第6章串并行通信及接口技術(shù)

1、第6章 串并行通信及接口技術(shù)661接口的功能1尋址功能 一個(gè)接口部件內(nèi)部有幾個(gè)端口。2. 輸入/輸出功能。3.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。4.聯(lián)絡(luò)功能。 READY,BUSY等信息與CPU聯(lián)絡(luò)。5.中斷管理。中斷控制器具有發(fā)中斷請(qǐng)求，接受響應(yīng)中斷,送中斷類型碼，優(yōu)先級(jí)排隊(duì)等功能6.復(fù)位功能。接收復(fù)位，處于初始狀態(tài)。7.可編程功能。8.錯(cuò)誤檢測(cè)功能（串行接口）。1） 奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤。2） 覆蓋錯(cuò)誤CPU未讀走緩沖寄存器內(nèi)容，而由于某種原因又輸入新數(shù)據(jù)到寄存器，或輸出寄存器未被外設(shè)取走，CPU又送一個(gè)輸出。3） 幀錯(cuò)誤。8255并行通信接口并行接口優(yōu)點(diǎn)：速度快，信息率高 缺點(diǎn)：距離長(zhǎng)，成本高一、 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2、1 有3個(gè)并行口A口 輸入/輸出，數(shù)據(jù)均鎖存B口 輸入/輸出，輸入不鎖存，輸出鎖存。C口 同A口 C口除輸入/輸出外，還做 A口、B口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。2 A口、B口、C口分成2個(gè)組A組 : A口、C口高4位B組 : B口、C口低4位3 讀/寫控制邏輯。由 /CS A1 A0 決定口地址，由/RD /WR決定入/出。4 雙向三態(tài)8位數(shù)據(jù)緩沖器。二、8255引腳功能 40條1 PA0 PA7 PB0 PB7 PC0 PC72 D0 D7 雙向三態(tài)，可直接與8位D0 D7連3 RESET 復(fù)位后 A口、B口、C口均作輸入4 /CS 選片5 /RD ,/WR 決定輸入/輸出6 A1、A0 決定口地址P25

3、0 表6.3二、 8255與系統(tǒng)的連接1 8位接口芯片與16位數(shù)據(jù)總線的連接。16位的數(shù)據(jù)分高8位，低8位低8位在偶地址，高8位在奇地址中。數(shù)據(jù)低8位與8255 D0 D7相連。指令中，所有8255口地址都以偶地址形式。因此只要隊(duì)8255的4個(gè)口地址都定義為偶地址，則對(duì)A口、B口、C口控制口的寫入數(shù)據(jù)均在CPU的低字節(jié)上進(jìn)行。解決方法：硬件上，A0不接到8255 A0，而讓A2 A1接到8255 A1 A0，而指令中 A0保持為02 硬件圖三、 8255的使用1 8255控制字A口：方式0、方式1、方式2B口：方式0、方式1C口：方式0在A口方式1或方式2時(shí) B口方式1時(shí)，C口作A口、B口的聯(lián)

4、絡(luò)信號(hào)方式0簡(jiǎn)單的輸入/輸出方式1條件/中斷 輸入/輸出方式2 （僅A口）雙向輸入/輸出2 對(duì)C口的置位/復(fù)位功能。C口常用控制用，所以對(duì)某一個(gè)要置“1”或“0”654 8255的工作方式1 方式0簡(jiǎn)單的輸入/輸出當(dāng)A口、B口均為方式0時(shí)，控制字格式為1000，可以有16種輸入/輸出組合，任何一個(gè)端口可以輸入/輸出，各端口之間無(wú)任何關(guān)系。輸入時(shí)序 P256 CPU使用指令 IN ，） 首先送出地址，選中某個(gè)端口，即啟動(dòng)） 把數(shù)據(jù)送到輸入緩沖器。） 發(fā)信號(hào)。方式時(shí)，輸入實(shí)際上讀引腳上的信號(hào)，信號(hào)不鎖存，所以在整個(gè)讀期間，引腳信號(hào)不能變。輸出時(shí)序257 CPU使用OUT XX, AL ） 用CPU

5、應(yīng)先發(fā)地址，啟動(dòng)8255。） CPU發(fā)/WR 保持一段時(shí)間后發(fā)數(shù)據(jù)方式0輸出無(wú)鎖存，所以輸出直接到引腳上去。 方式0的使用） 同步傳送。輸入總是準(zhǔn)備好，輸出總是空，只要用IN 、OUT指令。） 查詢傳送。利用C口的高4位作A口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，低4位作B口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。后述在條件傳送時(shí)舉例2方式1條件傳送或中斷傳送A口、B口方式1時(shí)，C口的高4位作A口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)C口的低4位作B口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)且有固定的關(guān)系。1）輸入方式1 P259/STB 選通輸入，外設(shè)送來數(shù)據(jù)時(shí)的選通信號(hào)， /STB有效時(shí)，8255接收外設(shè)數(shù)據(jù)送到緩沖器。IBF 緩沖器滿，高電平有效，表示8255緩沖器已接收了新的數(shù)據(jù)，由/STB置位

6、， /RD 復(fù)位。INTR 8255向CPU 中斷請(qǐng)求，在 /STB=1 IBF=1 INTE=1 時(shí),INTR=1, 在中斷服務(wù)程序中 /RD 使 INTR=0 INTE 中斷允許1送PC4 允許A口輸入中斷 1送PC2 允許B口輸入中斷方式1輸入時(shí)序 P260 2）輸出方式 /OBF 輸出緩沖器滿 CPU 已向指定端口輸出了數(shù)據(jù)，8255收到 CPU 數(shù)據(jù) /OBF=0 ，8255通知外設(shè) CPU 已送來數(shù)據(jù)， 由 /WR 置成低電平，/ACK 置成高點(diǎn)平。 /ACK 外設(shè)響應(yīng)，外設(shè)送給8255，表示外設(shè)已收到8255送來的數(shù)據(jù),處理完畢。 INTR 向CPU 請(qǐng)求中斷， /ACK 變電平

7、,/OBF=1。 /WR 使 INTR 變低。 INTE 中斷允許1送PC6 允許A口輸出中斷。 1送PC2 允許B口輸出中斷。 方式1輸出時(shí)序 P261例：把B口上開關(guān)值送A口LED顯示 MOV AL，0A6HOUT 86H，ALS1：IN AL，84HAND AL，02JZ S1IN AL，82HMOV AH，ALS2：IN AL，84HAND AL，80HJZ S2MOV AL，AHOUT 80H，ALJMP S13 方式2僅A口雙向1) INTRA 中斷請(qǐng)求 輸入/輸出完成時(shí)2) /STBA 外設(shè)把數(shù)據(jù)打入8255的輸入緩沖器中3) IBFA 表示已有數(shù)據(jù)輸入到緩沖器中4) /OBFA

8、 輸出緩沖器滿，通知外設(shè)5) /ACKA 允許8255 A口輸出，否則輸出緩沖器高阻6) INTE1 1送PC6 允許輸出中斷INTE2 1送PC4 允許輸入中斷8255雙機(jī)通信8255程序流程8255作為打印機(jī)的接口 P2671 查詢式 打印機(jī)工作過程，要向打印機(jī)輸出一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，先查詢BUSY。在空時(shí)，把數(shù)據(jù)送到8255 A口后產(chǎn)生/STB即可。2 中斷方式 設(shè)口地址為00C0H、00C2H、00C4H、00C6H圖6.37 P268PC0 作對(duì)打印機(jī)的選通信號(hào)PC6 打印機(jī)應(yīng)答信號(hào)，打印完成PC3 作中斷請(qǐng)求，接8259的 IR3 ，中斷類型碼為 0BH 則中斷服務(wù)地址放在 11 4=44

9、 即2CH，2DH，2EH，2FH單元中。設(shè)對(duì)8259已初始化 ，打印數(shù)據(jù)的地址在 DI 中,打印的長(zhǎng)度在 CX 中。程序流程：8255初始化A口方式11送PC0 使/STB=10送DS 書中程序有錯(cuò)6.2串行接口和串行通信1 什么叫串行通信？一位一位向外輸出或接收。2 可編程串行接口的典型結(jié)構(gòu) P225） 控制寄存器，CPU送給接口的控制信息。） 狀態(tài)寄存器，在傳輸過程中的狀態(tài)。） 數(shù)據(jù)輸入/輸出寄存器。發(fā)送時(shí)，CPU數(shù)據(jù)寫入輸出寄存器。輸出寄存器輸出移位寄存器接收時(shí)，由移位寄存器移入，然后送到輸入寄存器，由CPU 來讀出。3 幾個(gè)基本概念1）半雙 工， 全雙工2）異步 ， 同步3）波特率，

10、 每秒傳輸多少位4）RS232 標(biāo)準(zhǔn) 采用負(fù)邏輯。5）信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 常用調(diào)幅和調(diào)頻傳輸信息a.調(diào)幅方式 用某種電平或電流表示邏輯1（稱為MARK）用另一種電平或電流表示邏輯0（稱為空號(hào)SPACE） 4種標(biāo)準(zhǔn)：TTL 標(biāo)準(zhǔn) +5V 表示邏輯1 0V表示邏輯0RS232 標(biāo)準(zhǔn) -3V -25V （一般-10 -15 V ） 表示邏輯1 +3V +25V （一般+10 +15V ） 表示邏輯020MA 存在 表示1，不存在表示060MA 存在 表示1，不存在表示0b調(diào)頻方式 通過電話線等傳輸，常發(fā)生信號(hào)畸變 使用調(diào)制解調(diào)器 ， 將“1”“0”調(diào)制成易于鑒別的兩個(gè)頻率的模擬信號(hào)，稱為頻移鍵控FSK

11、. 當(dāng)數(shù)據(jù)為1時(shí)，讓較高頻率1通過。 當(dāng)數(shù)據(jù)為0時(shí)，讓較低頻率2通過。 這樣 輸出即為調(diào)制后的信號(hào)。接收端頻率高時(shí)，輸出1，頻率低時(shí)，輸出04 三種錯(cuò)誤標(biāo)志） 奇偶錯(cuò)誤 接收到1的個(gè)數(shù)不符合規(guī)定） 幀 錯(cuò)誤 接收到的字格式不合規(guī)定。在收發(fā)時(shí)鐘頻率相差太大時(shí)引起錯(cuò)位。） 溢出（丟失）錯(cuò)誤覆蓋錯(cuò)誤 接收時(shí)，移位寄存器送到輸入寄存器，CPU讀取。在送到輸入寄存器后，串行口可以接受新的信息，當(dāng)接收到第二個(gè)字符的第二個(gè)停止位，要送到輸入寄存器，此時(shí)CPU還未取走前一個(gè)字符就發(fā)生錯(cuò)誤。 5.可編程通信接口8251 （USART） 可編程同步/異步接收發(fā)送器一、8251基本性能1 可用于同步/異步傳送。2

12、同步傳送5-8位/字符，內(nèi)部或外部字符同步自動(dòng)插入同步字。3 異步傳送5-8位/字符，時(shí)鐘頻率為波特率的1/16/64倍。4 可產(chǎn)生中止字符?？僧a(chǎn)生1/1.5/2位停止位，檢查假啟動(dòng)，自動(dòng)檢測(cè)和處理中止符。5 波特率 異步：0-19.2K 同步：0-64K6 全雙工 雙緩沖器發(fā)送器、接收器。7 錯(cuò)誤檢測(cè)。632 8251基本工作原理1 編程結(jié)構(gòu)） 數(shù)據(jù)輸入緩沖器。） 數(shù)據(jù)接收移位寄存器。） 數(shù)據(jù)輸出緩沖器。） 數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器。） 控制寄存器。） 模式寄存器。） 狀態(tài)寄存器。） 2個(gè)同步字符寄存器。2 功能結(jié)構(gòu)及發(fā)送接收方式1）接收控制電路。 串行-并行功能：異步時(shí)：在RXD 上尋找啟動(dòng)低電平，

13、條件 RXE=1 允許接收。消除假啟動(dòng)干擾。對(duì)收到的信息進(jìn)行奇/偶校驗(yàn)，建立相應(yīng)狀態(tài)。測(cè)停止位，建立狀態(tài)。并行數(shù)據(jù)送輸入寄存器 1送RxRdy同步時(shí)：監(jiān)測(cè)RXD 線，每當(dāng) RXD 上出一個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí)，移入移位寄存器，移位寄存器與同步字符比較，若不等則接收下一位數(shù)據(jù)，且比較。若相等，則 1送SYNDET 表示找到同步字。 接收器接收RXD 上數(shù)據(jù)送移位寄存器達(dá)到規(guī)定數(shù)據(jù)后，送入緩沖寄存器 1送RXRDY。2）發(fā)送部分 并行串行功能：異步時(shí)：為數(shù)據(jù)位加上起始位，校驗(yàn)位和停止位。 條件：TXEN=1 /CTS=0外設(shè)請(qǐng)求發(fā)送同步時(shí)：插入同步字符，CPU來不及提供新數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)插入同步字，數(shù)據(jù)中插入校驗(yàn)

14、符。 條件：TXEN=1 ， /CTS=0 3）讀/寫控制電路 寫入：寫入控制字 ， 數(shù)據(jù)。 讀出：讀狀態(tài) ， 讀數(shù)據(jù)。 復(fù)位時(shí)：8251處于空閑狀態(tài)。4）調(diào)制解調(diào)控制電路 運(yùn)程傳送時(shí) 數(shù)字-模擬 發(fā)送 模擬-數(shù)字 接收8251引腳功能1 與CPU的連接信號(hào)。/CS選片D0 D7 數(shù)據(jù) 、 命令 、 狀態(tài)/RD 讀數(shù)據(jù) 、 狀態(tài)/WR 寫數(shù)據(jù) 、 寫控制字、 同步字C/D 區(qū)分命令/數(shù)據(jù)C/D=1 讀狀態(tài) 寫命令C/D=0 讀數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) /CS C/D /RD /WR 功能 0 0 0 1 讀數(shù)據(jù) 0 0 1 0 寫數(shù)據(jù) 0 1 0 0 讀狀態(tài) 0 1 1 0 寫命令或同步字 1 X X X

15、 非選中輸入和輸出同一地址8251與CPU的連接2 收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)。引腳TXRDY 當(dāng)/CTS=0TXEN=1TXE=1三條件滿足時(shí)，引腳 TXRDY=1 通知CPU 8251已準(zhǔn)備好發(fā)送可以用TXRDY作中斷請(qǐng)求信號(hào)。CPU 也可以查詢狀態(tài)寄存器中的TXRDY 狀態(tài)，查到TXRDY=1，再根據(jù)TXE及 /CTS狀態(tài)決定CPU是否向8251發(fā)送。引腳TXRDY和狀態(tài)TXRDY不相同。TXE 發(fā)送器空，與狀態(tài)寄存器中 TXE 相同，狀態(tài)寄存器第2位 ， 8251從并行到串行轉(zhuǎn)換器空，表示完成了一次發(fā)送。8251從CPU 獲得一字符后 TXE =0。RXRDY 接收器準(zhǔn)備好，表示已收到一個(gè)字符，等

16、CPU 來取，可用作中斷請(qǐng)求，也可查詢狀態(tài)。與狀態(tài)寄存器 RXRDY 相同。 當(dāng)CPU 讀取字符后， RXRDY =0 SYNDET 與狀態(tài)寄存器中 SYNDET 相同。一般用于同步方式內(nèi)同步時(shí)，作輸出，表明已檢測(cè)到同步字 SYNDET=1 。外同步時(shí)作輸入。 在/RXC下一個(gè)下降沿時(shí)裝配字符。 在異步時(shí)，當(dāng)8251收到一個(gè)全0數(shù)位組成的字符時(shí)，SYNDET輸出高點(diǎn)平。3. 8251與外設(shè)的連接信號(hào)1）收發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)/DTR 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，由8251送往外設(shè)，CPU對(duì)命令寄存器第1位的寫入1，表示CPU已準(zhǔn)備好。/DSR 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好，是外設(shè)送往 8251，表示外設(shè)已準(zhǔn)備。 狀態(tài) 位 DSR

17、=1,則引腳/DSR=0 CPU可以讀狀態(tài)寄存器的第7位。/RTS 請(qǐng)求發(fā)送是8251 送給外設(shè)，CPU 寫命令寄存器的第5位，寫入1時(shí)，引腳/RST=0./CTS 清除請(qǐng)求發(fā)送，是對(duì)/RTS 的響應(yīng)，由外設(shè)送給8251。/CTS=0時(shí)，8251才能發(fā)送。 在無(wú)條件傳送時(shí)，只要/CTS=0時(shí)，可以發(fā)送，其他可 以 不用，浮空。 在只接收不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，/CTS也可浮空。 當(dāng)外設(shè)只要一組聯(lián)絡(luò)信號(hào)時(shí)，可使用/DTR和/DSR或使用/RTS和/CTS，但在發(fā)送時(shí)，/CTS仍要為低電平。） 數(shù)據(jù)信號(hào)（8251與外設(shè)之間） TXD 、 RXD3)電源4）時(shí)鐘CLK 要求：同步時(shí)，CLK大于數(shù)據(jù)頻率30倍。

18、異步時(shí)，CLK大于數(shù)據(jù)頻率4.5倍。5）/TXC, /RXC 同步時(shí)，等于字符傳輸頻率。異步時(shí)，是字符的1/16/64倍，時(shí)鐘頻率=波特率因子X波特率。6.3.4 8251的編程1初始化流程。 P2392模式寄存器。 異步 同步 P240 波特率（移位速率）同步時(shí)：和/TXC、/RXC上的時(shí)鐘頻率相等。異步時(shí)：波特率=/RXC或/TXC 頻率/波特率因子3控制寄存器。 P2414狀態(tài)寄存器。 P2428251使用實(shí)例18251與調(diào)制解調(diào)器連接 P243） 電平轉(zhuǎn)換。） 波特率的提供。2異步模式的初始化 模式字、控制字送奇地址 3 同步模式下的初始化模式字同步字 送8251奇地址控制字 送8251奇地址P245程序4 利用狀態(tài)字進(jìn)行編程 輸入80個(gè)字符5 8251