并行IO接口120肖.

1、1第第11章章 并行并行I/O接口技術(shù)接口技術(shù)11.1 并行接口概述并行接口概述11.2 可編程并行接口芯片可編程并行接口芯片8255A11.3 并行接口標(biāo)準(zhǔn)并行接口標(biāo)準(zhǔn)211.1 并行接口概述并行接口概述并行通信就是把一個(gè)字符的各數(shù)位用幾條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行并行通信就是把一個(gè)字符的各數(shù)位用幾條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳輸。傳輸。與串行通信相比，并行通信的信息傳輸速度快，但并行通與串行通信相比，并行通信的信息傳輸速度快，但并行通信比串行通信所用電纜多，隨著距離的增加，電纜的開銷信比串行通信所用電纜多，隨著距離的增加，電纜的開銷會(huì)成為突出的問題。會(huì)成為突出的問題。所以，并行通信總是用在數(shù)據(jù)傳輸率要求較高，而傳

2、輸距所以，并行通信總是用在數(shù)據(jù)傳輸率要求較高，而傳輸距離較短的場合。離較短的場合。3并行接口就是實(shí)現(xiàn)并行通信的接口電路，并行接口在多根并行接口就是實(shí)現(xiàn)并行通信的接口電路，并行接口在多根數(shù)據(jù)線上，以字節(jié)數(shù)據(jù)線上，以字節(jié)/字為單位與字為單位與I/O設(shè)備交換數(shù)據(jù)。設(shè)備交換數(shù)據(jù)。并行接口可以只作為輸出接口，也可以只作為輸入接口，并行接口可以只作為輸出接口，也可以只作為輸入接口，還可以把它設(shè)計(jì)成既作為輸入接口又作為輸出接口。還可以把它設(shè)計(jì)成既作為輸入接口又作為輸出接口。計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)是并行傳送的，不需要固定格式計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)是并行傳送的，不需要固定格式(協(xié)議協(xié)議)，因，因此并行接口電路相對(duì)簡單。相比之下

3、，串行接口電路由于此并行接口電路相對(duì)簡單。相比之下，串行接口電路由于要進(jìn)行串并行轉(zhuǎn)換因而比較復(fù)雜。要進(jìn)行串并行轉(zhuǎn)換因而比較復(fù)雜。可以采用兩類芯片設(shè)計(jì)并行接口電路：可以采用兩類芯片設(shè)計(jì)并行接口電路：普通的鎖存器、緩沖器普通的鎖存器、緩沖器可編程并行接口芯片，如可編程并行接口芯片，如825511.1 并行接口概述并行接口概述4并行接口連接外設(shè)的示意圖并行接口連接外設(shè)的示意圖CPU數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線讀出信號(hào)讀出信號(hào)寫入信號(hào)寫入信號(hào)復(fù)位復(fù)位準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求地址譯碼地址地址控制寄存器控制寄存器輸入緩沖寄存器輸入緩沖寄存器輸出緩沖寄存器輸出緩沖寄存器狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器片選A0A1輸入設(shè)備輸入設(shè)

4、備輸出設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸出準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸出準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入回答數(shù)據(jù)輸入回答數(shù)據(jù)輸出回答數(shù)據(jù)輸出回答數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出11.1 并行接口概述并行接口概述58位三態(tài)緩沖器位三態(tài)緩沖器74LS244，由，由G1和和G2控制選通?？刂七x通。74LS244+5V10K x 8G1 G2數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線CSRD并行接口設(shè)計(jì)實(shí)例并行接口設(shè)計(jì)實(shí)例開關(guān)狀態(tài)輸入接口電路開關(guān)狀態(tài)輸入接口電路11.1 并行接口概述并行接口概述68位三態(tài)鎖存器位三態(tài)鎖存器74LS373，由，由LE控制鎖存，控制鎖存，OE控制選通控制選通+5V74LS373300 x 8LE OE數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線C

5、SWR并行接口設(shè)計(jì)實(shí)例并行接口設(shè)計(jì)實(shí)例發(fā)光二極管輸出接口電路發(fā)光二極管輸出接口電路11.1 并行接口概述并行接口概述7 11.2 可編程并行接口芯片可編程并行接口芯片8255A8255A 是一種可編程的外部接口芯片，可通過軟件來設(shè)置是一種可編程的外部接口芯片，可通過軟件來設(shè)置芯片的工作方式，用芯片的工作方式，用8255A連接外部設(shè)備時(shí)，通常不需要連接外部設(shè)備時(shí)，通常不需要附加外部電路，給使用帶來很大的方便。附加外部電路，給使用帶來很大的方便。IBM PC就是采用就是采用8255A與鍵盤、揚(yáng)聲器等其他外設(shè)進(jìn)行接與鍵盤、揚(yáng)聲器等其他外設(shè)進(jìn)行接口?？凇Ｔ谀壳暗闹靼逯?，功能已經(jīng)集成在芯片組中，但使用和

6、編在目前的主板中，功能已經(jīng)集成在芯片組中，但使用和編程與程與8255A完全一致。完全一致。8F8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳9RESETWRRDCSGNDA1A093231302928272625140239338437536635734833242322211718192013141516101112PB7PB3PB0PB2PC0PC3PC7PC4PA0PA3D0D7PA4PA78255AF8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳40PIN40PIN、DIPDIP封裝，芯片體積較大封裝，芯片體積較大10F8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳8255

7、A內(nèi)部有內(nèi)部有3個(gè)數(shù)據(jù)端口和個(gè)數(shù)據(jù)端口和1個(gè)控制端口，共個(gè)控制端口，共4個(gè)端個(gè)端口，口， 由端口選擇信號(hào)由端口選擇信號(hào)A1A0選擇：選擇：控制口控制口1 11 1C C口口0 01 1B B口口1 10 0A A口口0 00 0選中端口選中端口A A0 0A A1 1在在PC機(jī)中，機(jī)中，8255A的四個(gè)端口地址為的四個(gè)端口地址為60H63H118255A可通過指令在控制端口中設(shè)置控制字來決定它的工作方可通過指令在控制端口中設(shè)置控制字來決定它的工作方式。其控制字可分為兩類：式。其控制字可分為兩類：方式選擇控制字方式選擇控制字它可使它可使8255A的的3個(gè)數(shù)據(jù)端口工作在不同的工作方式。個(gè)數(shù)據(jù)端口工

8、作在不同的工作方式。方式選擇控制字總是將方式選擇控制字總是將3個(gè)數(shù)據(jù)端口分為兩組來決定工作方個(gè)數(shù)據(jù)端口分為兩組來決定工作方式，即端口式，即端口A和端口和端口C的高的高4位為位為1組，端口組，端口B和端口和端口C的低的低4位為位為1組。組。端口端口C按位置按位置0/置置1控制字控制字它可使端口它可使端口C中的任何一位進(jìn)行置位或復(fù)位。中的任何一位進(jìn)行置位或復(fù)位。這兩類控制字通過控制端口的最高位即這兩類控制字通過控制端口的最高位即D7位為位為0或或1來區(qū)別。方來區(qū)別。方式選擇控制字的最高位為式選擇控制字的最高位為1，而端口，而端口C置置1/置置0的控制字最高位的控制字最高位為為0。F8255A的控制

9、字的控制字12F8255A的控制字的控制字方式選擇控制字方式選擇控制字13注意：注意：C口控制字雖然是對(duì)端口口控制字雖然是對(duì)端口C操作，但應(yīng)寫入到操作，但應(yīng)寫入到控制口地址，而不是寫入到控制口地址，而不是寫入到C數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口F8255A的控制字的控制字端口端口C按位置按位置0/置置1控制字控制字14例例1：設(shè)設(shè) A、B、C數(shù)據(jù)口地址分別位數(shù)據(jù)口地址分別位60H、 61H、62H、控制口端口地址控制口端口地址 63H。A口方式口方式0，輸出、，輸出、B口方式口方式0，輸，輸入，入，C口高口高4位輸出，位輸出，C口低口低4位輸入位輸入MOV AL，10000011BOUT 63H，AL F8255

10、A的控制字的控制字例例2： PC7置置1，PC3置置0MOV DX，63HMOV AL，0000,1111B；PC7置置1OUT DX，ALMOV AL，0000,0110B；PC3置置0OUT DX，AL151. 工作方式工作方式0：基本型輸入：基本型輸入/輸出方式輸出方式A口、口、B口、上口、上C口、下口、下C口都可以獨(dú)立設(shè)置作為輸口都可以獨(dú)立設(shè)置作為輸入或輸出使用。入或輸出使用。 適合用于無條件或程序查詢方式適合用于無條件或程序查詢方式I/O傳送。傳送。2. 工作方式工作方式1：選通型：選通型(應(yīng)答型應(yīng)答型)輸入輸入/輸出方式輸出方式A口、口、B口可以分別作為數(shù)據(jù)口工作在方式口可以分別作

11、為數(shù)據(jù)口工作在方式1。需要使用需要使用C口中特定的引腳作為選通和應(yīng)答使用?？谥刑囟ǖ囊_作為選通和應(yīng)答使用。適合用于中斷式傳送和程序查詢方式適合用于中斷式傳送和程序查詢方式I/O傳送。傳送。3. 工作方式工作方式2：雙向數(shù)據(jù)傳送方式：雙向數(shù)據(jù)傳送方式只有只有A口可以工作在方式口可以工作在方式2。相當(dāng)于是相當(dāng)于是A口工作在方式口工作在方式1的輸入和輸出的疊加的輸入和輸出的疊加F8255A的工作方式的工作方式16工作方式工作方式0F8255A的工作方式的工作方式8255作為打印機(jī)接口，工作于方式作為打印機(jī)接口，工作于方式0打印機(jī)正在處理一個(gè)字符時(shí)，打印機(jī)忙信號(hào)打印機(jī)正在處理一個(gè)字符時(shí)，打印機(jī)忙信號(hào)

12、BUSY=1，否則，否則，BUSY=0。向打印機(jī)送數(shù)前，應(yīng)先查詢打印機(jī)狀態(tài)，當(dāng)。向打印機(jī)送數(shù)前，應(yīng)先查詢打印機(jī)狀態(tài)，當(dāng)BUSY=0時(shí)，時(shí)，可以向打印機(jī)送數(shù)。可以向打印機(jī)送數(shù)。當(dāng)當(dāng) STB 有效（負(fù)脈沖）時(shí)，把數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)送入打印機(jī)內(nèi)。有效（負(fù)脈沖）時(shí)，把數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)送入打印機(jī)內(nèi)。17MOV AL，81H ；A口輸出，上口輸出，上C口輸出，下口輸出，下C口輸入口輸入OUT 0D3H，ALMOV AL，0DH ；PC6置置1，0DH=0000,1101OUT 0D3H, ALIN AL，0D2H ；讀讀PC口口AND AL，04D ； 打印機(jī)忙否（打印機(jī)忙否（PC2 =BUSY=？）？）JNZ L

13、PST ；PC2=1，打印機(jī)忙，等待，打印機(jī)忙，等待MOV AL, CLOUT 0D0H, AL ；CL中的字符送中的字符送PA口口MOV AL, 0CHOUT 0D3H, AL ；置置PC6=0，即，即STB=0；00001100=0CHINC ALOUT 0D3H, AL ；置置PC6=1，即，即STB=1，00001101=0DH設(shè)設(shè)A、B、C口和控制口的端口地址為口和控制口的端口地址為0D0H0D3H工作方式工作方式08255作為打印機(jī)接口，工作于方式作為打印機(jī)接口，工作于方式0LPST：18外設(shè)響應(yīng)信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)輸出緩沖器滿信號(hào)表示CPU已經(jīng)輸出了數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CP

14、U再次輸出數(shù)據(jù)PC6PC7PC3PA7PA0INTEAOBFAINTRAACKAD7D0WR方式1、輸出(以A口為例)工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式中斷允許寄存器：受PC6的置0/置1命令字控制19方式1的輸出時(shí)序工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式20數(shù)據(jù)選通信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入緩沖器滿信號(hào)表示A口已經(jīng)接收數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CPU接收數(shù)據(jù)PC4PC5PC3PA7PA0INTEAIBFAINTRASTBA方式1、輸入(以A口為例)RDD7D0工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式中斷允許寄存器：受PC4的置0/置1命令字控制21方式1的

15、輸入時(shí)序工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式22工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式B口、方式1、輸出PC2PC1PC0PB7PB0INTEBOBFBINTRBACKBD7D0WRPC2PC1PC0PB7PB0INTEBIBFBINTRBSTBBB口、方式1、輸入RDD7D023工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式8255作為中斷方式打印機(jī)接口作為中斷方式打印機(jī)接口24主程序主程序：MAIN：MOV AL，0A0H ；方式選擇控制字；方式選擇控制字OUT 0C3H，ALMOV AL，01H ；OUT 0C3H，ALCLI ；替換中斷向量前關(guān)中斷；替換中

16、斷向量前關(guān)中斷MOV AH，25H ；替換中斷向量的典型方式；替換中斷向量的典型方式MOV AL，0BH ；IR3的類型碼為的類型碼為0BHMOV DX，OFFSET ROUTINTRPUSH DSMOV AX，SEG ROUTINTRMOV DS，AXINT 21HPOP DSMOV AL，0DH ；PA方式方式1輸出，輸出，“置置PC6=1的操作的操作”O(jiān)UT 0C3H，AL ；使；使8255允許中斷（允許中斷（INTEA=1）STI ；CPU開中斷開中斷假假設(shè)：設(shè)：A口地址口地址 0C0HB口地址口地址 0C1HC口地址口地址 0C2H控制口控制口 0C3H8255作為中斷方式打印機(jī)接口

17、作為中斷方式打印機(jī)接口258255作為中斷方式打印機(jī)接口作為中斷方式打印機(jī)接口中斷處理程序中斷處理程序ROUTINTR：MOV AL，DI ；DI為打印字符緩沖區(qū)地址為打印字符緩沖區(qū)地址OUT 0C0H，ALMOV AL，00H ；置；置PC0=0OUT 0C3H，ALINC AL ；置；置PC0=1OUT 0C3H，ALIRET26相當(dāng)于是相當(dāng)于是A口工作在方式口工作在方式1的輸入和輸出的疊加。的輸入和輸出的疊加。PC6PC7PC3PA7PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2用用PC6設(shè)置設(shè)置INTE1，用用PC4設(shè)置設(shè)置INTE2。輸入和輸出中斷通

18、過輸入和輸出中斷通過或門輸出或門輸出INTR信號(hào)。信號(hào)。D7D0WRRD工作方式工作方式2F8255A的工作方式的工作方式27F8255A在在PC機(jī)中的應(yīng)用機(jī)中的應(yīng)用 PC/XT機(jī)中有一片機(jī)中有一片8255A，用作鍵盤輸入的并行接口，同，用作鍵盤輸入的并行接口，同時(shí)提供揚(yáng)聲器發(fā)聲控制信號(hào)。時(shí)提供揚(yáng)聲器發(fā)聲控制信號(hào)。端口地址是端口地址是60H63H。正常工作時(shí)。正常工作時(shí)A、B、C三個(gè)口都是方三個(gè)口都是方式式0，其中，其中A口、口、C口輸入，口輸入，B口輸出。工作方式控制字是：口輸出。工作方式控制字是： 99H。D7D6D5D4D3D2D1D011000011288255APB1PB0驅(qū)動(dòng)電路揚(yáng)

19、聲器GATE2CLK2時(shí)鐘信號(hào)與門8253的2#通道 PA7PA0PB7PB6鍵盤掃描碼輸出0，使A口接收到的是鍵盤數(shù)據(jù)輸出1，給鍵盤送時(shí)鐘信號(hào)F8255A在在PC機(jī)中的應(yīng)用機(jī)中的應(yīng)用 2911.3 并行接口標(biāo)準(zhǔn)并行接口標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1284是目前是目前PC機(jī)的并行接口標(biāo)準(zhǔn)，與原有的并行機(jī)的并行接口標(biāo)準(zhǔn)，與原有的并行外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)（如打印機(jī)）保持向后兼容。外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)（如打印機(jī)）保持向后兼容。IEEE 1284標(biāo)準(zhǔn)定義了五種數(shù)據(jù)傳輸模式：標(biāo)準(zhǔn)定義了五種數(shù)據(jù)傳輸模式：兼容模式兼容模式半字節(jié)模式半字節(jié)模式字節(jié)模式字節(jié)模式EPP模式模式ECP模式模式每種方式的數(shù)據(jù)傳輸可以是每種方式的數(shù)據(jù)傳輸可以是正向

20、方式正向方式（PC外設(shè)外設(shè)）、）、反反向方式向方式（ 外設(shè)外設(shè)PC ）或者是）或者是雙向方式雙向方式。30F兼容模式（兼容模式（SPP）兼容模式即標(biāo)準(zhǔn)并行端口兼容模式即標(biāo)準(zhǔn)并行端口 (SPP， Standard Parallel Port )，也稱為也稱為Centronics模式。模式。Centronics模式的數(shù)據(jù)傳輸是模式的數(shù)據(jù)傳輸是正向方式，正向方式，主要用來向打印主要用來向打印機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。Centronics并行接口標(biāo)準(zhǔn)共有并行接口標(biāo)準(zhǔn)共有36個(gè)引腳信號(hào)。在系統(tǒng)連接個(gè)引腳信號(hào)。在系統(tǒng)連接時(shí)，打印機(jī)一端是時(shí)，打印機(jī)一端是36芯芯D型插座，主機(jī)一端是型插座，主機(jī)一端是25芯芯D

21、型插座。型插座。31信號(hào)定義信號(hào)定義F兼容模式（兼容模式（SPP）32PC機(jī)一般有機(jī)一般有13個(gè)并行口，每個(gè)并行口占用個(gè)并行口，每個(gè)并行口占用3個(gè)個(gè)I/O端端口地址，分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器和控制寄口地址，分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器和控制寄存器。端口的基地址可以從存器。端口的基地址可以從0000:0408-040D獲得，一獲得，一般情況下：般情況下：并行口并行口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制LPT1378H379H37AHLPT2278H279H27AHF兼容模式（兼容模式（SPP）33數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口基地址基地址+0與數(shù)據(jù)線相對(duì)應(yīng)與數(shù)據(jù)線相對(duì)應(yīng)狀態(tài)端口狀態(tài)端口基地址基地址+1 nErro

22、r/nFaultSelectPaperEnd/PaperOutnAckBusy(與連接器上與連接器上 信號(hào)反相信號(hào)反相)F兼容模式（兼容模式（SPP）34控制端口控制端口基地址基地址+2 nStrobenAutoLinefeednInitializenSelectPrinter允許中斷允許中斷與連接器上信號(hào)反相與連接器上信號(hào)反相沒有在連接器上體現(xiàn)沒有在連接器上體現(xiàn)F兼容模式（兼容模式（SPP）35Centronics接口時(shí)序如下接口時(shí)序如下F兼容模式（兼容模式（SPP）36例：通過例：通過LPT1在打印機(jī)上打印一個(gè)字符在打印機(jī)上打印一個(gè)字符CHECK:MOV DX, 379HINAL, DXA

23、NDAL, 80HJZCHECKMOV AL, BXMOV DX, 378HOUTDX, ALMOV AL, 00001101BMOV DX, 37AHOUTDX, ALMOV AL, 00001100BOUTDX, AL檢查打印機(jī)檢查打印機(jī)是否忙是否忙打印字符打印字符輸出選通脈沖輸出選通脈沖F兼容模式（兼容模式（SPP）37F半字節(jié)模式（半字節(jié)模式（Nibble Mode）利用標(biāo)準(zhǔn)并行端口進(jìn)行從外設(shè)利用標(biāo)準(zhǔn)并行端口進(jìn)行從外設(shè)PC的的反向數(shù)據(jù)傳輸，反向數(shù)據(jù)傳輸，使用狀態(tài)線路每次傳輸使用狀態(tài)線路每次傳輸4位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)PC機(jī)標(biāo)準(zhǔn)并行端口有機(jī)標(biāo)準(zhǔn)并行端口有5條從外設(shè)條從外設(shè)PC的狀態(tài)線，因此的狀態(tài)線

24、，因此可以將一個(gè)字節(jié)分成兩個(gè)半字節(jié)分別傳送到可以將一個(gè)字節(jié)分成兩個(gè)半字節(jié)分別傳送到PC機(jī)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：所有優(yōu)點(diǎn)：所有PC機(jī)并行口都可以用這種方式機(jī)并行口都可以用這種方式缺點(diǎn)：速度受限制缺點(diǎn)：速度受限制38CONTROL EQU 37AHSTATUS EQU 379HMOV DX, CONTROLMOV AL, 1 ;選擇低選擇低4位位OUT DX, ALMOV DX, STATUSIN AL, DXAND AL, 0F0HMOV CL, 4SHR AL, CLMOV BL, ALMOV DX, CONTROLMOV AL, 0;選擇高選擇高4位位OUT DX, ALMOV DX, STATUSIN AL, DXAND AL, F0HOR AL, BLXOR AL, 88HF半字節(jié)模式（半字節(jié)模式（Nibble Mode）多路復(fù)用器多路復(fù)用器74LS14539F字節(jié)模式（字節(jié)模式（Byte Mode）IBM在在PS/2微微機(jī)機(jī)中采用的中采用的從從外設(shè)外設(shè)PC的的反向數(shù)據(jù)傳輸反向數(shù)據(jù)傳輸方式方式40FEPP模式模式EPP =Enhanced Parallel Port，增強(qiáng)型并行端口，增強(qiáng)型并行端口為雙向數(shù)據(jù)傳輸方式，主要用于非打印機(jī)類外設(shè)，為雙向數(shù)據(jù)傳輸方式，主要用于非打印機(jī)類外設(shè)，如如CD-ROM、硬盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)等、硬盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)等技術(shù)特