并行接口與串行接口

1、第9章 并行接口與串行接口9.1并行接口概述9.2可編程并行接口8255A9.3 串行通信的基本概念9.4 可編程串行接口8251A19.1并行接口概述9.1.1 并行接口的特點9.1.2 并行接口的類型返 回29.1.1 并行接口的特點1 并行接口是在多根數(shù)據(jù)線上以數(shù)據(jù)字節(jié)或字為單位與I/O設(shè)備或被控對象傳輸數(shù)據(jù)。 2 并行接口適用于近距離數(shù)據(jù)傳輸。一次同時傳送多位數(shù)據(jù)，傳送速度快。 3在并行接口中，8位或16位是同時傳輸?shù)摹?并行傳送的信息不要求固定的格式，這與串行傳送的信息有固定格式的要求不同。 返 回39.1.2 并行接口的類型1.從并行接口數(shù)據(jù)傳送的方向看，可分為兩種,一是單向傳送（

2、只作為輸入口或只作為輸出口）,另一種是雙向傳送（既可作為輸入口，也可作為輸出口）2.從并行接口的電路結(jié)構(gòu)看，并行接口可分為硬接線接口和可編程接口。 3.可編程接口可以用軟件編程序的方法改變接口的工作方式及功能，具有廣泛的適應(yīng)性和很高的靈活性。返 回49.2可編程并行接口8255A9.2.1 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能9.2.2 8255A的編程9.2.3 8255A的工作方式9.2.4 8255A的應(yīng)用舉例返 回59.2.1 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A引腳功能6WRRESETPA7PA4PB7PB6PB5PB4D0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB3圖9-1

3、 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳圖RDA1A0PC7PC6PC5PC4PA3PA2PA1PA0CSA組A口（8位）B組B口（8位）A組C口(高4位)B組C口(低4位)數(shù)據(jù)A組控制緩沖器讀/寫控制邏輯B組控制CSA1RDWRPC3PC0PA7PA0PC7PC4PB7PB0 總線A0D7D0RESET123456781718192091011121314151628272625242322213635343332313029403938378255AGNDPC3PC2PC1PC0PB0PB1PB2PA5PA68255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)返 回7PC端口60H61H62H60H61H62H63H63H0000

4、000100A001001011A100100111000111110111000011操 作讀A口數(shù)據(jù)讀B口數(shù)據(jù)讀C口數(shù)據(jù)寫A口數(shù)據(jù)寫B(tài)口數(shù)據(jù)寫C口數(shù)據(jù)寫控制字寄存器總線懸?。ㄈ龖B(tài)）總線懸浮控制口不能讀表9-1 8255A基本操作與端口地址WRRDCS8255A的引腳功能返 回89.2.2 8255A的編程1. 方式控制字2. 端口C置位/ 復(fù)位控制字91. 方式控制字例9-1 要把A口指定為方式1，輸入，C口上半部定為輸出；B口指定為方式0，輸出，C口下半部指定為輸入，則工作方式命令代碼是10110001B或B1H。設(shè)8255A控制字寄存器端口地址為303H。初始化的程序段為： MOV D

5、X,303H ；8255A命令口地址MOV AL,0B1H ；初始化命令OUT DX,AL ；送到命令口1 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 方式00 1 方式11 方式2C口下半部1 輸入0 輸出B口選擇1 輸入0 輸出B組方式0 方式01 方式1C口上半部1 輸入0 輸出特征位A組方式A口選擇1 輸入0 輸出圖9-2 8255A方式控制字格式返 回102. 端口C置位/ 復(fù)位控制字例9-2 若要把C口的PC2引腳置成高電平輸出，則命令字應(yīng)該為00000101B或05H。程序段為 MOV DX，303H ；8255A命令口地址 MOV AL，05H ；使PC21的控制字 OUT

6、 DX，AL ；送到命令口特征位圖9-3 端口C置位/復(fù)位控制字格式位控0 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 置位（高電平）0 復(fù)位（低電平）無關(guān)位 可設(shè)為 0 0 0 C口的位選擇D3 D2 D1 選擇0 0 0 PC00 0 1 PC10 1 0 PC20 1 1 PC31 0 0 PC41 0 1 PC51 1 0 PC61 1 1 PC7返 回119.2.3 8255A的工作方式方式0方式1方式2 121工作方式0方式0又稱為基本輸入/輸出方式。（1）A口、C口的高4位、B口以及C口的低4位可分別定義為輸入或輸出，各端口互相獨立，故共有16種不同的組合。 （2）定義為輸出的口

7、均有鎖存數(shù)據(jù)的能力，而定義為輸入的口則無鎖存能力。（3）在方式0下，C口有按位進行置位和復(fù)位的能力。返 回132工作方式1一種選通的輸入/輸出工作方式。（1） 三個端口分為兩組，即A組和B組。（2） A組包括8位數(shù)據(jù)端口A和PC7PC3五位控制/狀態(tài)端口，B組為8位數(shù)據(jù)端口B和PC2PC0三位狀態(tài)控制端口。（3）每一個8位數(shù)據(jù)端口均可設(shè)置為輸入/輸出方式，且兩種工作方式均可鎖存。（4）控制/狀態(tài)口除了指示兩組數(shù)據(jù)口的狀態(tài)及選通信號外，還可用做I/O口，如PC6和PC7，用位控方式傳送。 14（1）方式1下A口、B口均為輸出方式1輸出方式1輸出接口A方式1輸出接口BI/O 8259 & &PB7

8、PB0PA7PA02 PC6 PC7 PC3 PC4,5PC1PC2PC0圖9-4 方式1下A、B口為輸出的選通信號定義WRWRINTRA INTRB INTEAINTEBOBFAACKA OBFB ACKB15（2）方式1下A口、B口均為輸入方式1輸入接口A方式1輸入接口B I/O&PB7PB0PA7PA02PC5PC4PC3PC6、7 PC2 PC1 PC0圖9-5 方式1下A、B口均為輸入時的信號定義 RD RD INTRA INTRB INTEA INTEB STBA STBB88返 回163工作方式2（1）工作方式2只適用于A口，B口仍按方式0或方式1工作。（2） A口可工作于雙向方

9、式，C口的PC7PC3位作為A口的控制/狀態(tài)信號端口，PC2PC0用于B組。 （3）A口的輸入/輸出均有鎖存功能。在方式2工作狀態(tài)下，A口既可工作于查詢方式，又可工作于中斷方式。 I/O1 WR RD & & PC7 PC6 PC3 PC4 PC5 PC203 8 INTE1 INTE2 IBFA INTRA圖9-6 方式2下的信號定義 OBFA ACKA STBAPA7PA0返 回179.2.4 8255A的應(yīng)用舉例例9-3例9-418例9-3應(yīng)用8255A方式0連接打印機；初始化8255A，使A口處于方式0、輸出，C口高4位輸入、低4位輸出 MOV AL，10001000B OUT 63H

10、，AL MOV AL，00000011B OUT 63H，AL WAIT： IN AL，62H AND AL，00100000B JNZ WAIT MOV AL，CL OUT 60H，AL MOV AL，00000010B OUT 63H，AL CALL DELAY MOV AL，00000011B OUT 63H，AL 8255A 打印機 PA7PA0PC1PC5 DATA0 DATA7 STROBE BUSY圖9-7 方式0的打印機接口返 回19例9-4應(yīng)用8255A工作在方式0和方式1進行雙機并行通信。；發(fā)送方的發(fā)送程序 MOV AL，10100000B OUT 63H，AL MOV A

11、L，0DH OUT 63H，ALTEST1: IN AL，DX AND AL，40H JNZ TEST1 MOV AL，CL OUT 60H，AL；接收方的接收程序 MOV AL，10011000B OUT 63H，AL MOV AL，01H OUT 63H，ALRECEIVE：IN AL，62H TEST AL，10H JNZ RECEIVE IN AL，60H MOV CL，AL MOV AL，00H OUT 63H，AL CALL DELAY INC AL OUT 63H，AL PA07 PA07 PC7PC7PC0 PC6PC46PC13PB07 PC05 PB07 PC38255A8

12、255A 0方式 1方式乙（接收）CPU 甲（發(fā)送）CPU未用OBFACK圖9-8 兩種方式的并行傳送接口電路框圖返 回209.3 串行通信的基本概念9.3.1 串行數(shù)據(jù)傳送方式9.3.2 波特率和發(fā)送/接收時鐘9.3.3 串行通信的基本方式9.3.4 信號調(diào)制與解調(diào)9.3.5 串行接口的任務(wù)返 回219.3.1 串行數(shù)據(jù)傳送方式1全雙工2半雙工 返 回22 1全雙工當(dāng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分流，分別由兩根不同的傳輸線傳送時，通信雙方都能在同一時刻進行發(fā)送和接收操作，這樣的傳送方式就是全雙工（Full Duplex）制。 發(fā)送器 發(fā)送器 接收器 接收器 B站 A站圖9-9 全雙工方式示意圖返 回23

13、2半雙工若使用同一根傳輸線既作接收又作發(fā)送，雖然數(shù)據(jù)可以在兩個方向上傳送，但通信雙方不能同時收發(fā)數(shù)據(jù)，這樣的傳送方式就是半雙工（Half Duplex）制。 A站 B站 發(fā)送器 發(fā)送器 接收器 接收器圖9-10 半雙工方式示意圖返 回249.3.2 波特率和發(fā)送/接收時鐘1波特率2發(fā)送/接收時鐘 返 回25并行通信中，傳輸速度以每秒傳輸?shù)淖止?jié)（B/s）表示 。在串行通信中，傳輸速率用波特率來表示。所謂波特率，是指單位時間內(nèi)傳送二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位為位/秒（b/s）。 每秒鐘所傳輸?shù)淖址麛?shù)（字符速率）和波特率是兩種概念 1波特率返 回262發(fā)送/接收時鐘發(fā)送端使用的用于決定數(shù)據(jù)位寬度的時鐘稱為

14、發(fā)送時鐘。接收端使用的用于測定每一位輸入數(shù)據(jù)位寬度的時鐘稱為接收時鐘。接收/ 發(fā)送時鐘頻率n波特率（n1，16，32，64）返 回279.3.3 串行通信的基本方式1異步通信2同步通信 返 回281異步通信 0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 1 1 1 0 0/1 起 始 位奇偶校驗位 （可有可無） 58位數(shù)據(jù)位（先送最低位）LSBMSB 空 閑 位停止位（1，11/2 或2位） 第n個字符（812位） 第n1 個字符圖9-11 異步串行通信格式返 回292同步通信同步通信的特點是不僅字符內(nèi)部保持“同步”，而且字符與字符之間也是同步的。在這種通信方式下，收/發(fā)雙方必須建立準(zhǔn)確

15、的位定時信號，也就是收/發(fā)時鐘的頻率必須嚴(yán)格地一致。同步通信在數(shù)據(jù)格式上也與異步通信不同，每個字符不增加任何附加位，而是連續(xù)發(fā)送。返 回309.3.4 信號調(diào)制與解調(diào)MODEM與計算機連接的方式分成內(nèi)接式和外接式。MODEM的調(diào)制方式有3種：振幅調(diào)制（ASK）：以兩種振幅的大小來區(qū)別數(shù)字信號“0”與“1”；頻率調(diào)制（FSK）：利用兩個固定的頻率來分別代表數(shù)字信號“0”與“1”；相位調(diào)制（PSK）：利用相位的差異來區(qū)別信號，當(dāng)相位差180時代表位值的變化。返 回319.3.5 串行接口的任務(wù)1進行串并轉(zhuǎn)換2實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化 3可靠性檢驗 4實施接口與通信設(shè)備之間的聯(lián)絡(luò)控制 返 回329.4 可

16、編程串行接口8251A9.4.1 8251A的基本性能9.4.2 8251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能9.4.3 8251A的控制字和狀態(tài)字9.4.4 8251A的初始化編程9.4.5 8251A應(yīng)用舉例返 回339.4.1 8251A的基本性能1通過初始化編程，可以工作在同步通信或異步通信方式。 2同步方式時，可設(shè)定為內(nèi)同步或外同步兩種做法，同步字符允許采用單同步字符和雙同步字符，由用戶選定。 3異步方式時，數(shù)據(jù)位仍可在58位范圍內(nèi)選用，用1位作為奇偶校驗位或不設(shè)置奇偶位。48251A具有奇偶校驗、幀校驗和溢出校驗三種字符數(shù)據(jù)的校驗方式，校驗位的插入、檢查和出錯標(biāo)志的建立均由芯片自動完成。58251

17、A能與MODEM直接相連，接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)均可存放在各自的緩沖器中，以便實現(xiàn)全雙工通信。 返 回349.4.2 8251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能8251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)8251A引腳功能返 回3518251A內(nèi)部結(jié)構(gòu) RESET狀態(tài)緩沖器發(fā)送數(shù)據(jù)/命令緩沖器接收數(shù)據(jù)緩沖器外部數(shù)據(jù)總線內(nèi)部數(shù)據(jù)總線讀/寫控制邏輯調(diào)制控制發(fā)送器（PS）發(fā)送（控制）接收（控制）接收器（SP）CLK C/D RD CS WR TxD TxRDY TxE TxC DTR DSR RTS CTS RxC RxC RxRDY SYN DET00001CSC/DRDWR010100111100功能CPU從8251A讀數(shù)據(jù)CPU從8251

18、A讀狀態(tài)CPU寫數(shù)據(jù)到8251ACPU寫命令到8251AUSART總線浮空（無操作）表9-2 8251A讀/寫操作返 回3628251A的引腳功能56789101112123428272625242322212019181714131615 C/D RD WRCS TxCD4D7D6D5GNDRxDD3D2RxRDYD1D0Vcc(+5V) RxC DTR RTS DSRCTS RESETCLKTxDTxESYN DETTxRDY8251A返 回379.4.3 8251A的控制字和狀態(tài)字1方式控制字2. 操作控制字3狀態(tài)字 返 回381方式控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0S

19、2 S1 EP PEN L2 L 1 B2 B1同步方式及同步字符個數(shù)0：內(nèi)同步1：外同步0：2個同步字符1：1個同步字符停止位位數(shù)00：不確定01：1位10：1.5位11：2位字符長度00：5位01：6位10：7位11：8位奇偶校驗0：無校驗01：奇校驗11：偶校驗工作方式及波特率因子00：同步方式01：異步110：異步1611：異步64Y（同步）N（異步）D1D0=00?圖9-13 8251A方式控制字格式返 回392. 操作控制字發(fā)送允許1，允許發(fā)送0，屏蔽發(fā)送 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 1。迫使DTR低電平 0，正常工作接收允許1，允許接收0，屏蔽接收 發(fā)中止字符 1。迫使TxD為低電平 0，正

20、常工作D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0EH IR RTS ER SBRK RxE DTR TxEN搜索同步字符1，啟動搜索同步字符0，不搜索同步字符 內(nèi)部復(fù)位 1。內(nèi)部軟復(fù)位以便 重置方式控制字 0，正常工作請求發(fā)送1使 RST低電平0，正常工作清除錯誤標(biāo)志1使?fàn)顟B(tài)寄存器中的 PE、OE、FE清零0，正常工作圖9-14 操作控制字格式返 回403狀態(tài)字圖9-15 狀態(tài)字格式D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0DSR SYNDET FE OE PE TxE RxRDY TxRDY數(shù)傳機就緒 同步檢出 格式錯 溢出錯 奇偶錯 發(fā)送器空 接收準(zhǔn)備好 發(fā)送準(zhǔn)備好 41例9-5，

21、例9-6 例9-5 串行通信時，在發(fā)送程序中，需查狀態(tài)字的D0位是否置1，即查TxRDY1？其程序段為：L： MOV DX，309H IN AL，DX AND AL，01H JZ L例9-6 串行通信時，在接收程序中，需查狀態(tài)字的D1位是否置1，即查RxRDY1？其程序段為：L1：MOV DX，309H IN AL，DX AND AL，02H JZ L1返 回429.4.4 8251A的初始化編程例9-7例9-8例9-9 RESET 寫方式控制字 異步方式？輸入第一個同步字符 單同步？ 輸入第二個同步字符 寫操作命令字 RESET？ 串行傳送數(shù)據(jù) 完成？ N N NNY Y Y Y返 回43例

22、9-7編寫一段通過8251A采用查詢方式接收數(shù)據(jù)的程序。將8251A定義為異步傳送方式，波特率因子為64，采用偶校驗，1位停止位，7位數(shù)據(jù)位。設(shè)8251A數(shù)據(jù)口地址為04A0H，控制口地址為04A2H。 MOV DX，04A2H MOV AL，7BH ；寫方式控制字 OUT DX，AL MOV AL，14H ；寫操作控制字 OUT DX，ALWAIT： IN AL，DX ；讀入狀態(tài)字 AND AL，02H JZ WAIT ；檢查RxRDY是否為1 MOV DX，04A0H IN AL，DX ；輸入數(shù)據(jù)返 回44例9-8編寫使8251A發(fā)送數(shù)據(jù)的程序。將8251A定義為異步傳送方式，波特率因子為

23、64。采用偶校驗，1位停止位，7位數(shù)據(jù)位。8251A與外設(shè)有握手信號，采用查詢方式發(fā)送數(shù)據(jù)。設(shè)8251A數(shù)據(jù)口地址為04A0H，控制口地址為04A2H。 MOV DX，04A2H MOV AL，7BH ；寫方式控制字 OUT DX，AL MOV AL，31H ；寫操作控制字 OUT DX，ALWAIT：IN AL，DX ；讀入狀態(tài)字 AND AL，01H ；檢查TxRDY是否為1 JZ WAIT MOV DX，04A0H MOV AL，36H ；輸出的數(shù)據(jù)送AL OUT DX,，AL 返 回45例9-9編寫接收數(shù)據(jù)的初始化程序。要求8251A采用同步傳送方式，2個同步字符，內(nèi)同步，偶校驗，7位

24、數(shù)據(jù)位和同步字符為16H。設(shè)8251A數(shù)據(jù)口地址為04A0H，控制口地址為04A2H。 MOV DX，04A2H ；控制口地址送DX MOV AL，38H ；寫方式控制字 MOV DX，AL MOV AL，16H ；同步字符送AL OUT DX，AL OUT DX，AL ；輸入兩個同步字符 MOV AL，96H ；寫操作控制字 OUT DX，AL 返 回469.4.5 8251A應(yīng)用舉例例9-10 以兩臺微機之間進行雙機串行通信的硬件連接和軟件編程來說明8251A的實際應(yīng)用。在A、B兩臺微機之間進行串行通信，A機發(fā)送，B機接收。要求把A機上開發(fā)的應(yīng)用程序（其長度為2DH）傳送到B機中去。采用異

25、步方式，字符長度為8位，2個停止位，波特率因子為64，無校驗，波特率為4800。CPU與8251A之間采用查詢方式交換數(shù)據(jù)。端口地址分配是:命令/狀態(tài)口為309H，數(shù)據(jù)口為308H。471分析由于是近距離傳輸，可以不用MODEM而直接互連。同時采用查詢方式，故收/發(fā)程序中只需檢查發(fā)/收準(zhǔn)備好的狀態(tài)位是否置位，在準(zhǔn)備好時就發(fā)送或接收一個字節(jié)。482設(shè)計（1）硬件連接（2）軟件編程乙機CPU甲機CPU8251A8251A TxD TxD RxD RxD SG SGEIA/TTL變換EIA/TTL變換波特率發(fā)生器波特率發(fā)生器圖9-17 雙機串行通信接口 TxC TxC RxC RxC49 發(fā)送部分CSEG SEGMENT ASSUME CS：CSEG，DS：DSEGTRA PROC FARSTART： MOV DX，309H ；控制口 MOV AL，0