)據(jù)發(fā)送的聯(lián)絡(luò)信號(hào)5．DTR：數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好。當(dāng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備一加電，該信號(hào)就有效，表明數(shù)據(jù)終端設(shè)備準(zhǔn)備就緒6．DSR：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好。表示數(shù)據(jù)通信設(shè)備已接通電源連到通信線(xiàn)路上，并處在數(shù)據(jù)傳輸方式

DTR和DSR也可用做數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，例如應(yīng)答數(shù)據(jù)接收7．SG（GND）：信號(hào)地。為所有的信號(hào)提供一個(gè)公共的參考電平8．DCD（CD）：載波檢測(cè)。當(dāng)本地調(diào)制解調(diào)器接收到對(duì)方載波信號(hào)，該引腳向終端設(shè)備提供有效信號(hào)9．RI：振鈴指示。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器接收到對(duì)方的撥號(hào)信號(hào)，該引腳信號(hào)作為電話(huà)鈴響的指示、保持有效

25根信號(hào)線(xiàn)中,以上為常用的9根信號(hào)線(xiàn)，此外TxC：發(fā)送器時(shí)鐘，RxC：接收器時(shí)鐘。

41二、RS-232C的連接

微機(jī)一是利用232C接口連接調(diào)制解調(diào)器，用于實(shí)現(xiàn)通過(guò)電話(huà)線(xiàn)路的遠(yuǎn)距離通信。二是利用232C接口直接連接進(jìn)行短距離通信。被稱(chēng)為零調(diào)制解調(diào)器（NullModem）連接。1、利用調(diào)制解調(diào)器通過(guò)電話(huà)線(xiàn)路的遠(yuǎn)距離通信連接，如圖42二、RS-232C的連接

2、不使用調(diào)制解調(diào)器的短距離通信連接1）不用聯(lián)絡(luò)信號(hào)的3線(xiàn)相連方式，如圖4-20。為了交換信息，兩互相連接的RS—232的端口信號(hào)線(xiàn)的TxD和RxD應(yīng)當(dāng)交叉連接，程序中不必使RTS和DTR有效。

2）“偽”使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)的3線(xiàn)相連方式,如圖4-21（a）RTS和CTS各自互接，DTR和DSR各自互接，表明請(qǐng)求傳送總是允許、數(shù)據(jù)裝置總準(zhǔn)備好,可以直接傳送.3）使用聯(lián)絡(luò)信號(hào)的多線(xiàn)相連方式.如圖4-21（b）.通信比較可靠，所用連線(xiàn)較多，不如前者經(jīng)濟(jì).43三、RS-232C的電氣特性

1、232C接口采用EIA電平

EIA邏輯電平低于-3V,高于+3V，而<-15V，>+15V無(wú)意義。實(shí)際常用±12V或±15V。

對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯1”的電平低于-3V—-15V;邏輯0

的電平高于+3V—+15V。

對(duì)

于

控

制

信

號(hào)

：接通狀態(tài)電平高于+3V—+15V;斷開(kāi)狀態(tài)電平低于-3V—-15V。2、標(biāo)準(zhǔn)TTL電平高電平：＋2.4V～＋5V，低電平：0V～0.4V。以高低電平表示邏輯狀態(tài)。3、EIA電平與標(biāo)準(zhǔn)TTL電平之間的相互轉(zhuǎn)換EIA電平與標(biāo)準(zhǔn)TTL電平的邏輯表示狀態(tài)不一致，RS232在與計(jì)算機(jī)接口或外設(shè)終端的標(biāo)準(zhǔn)TTL電平進(jìn)行連接時(shí)，需要進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系之間的轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的方法常采用分立元件，也可采用集成電路芯片完成。444.3.3可編程串行通信接口芯片8251A

一、串行通信接口的基本任務(wù)1、進(jìn)行串—并轉(zhuǎn)換：計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)是并行的，而串行傳送的數(shù)據(jù)是按位依次傳送。則數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)到數(shù)據(jù)終端，接口要完成并行到串行轉(zhuǎn)換，相反數(shù)據(jù)終端到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)，由接口實(shí)現(xiàn)串行到并行的轉(zhuǎn)換。

2、串行數(shù)據(jù)格式化：異步通信時(shí)，在發(fā)送時(shí)，接口電路要自動(dòng)生成起始位和停止位，接收時(shí)自動(dòng)去除；在同步通信時(shí)；發(fā)送時(shí)自動(dòng)在傳送數(shù)據(jù)塊前加同步字符，同樣接收時(shí)自動(dòng)去除。3、可靠性檢驗(yàn)在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)自動(dòng)生成奇偶校驗(yàn)位，在數(shù)據(jù)接收時(shí)檢查奇偶校驗(yàn)位，檢查錯(cuò)誤。4、實(shí)施接口與數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間聯(lián)絡(luò)控制：接口電路要提供計(jì)算機(jī)的串行接口到數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）間的標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平。45二、可編程串行通信接口芯片8251A的引腳

46三、8251A的基本特點(diǎn)

1、可用于同步和異步傳送

同步傳送：5～8bit/字符，內(nèi)同步或外同步，自動(dòng)插入同步字符；

異步傳送：5～8bit/字符，接收/發(fā)送時(shí)鐘頻率為通信波特率的1，16或64倍；

2、可產(chǎn)生中止字符，可產(chǎn)生1，1.5，2位停止位。可檢查假啟動(dòng)位，自動(dòng)檢測(cè)和處理中止字符；

3、波特率：DC-19.2Kbps（異步）；DC-64Kbps（同步）；

4、完全雙工，雙緩沖發(fā)送和接收器；

5、具有奇偶、幀、溢出出錯(cuò)檢測(cè)電路。47四、8251A的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)

發(fā)送緩沖器并/串轉(zhuǎn)換發(fā)送控制電路接收緩沖器串/并轉(zhuǎn)換接收控制電路TXDTXRDYTXETXCRXDRXRDYRXCSYNDET內(nèi)部總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器讀/寫(xiě)控制邏輯電路調(diào)制解調(diào)電路D0~D7RESETCLKC/DRDWRCSDSRDTRCTSRTSOOOOOOO48四、8251A的內(nèi)部功能1、數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器：性質(zhì)：三態(tài)雙向8位緩沖器，由狀態(tài)緩沖器、發(fā)送數(shù)據(jù)／命令緩沖器和接收數(shù)據(jù)緩沖器組成。功能：用作8251A和微機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)之間的接口。狀態(tài)緩沖器和接收數(shù)據(jù)緩沖器分別用來(lái)存放CPU從8251A讀取的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)／命令緩沖器用來(lái)存放CPU寫(xiě)入8251A的數(shù)據(jù)／控制字。

2、接收器：性質(zhì)：由接收緩沖器、接收移位緩沖器及接收控制電路三部分組成。功能：接收RXD線(xiàn)上的串行數(shù)據(jù)并按規(guī)定的格式把它轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，存放在接收數(shù)據(jù)緩沖器中。其接收數(shù)據(jù)的速率取決于從RXC端輸入的接收時(shí)鐘頻率。498251A的內(nèi)部功能

3、發(fā)送器性質(zhì)：由發(fā)送緩沖器、發(fā)送移位緩沖器及發(fā)送控制電路三部分組成。功能：要發(fā)送數(shù)據(jù)由CPU送到發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器，再由發(fā)送器并行送到發(fā)送數(shù)據(jù)移位寄存器中。4、讀/寫(xiě)控制邏輯

功能：讀/寫(xiě)控制電路接受CPU送來(lái)的控制信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)在內(nèi)部總線(xiàn)上的傳送方向進(jìn)行控制。

5、調(diào)制解調(diào)控制電路性質(zhì)：由電子開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器組成。功能：用于8251A與MODEN或外設(shè)之間的通信聯(lián)絡(luò)的控制。在遠(yuǎn)距離通信時(shí)，8251A提供了與調(diào)制解調(diào)器聯(lián)絡(luò)的信號(hào)；在遠(yuǎn)距離串行通信時(shí)，8251A提供了與外設(shè)聯(lián)絡(luò)的應(yīng)答信號(hào)。

50

3、發(fā)送器

性質(zhì)：由發(fā)送緩沖器、發(fā)送移位緩沖器及發(fā)送控制電路三部分組成。功能：要發(fā)送數(shù)據(jù)由CPU送到發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器，再由發(fā)送器并行送到發(fā)送數(shù)據(jù)移位寄存器中。4、

讀/寫(xiě)控制邏輯

功能：讀/寫(xiě)控制電路接受CPU送來(lái)的控制信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)在內(nèi)部總線(xiàn)上的傳送方向進(jìn)行控制。

5、調(diào)制解調(diào)控制電路性質(zhì)：由電子開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器組成。功能：用于8251A與MODEN或外設(shè)之間的通信聯(lián)絡(luò)的控制。在遠(yuǎn)距離通信時(shí)，8251A提供了與調(diào)制解調(diào)器聯(lián)絡(luò)的信號(hào)；在遠(yuǎn)距離串行通信時(shí)，8251A提供了與外設(shè)聯(lián)絡(luò)的應(yīng)答信號(hào)。

8251A的內(nèi)部功能發(fā)送緩沖器接收緩沖器并串變換寄存器串并變換寄存器……...………..……..通信線(xiàn)路CPU發(fā)送數(shù)據(jù)CPU接收數(shù)據(jù)………...………..發(fā)送時(shí)鐘接收時(shí)鐘接收控制接收控制發(fā)送器接收器514.3.48251A的控制字和工作方式

一、方式字（寫(xiě)入控制口，C/D=1）D0D1D2D3D4D5D6D700

同步方式01

異步110異步1611

異步64波特率因子字符長(zhǎng)度00—5位01—6位10—7位11—8位同步（D1，D0=00）異步（D1D0=00）X0內(nèi)同步X1外同步0X

雙SYN1X

單SYN00

無(wú)效01,1個(gè)停止位10,1.5個(gè)停止位11，2個(gè)停止位8251A芯片工作前要先對(duì)其初始化，以確定工作方式。三種控制字分別是工作方式控制字、操縱命令控制字和狀態(tài)控制字。校驗(yàn)選擇01——奇校驗(yàn)

11——偶校驗(yàn)X0——不校驗(yàn)524.3.48251A的控制字和工作方式

二、命令字

（寫(xiě)入控制口，C/D=1）D0D1D2D3D4D5D6D7TXENDTRRXESBRKERRTSIREH

1：發(fā)送允許

0：不允許

1：使DTR引腳=01：接收允許1：TXD送低電平（斷開(kāi)信號(hào)）

0：正常工作1：使錯(cuò)誤標(biāo)志復(fù)位（狀態(tài)寄存器）1：使RTS引腳=01：軟件復(fù)位（下一條命令是方式字）1：進(jìn)入SYN搜索方式534.3.48251A的控制字和工作方式

三、狀態(tài)字

（讀控制口，C/D=1）D0D1D2D3D4D5D6D7TXRDYRXRDYTXEPEOEFESYNDSR1：發(fā)送緩沖器空，CPU可送數(shù)。

0：稍等1：CPU可取數(shù)

0：稍等1：發(fā)送器（并/串轉(zhuǎn)換器）空1：奇偶錯(cuò)1：溢出錯(cuò)1：幀格錯(cuò)1：找到同步字符（SYNDEN引腳的狀態(tài)位）1：DSR=0（DSR引腳的狀態(tài)位）54四、8251A工作初始化過(guò)程

8251A復(fù)位后，處于接收方式選擇控制字狀態(tài)。CPU寫(xiě)入方式選擇字到8251A后，任何時(shí)候CPU都可寫(xiě)入操作命令字到8251A，寫(xiě)入，8251A均要檢查IR位，判別IR是否等于1，若IR=1，8251A又重新回到設(shè)置方式選擇控制字狀態(tài)。

8251A的三個(gè)控制字均無(wú)特征位標(biāo)志，必須順序進(jìn)行。1、寫(xiě)入工作方式控制字：約定雙方通信的方式及通信格式2、寫(xiě)入操作命令控制字：規(guī)定數(shù)據(jù)傳送方向（送/收）。3、讀出狀態(tài)控制字：檢查通信是否可以開(kāi)始。注意：方式選擇控制字必須跟在復(fù)位命令之后。復(fù)位命令可用硬件的方法從RESET端輸入，也可通過(guò)軟件方法發(fā)送復(fù)位命令，這樣，8251A才可重新設(shè)置接收方式以選擇命令字554.3.48251A的控制字和工作方式

例4-7：編寫(xiě)使8251A可以發(fā)送數(shù)據(jù)的一段程序。要求將8251A設(shè)置為異步傳送方式，波特率系數(shù)64，采用偶校驗(yàn)，1位停止位，7位數(shù)據(jù)位。8251A與外設(shè)有握手信號(hào)，采用查詢(xún)方式發(fā)送數(shù)據(jù)。CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA，SS：STACK MOV AX，DATA MOV DS，AXSTART：

MOV DX，04A2H ；控制口地址

MOV AL，7BH ；工作方式控制字

OUT DX，AL MOV AL，37H ；操作命令控制字

OUT DX，ALWAIT：

IN AL，DX AND AL，01H ；檢查T(mén)XRDY=1？

JZ WAIT MOV DX，04A0H MOV AL，36H ；輸出的數(shù)據(jù)

OUT DX，AL ............... CODE ENDS END START564.4可編程DMA控制器8237

DMA是一種外設(shè)與存儲(chǔ)器或者存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間直接傳輸數(shù)據(jù)的方法。在進(jìn)行DMA存取時(shí)，CPU讓出總線(xiàn)控制權(quán)，用硬件的方法由DMA控制器控制DB、AB和CB，使存儲(chǔ)器和外設(shè)直接交換數(shù)據(jù)，減少了中間環(huán)節(jié)，提高了傳送速度。PC機(jī)常用8237DMA控制器。

574.4可編程DMA控制器8237

1、DMA傳送方式的基本思想在存儲(chǔ)器和外設(shè)之間建立起直接的數(shù)據(jù)傳送通路，即不經(jīng)由CPU，而由專(zhuān)門(mén)的DMA控制器實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器和外設(shè)之間的操作。特別適合于高速度大批量數(shù)據(jù)傳送的場(chǎng)合。

2、DMA傳送方式的基本過(guò)程1）外設(shè)I／O接口準(zhǔn)備好，希望進(jìn)行DMA操作，就向DMA控制器（DMAC）發(fā)DMA請(qǐng)求信號(hào)（DRQ）。2）DMA控制器將此請(qǐng)求信號(hào)轉(zhuǎn)變成對(duì)CPU的總線(xiàn)請(qǐng)求信號(hào)（DMAHRQ）。3）CPU當(dāng)前機(jī)器周期結(jié)束，響應(yīng)DMA請(qǐng)求發(fā)出應(yīng)答信號(hào)（HLDA），由DMAC接管對(duì)總線(xiàn)的控制。4）由DMA控制器對(duì)存儲(chǔ)器尋址，發(fā)出控制信號(hào)（DACK）,使存儲(chǔ)器與I／O間直接交換數(shù)據(jù)。5）在傳送完一字節(jié)數(shù)據(jù)，DMAC自動(dòng)修改存儲(chǔ)器地址和傳送字節(jié)計(jì)數(shù)器，并檢測(cè)傳送是否結(jié)束。

6）DMA傳送結(jié)束，DMAC向CPU發(fā)結(jié)束信號(hào)，釋放總線(xiàn)，使CPU重獲總線(xiàn)控制，恢復(fù)正常工作。584.4.18237內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)

一、8237的特點(diǎn)：1）有四個(gè)完全獨(dú)立的DMA通道，它們可以分別編程控制4個(gè)不同的DMA操作對(duì)象。2）能分別允許或禁止各通道的DMA請(qǐng)求。3）每一個(gè)通道的DMA請(qǐng)求有不同的優(yōu)先權(quán)，優(yōu)先權(quán)可固定，也可是旋轉(zhuǎn)的（由命令寄存器的D4位設(shè)定）。4）可以在存儲(chǔ)器與外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，也能進(jìn)行存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。5）存儲(chǔ)器的尋址范圍為64KB，能在每傳送一個(gè)字節(jié)后地址自動(dòng)加1或減1。6）對(duì)于時(shí)鐘為5MHz的8237-5，其傳輸速率高達(dá)1.6MB/s。7）可以用級(jí)連的方法無(wú)限地?cái)U(kuò)展DMA通道數(shù)。8）具有控制DMA結(jié)束傳送的輸入信號(hào)引腳，允許外界用此輸入信號(hào)結(jié)束DMA傳送。9）DREQ和DACK信號(hào)的有效性可以用軟件分別設(shè)置。10）8237的DMA傳送方式可以用軟件設(shè)置為單字節(jié)傳送方式、成組傳送方式、請(qǐng)求成組傳送方式和級(jí)連方式。

59二、DMA控制器8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

60二、DMA控制器8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1、DMA通道0--3性質(zhì)：每個(gè)通道內(nèi)包含兩個(gè)16位的寄存器，一個(gè)地址寄存器用于存放DMA操作的存儲(chǔ)區(qū)的首偏移地址；一個(gè)終點(diǎn)計(jì)數(shù)器的低14位存放要求傳送的字節(jié)數(shù)，高2位定義選定通道的操作方式。功能：外設(shè)通過(guò)請(qǐng)求線(xiàn)DRQ向DAM8237發(fā)請(qǐng)求傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，8237得到總線(xiàn)控制權(quán)后通過(guò)DACK反饋應(yīng)答信號(hào)。2、數(shù)據(jù)總線(xiàn)緩沖器性質(zhì)：雙向三態(tài)8位緩沖存儲(chǔ)器，是與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的接口。功能：8237處于從屬狀態(tài)時(shí)，CPU通過(guò)它對(duì)8237讀寫(xiě)操作；8237取得總線(xiàn)控制權(quán)，可傳送地址線(xiàn)高8位地址。3、讀寫(xiě)控制邏輯部件性質(zhì)：有8237芯片選擇、外設(shè)讀寫(xiě)和8237通道選擇。功能：8237處于從屬狀態(tài)時(shí)，接受CPU輸入的讀寫(xiě)控制信號(hào)和端口地址；8237取得總線(xiàn)控制權(quán)時(shí)，通過(guò)它發(fā)出讀寫(xiě)控制信號(hào)和地址信息

61二、DMA控制器8237A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4、工作方式寄存器和狀態(tài)寄存器性質(zhì)：方式寄存器是8位的只能寫(xiě)入的寄存器；狀態(tài)寄存器是8位的只可讀的寄存器。功能：工作方式寄存器在初始化時(shí)寫(xiě)入，決定各通道的工作方式；狀態(tài)寄存器用來(lái)標(biāo)志相應(yīng)通道是否達(dá)到終點(diǎn)計(jì)數(shù)狀態(tài)。

5、優(yōu)先選擇邏輯性質(zhì)：具有固定優(yōu)先級(jí)判優(yōu)和循環(huán)優(yōu)先級(jí)判優(yōu)兩種屬性。固定優(yōu)先順序是0123。循環(huán)優(yōu)先順序是變化的，得到服務(wù)的在下一循環(huán)中優(yōu)先權(quán)最低。功能：對(duì)通過(guò)4個(gè)通道同時(shí)提出DMA申請(qǐng)的外設(shè)，依據(jù)工作方式寄存器的RP位的設(shè)置選擇最高優(yōu)先權(quán)通道服務(wù)。6、8237的內(nèi)部寄存器

8237有16個(gè)內(nèi)部寄存器，占用16個(gè)連續(xù)的I/O端口地址，由地址信號(hào)A3~A0選擇內(nèi)部寄存器，

628237的內(nèi)部寄存器的尋址CSIORIOW表4-48237的內(nèi)部寄存器的尋址A3A2A1A0功能0100001讀狀態(tài)寄存器0100010寫(xiě)命令寄存器0100101非法0100110寫(xiě)請(qǐng)求寄存器0101001非法0101010寫(xiě)單通道屏蔽寄存器0101101非法0101110寫(xiě)方式寄存器0110001非法0110010字節(jié)指針觸發(fā)器清零0110101讀暫存寄存器0110110總清0111001非法0111010清屏蔽寄存器0111101非法0111110寫(xiě)四通道屏蔽寄存器634.4.28237的工作周期與引腳

由于8237A要作為系統(tǒng)的控制器控制總線(xiàn)，所以要有兩種工作周期，即空閑周期和有效周期，分別對(duì)應(yīng)受CPU控制的工作狀態(tài)和作為DMAC控制DMA傳送的工作狀態(tài)。其每個(gè)周期又由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。DMA的每個(gè)時(shí)鐘周期稱(chēng)為一個(gè)S狀態(tài)

一、空閑周期當(dāng)8237的四個(gè)通道中任一個(gè)通道無(wú)DMA請(qǐng)求時(shí)，8237就進(jìn)入空閑周期，在空閑周期，8237始終執(zhí)行SI狀態(tài)，并且在每一個(gè)時(shí)鐘周期都采樣通道的請(qǐng)求輸入線(xiàn)DREQ。若無(wú)請(qǐng)求就始終停留在SI狀態(tài)。l

在空閑周期，8237就作為CPU的一個(gè)外設(shè)。l

在SI狀態(tài)，可由CPU對(duì)8237編程，或從8237讀取狀態(tài)，只要信號(hào)有效并且HRQ為無(wú)效，可以接受CPU可對(duì)8237進(jìn)行編程寫(xiě)入或讀出操作。64二、有效周期

當(dāng)在SI狀態(tài)，8237不斷采樣各DREQ信號(hào)，若檢測(cè)到外設(shè)有請(qǐng)求，則在SI的上升沿產(chǎn)生HRQ信號(hào)，向CPU提出總線(xiàn)請(qǐng)求，就脫離SI而進(jìn)入S0狀態(tài)。1、S0狀態(tài)：

S0狀態(tài)是DMA服務(wù)的第一個(gè)狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)，8237已接收了外設(shè)的請(qǐng)求，向CPU發(fā)出了DMA請(qǐng)求信號(hào)HRQ，但尚未收到CPU的DMA響應(yīng)信號(hào)HLDA。在接到HLDA之前一直重復(fù)S0狀態(tài)。S0狀態(tài)中的8237還是從屬器件，可以接受CPU的讀寫(xiě)。下一狀態(tài)進(jìn)入S1狀態(tài)。2、工作狀態(tài)：65二、有效周期

2、工作狀態(tài)：當(dāng)8237在S0的上升沿檢測(cè)到HLDA有效，就使8237進(jìn)入工作狀態(tài)，開(kāi)始DMA傳送，此時(shí)，8237就作為系統(tǒng)總線(xiàn)的主控設(shè)備。工作狀態(tài)由S1、S2、S3、S4組成以完成數(shù)據(jù)傳送。

S1狀態(tài)——輸出16位存儲(chǔ)器地址，l

AEN輸出高電平，表示DMA傳送l

S2狀態(tài)——輸出DMA響應(yīng)信號(hào)和控制信號(hào)l

S3和Sw狀態(tài)——檢測(cè)數(shù)據(jù)傳送是否能夠完成，決定是否插入等待狀態(tài)Sw●

S4狀態(tài)——完成數(shù)據(jù)傳送

若外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送速度較慢，不能在S4之前完成，則可由READY線(xiàn)在S3或S2與S4之間插入Sw狀態(tài)。8237A的DMA傳送時(shí)序見(jiàn)圖。在存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間的傳送，則需8個(gè)時(shí)鐘周期。前4個(gè)時(shí)鐘周期S11～S14完成從存儲(chǔ)器讀，后4個(gè)時(shí)鐘周期S21～S24完成對(duì)存儲(chǔ)器寫(xiě)。

668237A的傳送時(shí)序67三、8237的引腳及功能

可編程DMA控制器Intel8237A是雙列直插式的40引腳芯片

684.4.38237的工作模式及控制字

一、8237的工作模式

1.單字節(jié)傳送模式

這種模式是只傳送一個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)傳送后現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器減量，地址要做相應(yīng)修改（增量或減量，由編程決定。然后HRQ變?yōu)闊o(wú)效，8237釋放系統(tǒng)總線(xiàn)。若傳送使字節(jié)數(shù)減為0，端輸出負(fù)脈沖或者從輸入低電平終結(jié)DMA傳送，可重新初始化。注意點(diǎn)：DREQ信號(hào)必須保持有效，直至DACK信號(hào)變?yōu)橛行АＬ攸c(diǎn)：一次傳送一個(gè)字節(jié)，效率略低。DMA傳送之間CPU有機(jī)會(huì)重新獲取總線(xiàn)控制權(quán)。2.塊傳送方式8237有DREQ啟動(dòng)就連續(xù)地傳送數(shù)據(jù)，直至現(xiàn)行字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器減到零或由外部信號(hào)終結(jié)傳送。在數(shù)據(jù)塊傳送完了或是終結(jié)操作，可重新初始化。特點(diǎn)：一次請(qǐng)求傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊，效率高，整個(gè)DMA傳送期間CPU長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法控制總線(xiàn)（無(wú)法響應(yīng)其他DMA請(qǐng)求、無(wú)法處理中斷等）69一、8237的工作模式3.請(qǐng)求傳送方式

在這種工作方式下，8237可以進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)出現(xiàn)以下情況之一時(shí)停止傳送：字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器減到0；l

由外界送來(lái)一個(gè)有效的信號(hào)；外界的DREQ信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效（外設(shè)的數(shù)據(jù)已傳送完）。注意點(diǎn)：在第三種情況時(shí)，8237釋放總線(xiàn)，CPU可以繼續(xù)操作；特點(diǎn)：DMA操作可由外設(shè)利用DREQ信號(hào)控制傳送的過(guò)程4.級(jí)連方式這種方式用于通過(guò)級(jí)連以擴(kuò)展通道。用于通過(guò)多個(gè)8237A級(jí)連以擴(kuò)展通道，第二級(jí)的HRQ和HLDA信號(hào)連到第一級(jí)某個(gè)通道的DREQ和DACK上，第二級(jí)芯片的優(yōu)先權(quán)等級(jí)與所連通道的優(yōu)先權(quán)相對(duì)應(yīng)。第一級(jí)只起優(yōu)先權(quán)網(wǎng)絡(luò)的作用，實(shí)際的操作由第二級(jí)芯片完成。還可擴(kuò)展到第三級(jí)等。

70二、8237的控制字

1、方式控制字

71二、8237的控制字

2、操作方式命令字：

72二、8237的控制字

3、DMA請(qǐng)求控制字

73二、8237的控制字

4、屏蔽控制字

74二、8237的控制字

4、屏蔽控制字275二、8237的控制字

5、狀態(tài)字

76二、8237的控制字

8237的內(nèi)部寄存器的尋址77二、8237的控制字

8237的內(nèi)部寄存器的尋址（續(xù)1）78二、8237的控制字

8237的內(nèi)部寄存器的尋址（續(xù)2）794.4.4DMA控制器8237的編程應(yīng)用

一、8237的編程步驟①

輸出主清除命令，使8237回到空閑周期；②

寫(xiě)入基與現(xiàn)行地址寄存器；③

寫(xiě)入基與現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器；④

寫(xiě)入方式寄存器；⑤

寫(xiě)入屏蔽寄存器；⑥

寫(xiě)入命令寄存器；⑦

寫(xiě)入請(qǐng)求寄存器。

注意點(diǎn)：如有軟件請(qǐng)求，則選寫(xiě)入指定通道，然后開(kāi)始DMA傳送的過(guò)程；如無(wú)軟件請(qǐng)求，則在完成了①～⑥的編程后，由通道的DREQ啟動(dòng)DMA傳送過(guò)程

80二、8237的初始化

1、8237的初始化的程序說(shuō)明DMAC8237初始化，先總清。對(duì)DMAC(8237)的4個(gè)通道的基地址寄存器與當(dāng)前地址寄存器、基字?jǐn)?shù)寄存器及當(dāng)前字?jǐn)?shù)寄存器先寫(xiě)入FFFFH，再讀出比較。程序?qū)MAC(8237)的零通道初始化。2、通道0初始化程序OUT DMA+0DH,AL；總清8237MOV DS，BXMOV ES，BX ；初始化DS和ESMOV AL，0FFHOUT DMA+1,ALOUT DMA+1,AL ；通道0的傳送字節(jié)數(shù)，為64K字節(jié)MOV DL，0BH ；使DX=000BHMOV AL，58HOUT DX，AL ；寫(xiě)方式字MOV AL，0OUT DMA+8,AL ；寫(xiě)入命令字OUT DMA+10,AL; ；寫(xiě)屏蔽字81三、8237A在IBMPC系列機(jī)上的應(yīng)用

IBMPC/XT機(jī)使用一片8237A通道0：動(dòng)態(tài)存貯器DRAM刷新；通道1：用戶(hù)使用或SDLC卡；通道2：內(nèi)存與軟盤(pán)的高速數(shù)據(jù)交換；通道3：內(nèi)存與硬盤(pán)的高速數(shù)據(jù)交換IBMPC/AT機(jī)采用兩片8237ADMAC1包含通道0～3，支持8位數(shù)據(jù)傳送；DMAC2組成通道4～7，通道5～7支持16位數(shù)據(jù)傳送，通道4用于級(jí)連。

圖4-39寫(xiě)傳送接口電路82三、8237A在IBMPC系列機(jī)上的應(yīng)用

1、通道1工作方式mov al,45h ；通道1方式字：?jiǎn)巫止?jié)寫(xiě)傳送，地址增量，非