工學微機原理及接口技術(shù)第七章

7.1概述一、并行通信和串行通信二、串行接口概述三、并行接口概述7.2可編程并行接口8255A一、8255A引腳、編程結(jié)構(gòu)二、8255A的控制字三、8255A的工作方式四、8255A的應(yīng)用舉例第七章通信接口技術(shù)7.1概述一、并行通信和串行通信

通信指計算機與外設(shè)、計算機與計算機間的信息交換

通信的基本方法:并行通信和串行通信數(shù)據(jù)的各位同時由源到達目的地→

快多根數(shù)據(jù)線→

距離短、遠程費用高

并行通信將數(shù)據(jù)的各位同時在多根并行傳輸線上進行傳輸。01010110

D0D1D2D3D4D5D6D7目的D0D1D2D3D4D5D6D7源并行通信適于短距離、高速通信數(shù)據(jù)的各位依次由源到達目的地→慢數(shù)據(jù)線少→遠程,費用低

串行通信

將數(shù)據(jù)的各位按時間順序依次在一根傳輸線上傳輸。

01101010

RD目的TD源串行通信適于長距離、中低速通信發(fā)送器A接收器Ba單工方式發(fā)送器A發(fā)送器Bb半雙工方式發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器A接收器Bc全雙工方式接收器發(fā)送器12n復(fù)用器復(fù)用器12n…………（d）多工方式串行通信數(shù)據(jù)傳送方式二、串行接口技術(shù)異步通信和同步通信方式

串行通信可分為兩種：一種為同步通信(Asynchronous)；一種為異步通信(Synchronous)。同步通信是將所要發(fā)送信息組成一個信息組（通常稱為幀），在每幀信息的開始要有同步字符（1～2）個，在數(shù)據(jù)線上要保持連續(xù)的字符，沒有信息時也要填上專用空字符，因為同步傳輸不允許在傳輸一幀信息時出現(xiàn)間隙。同步通信特點：傳送信息量大，數(shù)度高，適宜于快速傳遞，靈活性差。異步通信時，在字符開始要有起始位，一個字傳輸?shù)慕Y(jié)束要用間隔位進行字間隔。通常一組數(shù)據(jù)由多個字符組成，而字符是若干數(shù)碼位的集合。本方式一次傳送一個字符，若要傳送一批字符，則需要反復(fù)調(diào)用該方式。各字符出現(xiàn)于數(shù)據(jù)場中的相對時間是隨意的，沒有專門的時鐘控制。異步通信的特點：靈活性好，便于處理實時性強的串行數(shù)據(jù)；速度低，僅適宜于中低速率傳輸。空閑位起始位b0b1b2b3b4b5b6b7校驗位停止位空閑位起始位b0b111101/01/01/01/01/01/01/01/01/011101/01/0

異步串行通信中數(shù)據(jù)的傳輸格式第n個字符第n+1個字符同步字符數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3……數(shù)據(jù)nCRC字符1CRC字符2單同步數(shù)據(jù)格式串行通信的標準

在通信過程中收發(fā)雙方共同遵守的標準，標準包括：傳輸率、電特性、信號名稱及接口標準。傳輸率：傳輸率是指每秒鐘傳輸代碼的位數(shù)，也稱波特率，單位為波特。在串行通信中，常用波特率來表示數(shù)據(jù)傳送的速率.如果一個串行字符由1個起始位，7個數(shù)據(jù)位，1個奇偶校驗位和一個停止位等10個數(shù)位構(gòu)成，每秒鐘傳送120個字符，則數(shù)據(jù)傳送的波特率為：10位/字符×120字符/秒=1200波特（Bit/s）傳送每位信息所占用的時間為：1秒/1200=0.833毫秒常用的波特率為110，300，600，1200，2400，4800，9600和19200波特（Bit/s），它也是國際上規(guī)定的標準波特率。同步傳送的波特率高于異步傳送方式，可達到64000Bit/s。

并行接口的典型硬件結(jié)構(gòu)包括：1、一個或一個以上具有鎖存或緩沖的數(shù)據(jù)端口2、與CPU進行數(shù)據(jù)交換所必須的控制和狀態(tài)信號3、與外設(shè)進行數(shù)據(jù)交換所必須的控制和狀態(tài)信號4、端口譯碼電路5、控制電路三、并行接口概述

并行接口連接CPU與并行外設(shè)，實現(xiàn)兩者間的并行通信，在信息傳送過程中，起到輸出鎖存或輸入緩沖的作用。CPU控制寄存器輸入緩沖寄存器輸出緩沖寄存器狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)總線地址譯碼讀出信號寫入信號復(fù)位準備好中斷請求地址片選A0A1輸入設(shè)備數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入準備好數(shù)據(jù)輸入回答輸出設(shè)備數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出準備好數(shù)據(jù)輸出回答并行接口連接外設(shè)示意圖輸入過程

外設(shè)將數(shù)據(jù)=>接口

→狀態(tài)線“數(shù)據(jù)輸入準備好”=1； →接口把接收到數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器；

→數(shù)據(jù)輸入回答=1，作為對外設(shè)響應(yīng)信號；

→外設(shè)撤消“數(shù)據(jù)”和“數(shù)據(jù)輸入準備好”信號；

CPU從接口讀取數(shù)據(jù) →接口收到數(shù)據(jù)，設(shè)置“輸入準備好”狀態(tài)位； →供給CPU查詢或向CPU發(fā)中斷請求； →

CPU從接口讀取數(shù)據(jù)， 接口自動清除狀態(tài)寄存器輸入準備好狀態(tài)位（準備好）；→數(shù)據(jù)總線處于高阻狀態(tài)。開始下一個輸入過程輸出過程輸出：每當外設(shè)從接口取走一個數(shù)據(jù)以后，

CPU往接口中輸出數(shù)據(jù)

→接口中狀態(tài)寄存器發(fā)中斷請求；（“輸出準備好”=1，表示CPU可以往接口中輸出數(shù)據(jù)）

→

CPU向接口輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)到接口緩沖寄存器；

→接口自動清除“輸出準備”好。

將數(shù)據(jù)送往外設(shè)： 接口向外設(shè)發(fā)送一個“驅(qū)動信號”，啟動外設(shè)接收數(shù)據(jù)。

→外設(shè)收到數(shù)據(jù)向接口發(fā)一個“數(shù)據(jù)輸出回答”信號；

→接口收到的信號將狀態(tài)寄存器中“輸出準好”=1； →

CPU輸出下一個數(shù)據(jù)。不可編程并行接口和可編程并行接口

不可編程并行接口的工作方式和功能:

是由硬件接線決定，不能用軟件來控制。

可編程并行接口的工作方式和功能:

可用軟件編程的方法改變，使接口具有更大的靈活性和通用性。一般情況下不交叉使用，因為:只有本系列的芯片才能更好地保證時序上的配合,和各種功能的發(fā)揮，使CPU可靠與外設(shè)交換信息。

在并行接口芯片中，不同的產(chǎn)品系列研制出與之相匹配的接口芯片。例在8086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7.2可編程并行接口8255

7.2.1外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.外部引線

D0-D7為雙向數(shù)據(jù)信號線,用來傳送數(shù)據(jù)和控制字。

為讀信號線,與其他信號線一起實現(xiàn)對8255接口的讀操作。為寫信號線,與其他信號一起實現(xiàn)對8255的寫操作。為片選信號線,當它為低電平(有效)時,才能選中該8255芯片,也才能對8255進行操作。RDWRCS

A0,A1為口地址選擇信號線。

RESET為復(fù)位輸入信號。

PA0-PA7

為A口的輸入輸出信號線。

PB0-PB7

為B口的輸入輸出信號線。

PC0-PC7

8條線根據(jù)其工作方式可作為數(shù)據(jù)的輸入或輸出線,也可以用作控制信號的輸出或狀態(tài)信號的輸入線。數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫邏輯控制端口A（8bit）端口C上半部（4bit）端口C下半部（4bit）端口B（8bit）A組控制B組控制RDWRCSA0A1RESETD7~D0PA7-PA0PC7-PC4PC3-PC0PB7-PB0CPU接口內(nèi)部邏輯外設(shè)接口8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)總線

2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)3443333223113040293928382737181992082162252336243525141516171326121110

PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7

D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1CSRDWRRESETVCCGND

8255A圖7-198255A引腳特性面向CPU面向外設(shè)7.2.28255A的外部連接特性

8255A的操作功能表

CSRDWRA1A0操作數(shù)據(jù)傳送方式

00100讀A口A口數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)總線

00101讀B口B口數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)總線

00110讀C口C口數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)總線

01000寫A口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)→A口

01001寫B(tài)口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)→B口

01010寫C口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)→C口

01011寫控制口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)→控制口

8255A的4個端口都分配偶地址。將8255A上負責內(nèi)部尋址4個端口的A0、A1腳與8086CPU的A1、A2腳相連7.2.38255控制字

8255的控制字由8位二進制數(shù)構(gòu)成,各位的控制功能下圖所示。

B口0輸出1輸入0方式01方式1D7D6D5D4D3D2D1D0特征位，D7=1表示是方式控制字PC3~PC00

輸出1輸入B口工作方式PC7~PC40輸出1輸入A口0輸出1輸入A口工作方式00方式001方式11x方式2例：假設(shè)8088系統(tǒng)中8255的A口地址為20H。編程設(shè)置：A口方式0輸入，PC7~PC4輸出,B口方式0輸出，PC3~PC0輸入。0復(fù)位1置位0D7D6D5D4D3D2D1D0設(shè)置內(nèi)容特征位，D7=0表示是C口按位置位/復(fù)位控制字無意義選擇設(shè)置位C口按位置位/復(fù)位控制字各位含義:8255A有三種工作方式，用戶可以通過編程來設(shè)置。方式0――簡單輸入/輸出――查詢方式；A，B，C三個端口均可。方式1――選通輸入/輸出――中斷方式；A，B，兩個端口均可。方式2――雙向輸入/輸出――中斷方式。只有A端口才有。工作方式的選擇可通過向控制端口寫入控制字來實現(xiàn)。7.2.48255的工作方式

1.工作方式0,又稱為基本輸入輸出方式在此方式下,可分別將A口的8條線、B口的8條線、C口高4位對應(yīng)的4條線和C口低4位對應(yīng)的4條線定義為輸入或輸出。

例：設(shè)某8086系統(tǒng)中連接一片8255A，8255A的A口接撥碼盤，B口接共陰數(shù)碼管，設(shè)計程序段使數(shù)碼管顯示撥碼盤的數(shù)字。設(shè)A口地址為3B0H.8255APA0PA1PA2PA3PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7驅(qū)動電路abcdefgh+5VhgfedcbaDATASEGMENTTAB1DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH7DH,07HDB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,31HDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,3B6HMOVAL,90HOUTDX,ALADDR:MOVDX,3B0HINAL,DXANDAL,0FHMOVBX,OFFSETTAB1

XLATMOVDX,3B2HOUTDX,ALHLTCODEENDSENDSTARTADDBX，AXMOVAL，[BX]8255與打印機的連接例：用8255A作為CPU與打印機接口，8255A與打印機及CPU的連線如下圖所示。試編寫一程序，用查詢方式將BLOCK中100個字節(jié)數(shù)據(jù)送打印機打印。假設(shè)控制口地址為30EH。打印機的工作時序BUSYD0～D7ACKSTBSTART:……MOVDX,030EHMOVAL,10000011BOUTDX,AL MOVAL,00001101BOUTDX,ALPRINT:MOVAL,BLAKMOVCL,ALMOVSI,OFFSETBLOCKGOON:MOVDX,030CHPWAIT:INAL,DXANDAL,01HJNZPWAIT;等待不忙

MOVAL,［SI］

MOVDX,0308HOUTDX,AL;送數(shù)據(jù)

MOVDX,030CHMOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,40HOUTDX,AL;送脈沖

INCSIDECCLJNZGOON

STB2.工作方式1,即選通輸入輸出方式在這種方式下,A口和B口仍作為數(shù)據(jù)的輸出口或輸入口,同時還要利用C口的某些位作為控制和狀態(tài)信號。工作方式1C口各位的定義

(1)方式1下A口、B口均為輸入

①為低電平有效的輸入選通信號。②IBF為高電平有效的輸入緩沖器滿信號。③INTR為中斷請求信號,高電平有效。④INTE為中斷允許狀態(tài)。PC4PC2

8255A工作方式1輸入的時序

(2)方式1下A口、B口均為輸出①

為輸出緩沖器滿信號,低電平有效。②為外設(shè)響應(yīng)信號,低電平有效。③INTR為中斷請求信號,高電平有效。

④INTE為中斷允許狀態(tài)。PC6PC28255A工作于方式1輸出的時序

8255A工作于方式1的狀態(tài)字

3.工作方式2,又稱雙向輸入輸出方式

A口工作于方式2之下時,各信號的定義如下圖所示。圖中未畫B口和C口的其他引線。當A口工作在方式2時,其控制信號、、、IBF及INTR與前面的敘述是一樣的,所不同的主要是:①因為在方式2之下,A口既作為輸出又作為輸入,因此,只有當有效時,才能打開A口輸出數(shù)據(jù)三態(tài)門,使數(shù)據(jù)由PA0~PA7輸出。

②此時A口輸入、輸出均具備鎖存數(shù)據(jù)的能力。