第六章微機(jī)接口技術(shù).ppt

1、第六章 微機(jī)接口技術(shù)126.1 可編程并行接口芯片8255A 并行通信就是把一個(gè)字符的各位同時(shí)用幾根線進(jìn)行傳輸。傳輸速度快，信息率高。電纜要多，隨著傳輸距離的增加，電纜的開銷會(huì)成為突出的問(wèn)題，所以，并行通信用在傳輸速率要求較高，而傳輸距離較短的場(chǎng)合。3一8255A基本功能概述Intel 8255A是一個(gè)通用的可編程的并行接口芯片，它有三個(gè)并行I/O口，又可通過(guò)編程設(shè)置多種工作方式，價(jià)格低廉，使用方便，可以直接與Intel系列的芯片連接使用，在中小系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。4二8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)58255A由以下幾部分組成：1）三個(gè)數(shù)據(jù)端口A，B，C 這三個(gè)端口均可看作是I/O口，

2、但它們的結(jié)構(gòu)和功能也稍有不同。A口：是一個(gè)獨(dú)立的8位I/O口，它的內(nèi)部有對(duì)數(shù)據(jù)輸入/輸出的鎖存功能。B口：也是一個(gè)獨(dú)立的8位I/O口，僅對(duì)輸出數(shù)據(jù)的鎖存功能。C口：可以看作是一個(gè)獨(dú)立的8位I/O口；也可以看作是兩個(gè)獨(dú)立的4位I/O口。也是僅對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存。62）A組和B組的控制電路這兩組根據(jù)CPU命令控制8255A工作方式的電路，這些控制電路內(nèi)部設(shè)有控制寄存器，可以根據(jù)CPU送來(lái)的編程命令來(lái)控制8255A的工作方式，也可以根據(jù)編程命令來(lái)對(duì)C口的指定位進(jìn)行置/復(fù)位的操作。A組控制電路用來(lái)控制A口及C口的高4位；B組控制電路用來(lái)控制B口及C口的低4位。73）數(shù)據(jù)總線緩沖器8位的雙向的三態(tài)緩沖器

3、。作為8255A與系統(tǒng)總線連接的界面，輸入/輸出的數(shù)據(jù)，CPU的編程命令以及外設(shè)通過(guò)8255A傳送的工作狀態(tài)等信息，都是通過(guò)它來(lái)傳輸?shù)摹?）讀/寫控制邏輯讀/寫控制邏輯電路負(fù)責(zé)管理8255A的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。它接收片選信號(hào)及系統(tǒng)讀信號(hào)、寫信號(hào)、復(fù)位信號(hào)RESET，還有來(lái)自系統(tǒng)地址總線的口地址選擇信號(hào)A0和A1。828255A引腳功能1）面向CPU的引腳信號(hào)及功能D0-D7：8位，雙向，三態(tài)數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連；RESET：復(fù)位信號(hào)，高電平有效，輸入，清除8255A的內(nèi)部寄存器，并置A口，B口，C口均為輸入方式；CS：片選，輸入，用來(lái)決定芯片是否被選中；RD：讀信號(hào)，輸入，控制8255A將數(shù)據(jù)

4、或狀態(tài)信息送給CPU；WR：寫信號(hào)，輸入，控制CPU將數(shù)據(jù)或控制信息送到8255A；A1，A0：內(nèi)部口地址的選擇，輸入。這兩個(gè)引腳上的信號(hào)組合決定對(duì)8255A內(nèi)部的哪一個(gè)口或寄存器進(jìn)行操作。8255A內(nèi)部共有4個(gè)端口：A口，B口，C口和控制口，兩個(gè)引腳的信號(hào)組合選中端口見(jiàn)下表。 9102）面向外設(shè)的引腳信號(hào)及功能 PA0PA7：A組數(shù)據(jù)信號(hào)，用來(lái)連接外設(shè)； PB0PB7：B組數(shù)據(jù)信號(hào)，用來(lái)連接外設(shè)； PC0PC7：C組數(shù)據(jù)信號(hào)，用來(lái)連接外設(shè)或者作為控制信號(hào)。11123、 8255A的控制字8255A的控制字涉及到兩個(gè)內(nèi)容：寫控制字設(shè)置工作方式等信息，使C口的指定位置位/復(fù)位的功能。注：均寫入控

5、制端口131)、 方式選擇控制字1415控制字要寫入8255A的控制口，寫入控制字之后，8255A才能按指定的工作方式工作。例1 某系統(tǒng)要求使用8255A的A口方式0輸入，B口方式0輸出，C口高4位方式0輸出，C口低4位方式0輸入。 則控制字為： 10010001 即91H 初始化程序?yàn)椋?MOV AL， 91H OUT CTRL_PORT，AL16172、 C端口的置位/復(fù)位功能只有C口才有，它是通過(guò)向控制口寫入按指定位置位/復(fù)位的控制字來(lái)實(shí)現(xiàn)的。C口的這個(gè)功能可用于設(shè)置方式1的中斷允許，可以設(shè)置外設(shè)的啟/停等。18例如A口方式2 要求發(fā)兩個(gè)中斷允許，即PC4和PC6均需置位。B口方式1要求

6、使PC2置位來(lái)開放中斷。初始化程序可補(bǔ)充完整如下。 MOV AL，0C4H OUT CTRL_PORT，AL；設(shè)置工作方式 MOV AL，09H OUT CTRL_PORT，AL；PC4置位，A口輸入允許中斷 MOV AL，ODH OUT CTRL_PORT，AL；PC6置位，A口輸出允許中斷 MOV AL， 05H OUT CTRL_PORT，AL；PC2置位；B口輸出允許中斷 19工作方式方式0：基本輸入輸出方式適用于無(wú)條件傳送和查詢方式的接口電路方式1：選通輸入輸出方式適用于查詢和中斷方式的接口電路方式2：雙向選通傳送方式適用于與雙向傳送數(shù)據(jù)的外設(shè)適用于查詢和中斷方式的接口電路201方式

7、0：為一種簡(jiǎn)單的輸入/輸出方式，沒(méi)有規(guī)定固定的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)，可用A，B，C三個(gè)口的任一位充當(dāng)查詢信號(hào)，其余I/O口仍可作為獨(dú)立的端口和外設(shè)相連。方式0的應(yīng)用場(chǎng)合有兩種：一種是同步傳送；一種是查詢傳送。2122讀寫數(shù)據(jù)端口初始化編程后：當(dāng)數(shù)據(jù)端口作為輸入接口時(shí)，執(zhí)行輸入IN指令將從外部輸入設(shè)備得到外設(shè)數(shù)據(jù)當(dāng)數(shù)據(jù)端口作為輸出接口時(shí)，執(zhí)行輸出OUT指令將把CPU的數(shù)據(jù)送給外部輸出設(shè)備8255A具有鎖存輸出數(shù)據(jù)的能力對(duì)輸出方式的端口同樣可以輸入不是讀取外設(shè)數(shù)據(jù)讀取的是上次CPU給外設(shè)的數(shù)據(jù)232425利用8255A輸入和輸出能力，可實(shí)現(xiàn)按位輸出控制 開關(guān)和LED。MOV DX,025BH; MOV A

8、L,90H OUT DX,AL KK:MOV DX,0258H; INAL,DX;讀出A端口原輸出內(nèi)容MOV DX,0259H;B端口假設(shè)為0259H OUT DX,AL；輸出新的內(nèi)容 JMP KK262方式127方式1是一種選通I/O方式，A口和B口仍作為兩個(gè)獨(dú)立的8位I/O數(shù)據(jù)通道，可單獨(dú)連接外設(shè)，通過(guò)編程分別設(shè)置它們?yōu)檩斎牖蜉敵觥６鳦口則要有6位(分成兩個(gè)3位)分別作為A口和B口的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線，其余2位仍可工作在方式0，可通過(guò)編程設(shè)置為輸入或輸出。28291）輸入STB（PC4）選通信號(hào)，低電平有效由外設(shè)提供的輸入信號(hào)，當(dāng)其有效時(shí)，將輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)鎖存至8255A的輸入鎖存器IBF（P

9、C5）輸入緩沖器滿信號(hào)，高電平有效8255A輸出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。當(dāng)其有效時(shí)，表示數(shù)據(jù)已鎖存在輸入鎖存器INTR（PC3）中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效8255A輸出的信號(hào)，可用于向CPU提出中斷請(qǐng)求，要求CPU讀取外設(shè)數(shù)據(jù)INTE中斷允許。對(duì)A口來(lái)講，由PC6的置位來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)B口仍是由PC2的置位來(lái)實(shí)現(xiàn)。30方式1輸入時(shí)序dataINTRIBF data輸入端口D0D7STBRD31方式1中斷控制8255A的中斷由中斷允許觸發(fā)器INTE控制置位允許中斷，復(fù)位禁止中斷對(duì)INTE的操作通過(guò)寫入端口C的對(duì)應(yīng)位實(shí)現(xiàn)，INTE觸發(fā)器對(duì)應(yīng)端口C的位是作應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)的輸入信號(hào)的哪一位，只要對(duì)那一位置位/復(fù)位就可以控制

10、INTE觸發(fā)器選通輸入方式下端口A的INTEA對(duì)應(yīng)PC4端口B的INTEB對(duì)應(yīng)PC232332） 輸出C口的PC3、PC6、PC7用作A口的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線，PC0-PC2則作用B口的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線，PC4PC5則可作為方式0使用。OBF：輸出緩沖器滿。當(dāng)CPU已將要輸出的數(shù)據(jù)送入8255A時(shí)有效，用來(lái)通知外設(shè)可以從8255A取數(shù)。ACK：響應(yīng)信號(hào)。作為對(duì)的響應(yīng)信號(hào)，表示外設(shè)已將數(shù)據(jù)從8255A的輸出緩沖器中取走。INTR ：中斷請(qǐng)求信號(hào)。INTR置位的條件是ACK為高且OBF為高且INTE為高。INTE ：中斷允許。對(duì)A口來(lái)講，由PC6的置位來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)B口仍是由PC2的置位來(lái)實(shí)現(xiàn)。34方式1輸出時(shí)序

11、INTR datadata輸出端口D0D7WROBFACK 3536方式2雙向方式方式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)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，其作用與方式1相同方式2的數(shù)據(jù)輸入過(guò)程與方式1的輸入方式一樣方式2的數(shù)據(jù)輸出過(guò)程與方式1的輸出方式有一點(diǎn)不同：數(shù)據(jù)輸出時(shí)8255A不是在OBF有效時(shí)向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)，而是在外設(shè)提供響應(yīng)信號(hào)ACK時(shí)才送出數(shù)據(jù)3738五8255A的編程及應(yīng)用作為通用的并行接口電路芯片，825A具有廣泛的應(yīng)用應(yīng)用在IBM PC/XT微機(jī)上應(yīng)用于打印機(jī)接口電路連接簡(jiǎn)易鍵盤驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管391打印機(jī)接口應(yīng)用

12、舉例例3 利用8255A的A口方式0與微型打印機(jī)相連，將內(nèi)存緩沖區(qū)BUFF中的字符打印輸出。試完成相應(yīng)的軟硬件設(shè)計(jì)。（CPU為8088）首先我們分析一下打印機(jī)的工作。微型打印機(jī)和主機(jī)之間的接口采用并行接口。 40它的工作流程是：主機(jī)將要打印的數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)線，然后發(fā)選通信號(hào)。打印機(jī)將數(shù)據(jù)讀入，同時(shí)使BUSY線為高，通知主機(jī)停止送數(shù)。這時(shí)，打印機(jī)內(nèi)部對(duì)讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。處理完以后使ACK有效，同時(shí)使BUSY失效，通知主機(jī)可以發(fā)下一個(gè)數(shù)據(jù)。41428255A的控制字為：10001000 即88H A口方式0，輸出；C口高位方式0輸入，低位方式0輸出PC0置位: 00000001 即 01HPC0復(fù)

13、位： 00000000 即 00H8255A的4個(gè)口地址分別為：00H，01H，02H，03H。43主機(jī)把數(shù)據(jù)送給引腳DATA0DATA7同時(shí)送出數(shù)據(jù)選通信號(hào)STROBE打印機(jī)在BUSY信號(hào)線上發(fā)出忙信號(hào)打印機(jī)處理好輸入的數(shù)據(jù)時(shí)撤消忙信號(hào)同時(shí)又送出一個(gè)響應(yīng)信號(hào)ACK44MOV AL,88H;方式控制字：88HOUT 03H,AL;A端口方式0輸出，C端口上輸出、下輸入.PRINTC PROCPUSH AXPRN: IN AL,02H;讀取端口C,查詢打印機(jī)狀態(tài)AND AL,80H;PC7BUSY0？JNZ PRN ;PC71，打印機(jī)忙，則循環(huán)等待 MOV AL,AH ;PC70，打印機(jī)不忙，則

14、輸出數(shù)據(jù) OUT 00H,AL;將打印數(shù)據(jù)從端口A輸出45 MOV AL,00H;置STROBE0OUT 02H,AL;從PC0送出控制低脈沖NOP;產(chǎn)生一定寬度的低電平NOPMOV AL,01H;置STROBE =1OUT 02H,AL;最終，STROBE產(chǎn)生低脈沖信號(hào) POP AXRET PRINTC ENDP46例4 將上例中8255A的工作方式改為方式1，采用中斷方式將BUFF開始的緩沖區(qū)中的100個(gè)字符從打印機(jī)輸出。（假設(shè)打印機(jī)接口仍采用Centronics標(biāo)準(zhǔn)）分析：仍用PC0作為打印機(jī)的選通，打印機(jī)的作為8255A的A口，8255A的中斷請(qǐng)求信號(hào)（PC3）接至系統(tǒng)中斷控制器825

15、9A的IR3，其它硬件連線同上例， 47488255A的控制字為：1010XXX0 PC6置位: 00001101 即 0DH ，允許8255A的A口輸出中斷由硬件連線可以分析出，8255A的4個(gè)口地址分別為：00H，01H，02H，03H。假設(shè)8259A初始化時(shí)送ICW2為08H，則8255A A口的中斷類型碼是0BH，此中斷類型碼對(duì)應(yīng)的中斷向量應(yīng)放到中斷向量表從2CH開始的4個(gè)單元中。主程序：49MAIN：MOV AL ，0A0H OUT 03H ，AL ； 寫控制字 MOV AX ，1000H ；功能號(hào)AH=25H的21H調(diào)用 MOV DS ，AX ； 設(shè)置中斷向量： MOV DX ，2

16、000H ； DS：DX=中斷向量 MOV AL ，0BH ； AL：中斷類型號(hào) MOV AH ，25H INT 21H MOV AL ，0DH OUT 03H ，AL ；使PC6為1，允許8255A中斷 STI ； 開中斷50中斷處理子程序： MOV AL ，DI ；送字符PA口 OUT 00H ，AL IRET516.2串行通信及總線標(biāo)準(zhǔn)6.2.1 串行通信基本概念一并行通信與串行通信 并行通信：是指利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將一個(gè)數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。特點(diǎn)：是傳輸速度快，適用于短距離通信。串行通信：是指利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)一位位地順序傳送。特點(diǎn)：是通信線路簡(jiǎn)單，利用電話或電報(bào)線路就可實(shí)現(xiàn)通信，降低

17、成本，適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳輸速度慢 52二串行通信方式1異步通信（ASYNC）及其協(xié)議異步通信以一個(gè)字符為傳輸單位，通信中兩個(gè)字符間的時(shí)間間隔是不固定的，然而在同一個(gè)字符中的兩個(gè)相鄰位代碼間的時(shí)間間隔是固定的。通信協(xié)議（通信規(guī)程）：是通信雙方約定的一些規(guī)則。傳送一個(gè)字符的信息格式：規(guī)定有起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、停止位等 53 起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯”0”信號(hào)，表示傳輸字符開始。 數(shù)據(jù)位：緊接著起始位之后。數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時(shí)鐘定位。 奇偶校驗(yàn)位：數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)(偶校驗(yàn))或奇數(shù)(奇校

18、驗(yàn))，以此來(lái)校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送的正確性。 停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。 空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送。54波特率：是衡量數(shù)據(jù)傳送速率的指標(biāo)。表示每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)。例如數(shù)據(jù)傳送速率為120字符/秒，而每一個(gè)字符為10位，則其傳送的波特率為101201200字符/秒1200波特。5556572同步串行(SYNC)通信及其規(guī)程同步通信以一個(gè)幀為傳輸單位，每個(gè)幀中包含有多個(gè)字符。在通信過(guò)程中，每個(gè)字符間的時(shí)間間隔是相等的，而且每個(gè)字符中各相鄰位代碼間的時(shí)間間隔也是固定的。同步通信的數(shù)據(jù)格式如圖所示58同步通信的規(guī)程有以下兩種： 面向

19、比特(bit)型規(guī)程：以二進(jìn)制位作為信息單位?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)大多采用此類規(guī)程。最典型的是HDLC(高級(jí)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。最典型的是IBM公司的二進(jìn)制同步控制規(guī)程(BSC規(guī)程)。在這種控制規(guī)程下，發(fā)送端與接收端采用交互應(yīng)答式進(jìn)行通信。593串行通信連接方式根據(jù)數(shù)據(jù)傳送方向的不同有以下三種方式 604調(diào)制和解調(diào)MODEM1）基帶傳輸方式 傳輸線路上直接傳輸不加調(diào)制的二進(jìn)制信號(hào)，如圖所示。它要求傳送線的頻帶較寬，傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)是矩形波。基帶傳輸方式僅適宜于近距離和速度較低的通信 612）頻帶傳輸方式傳輸經(jīng)過(guò)調(diào)制的模擬信號(hào)在長(zhǎng)距

20、離通信時(shí)，發(fā)送方要用調(diào)制器把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，接收方則用解調(diào)器將接收到的模擬信號(hào)再轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，這就是信號(hào)的調(diào)制解調(diào)。實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)任務(wù)的裝置稱為調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。采用頻帶傳輸時(shí)，通信雙方各接一個(gè)調(diào)制解調(diào)器，將數(shù)字信號(hào)寄載在模擬信號(hào)(載波)上加以傳輸。因此，這種傳輸方式也稱為載波傳輸方式。這時(shí)的通信線路可以是電話交換網(wǎng)，也可以是專用線。626364655 串行通信的校驗(yàn)方法奇偶校驗(yàn)方陣校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC666.2.2 串行接口標(biāo)準(zhǔn)串行接口標(biāo)準(zhǔn)：指的是計(jì)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)。1RS-232C

21、標(biāo)準(zhǔn)RS-232C是一種標(biāo)準(zhǔn)接口，D型插座，采用25芯引腳或9芯引腳的連接器， 67681）引腳定義RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定接口有25根連線。只有以下9個(gè)信號(hào)經(jīng)常使用.引腳和功能分別如下： TXD（第2腳）：發(fā)送數(shù)據(jù)線，輸出。發(fā)送數(shù)據(jù)到MODEM。RXD（第3腳）：接收數(shù)據(jù)線，輸入。接收數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)或終端。RTS（第4腳）：請(qǐng)求發(fā)送，輸出。計(jì)算機(jī)通過(guò)此引腳通知MODEM，要求發(fā)送數(shù)據(jù)。CTS（第5腳）：允許發(fā)送，輸入。發(fā)出作為對(duì)的回答，計(jì)算機(jī)才可以進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)。69DSR（第6腳）：數(shù)據(jù)裝置就緒(即MODEM準(zhǔn)備好)，輸入。表示調(diào)制解調(diào)器可以使用，該信號(hào)有時(shí)直接接到電源上，這樣當(dāng)設(shè)備連通時(shí)即有效。CD（第8腳）：載波檢測(cè)(接收線信號(hào)測(cè)定器)，輸入。表示MODEM已與電話線路連接好。RI（第22腳）：振鈴指示，輸入。MODEM若接到交換臺(tái)送來(lái)的振鈴呼叫信號(hào)，就發(fā)出該信號(hào)來(lái)通知計(jì)算機(jī)或