第8章 輸入輸出接口

輸入/輸出接口

第

8

章8.1概述

8.1.1基本概念

8.1.2輸入/輸出端口尋址8.2主機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送方式

8.2.1程序查詢方式

8.2.2程序中斷方式

8.2.3DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸

8.3可編程接口芯片

8.3.1計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel82538.3.2并行接口芯片82558.3.3串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C

8.4模擬量輸入/輸出接口

8.4.1Intel8253基本工作原理

8.4.2數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器

8.4.3模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器

掌握幾種數(shù)據(jù)傳送方式的工作過(guò)程;掌握8253和8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及初始化編程;掌握8237的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作方式;了解模擬量輸入和輸出的一些基本概念.教學(xué)要求第8.1節(jié)概述概述8.1.1基本概念

教學(xué)進(jìn)程8.1CPU接口外設(shè)控制數(shù)據(jù)狀態(tài)系統(tǒng)總線I/O接口包含多個(gè)存放數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息的寄存器，分別以端口地址標(biāo)識(shí)。數(shù)據(jù)的輸入/輸出是通過(guò)I/O端口實(shí)現(xiàn)的。80x86系統(tǒng)通過(guò)I/O指令實(shí)現(xiàn)對(duì)I/O端口的讀寫。2.接口與端口的關(guān)系CPU外設(shè)系統(tǒng)總線數(shù)據(jù)信息狀態(tài)信息控制信息1.外部設(shè)備的信號(hào)概述8.1.1基本概念

8.1I/O端口與存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址把內(nèi)存的一部分地址分配給I/O端口，一個(gè)8位端口占用一個(gè)內(nèi)存單元地址；

不設(shè)置專門的I/O指令；

I/O端口獨(dú)立編址內(nèi)存儲(chǔ)器和I/O端口各自有自己獨(dú)立的地址空間；訪問(wèn)I/O端口需要專門的I/O指令（如8086CPU）優(yōu)點(diǎn)：使用方便，降低CPU電路的復(fù)雜性；缺點(diǎn)：減少了內(nèi)存可用范圍；難以區(qū)分訪問(wèn)內(nèi)存和I/O的指令，降低了程序的可讀性和可維護(hù)性；8.1.2輸入/輸出端口尋址

8.1.2輸入/輸出端口尋址

教學(xué)進(jìn)程輸入指令格式功能1INAL，PORT（PORT）→AL2INAL，DX（[DX]）→AL3IN

AX，PORT（PORT+1;PORT）→AX4INAX，DX（[DX]+1;[DX]）→AX指令格式:IN累加器,PORT功能：把外設(shè)端口（PORT）的內(nèi)容傳送給累加器。8.1.2輸入/輸出端口尋址

教學(xué)進(jìn)程輸出指令

格式功能1OUTPORT，AL

（AL）→PORT2OUT DX，AL

（AL）→[DX]3OUTPORT，AX

（AX）→PORT+1；PORT4OUT DX，AX

（AX）→[DX]+1；[DX]指令格式：OUTPORT,累加器功能：把累加器的內(nèi)容傳送給外設(shè)端口。第8.2節(jié)主機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送方式主機(jī)與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送方式根據(jù)外部設(shè)備性質(zhì)的不同，程序控制方式可分為:8.2.1程序查詢方式在程序執(zhí)行輸入/輸出指令時(shí)，無(wú)條件地執(zhí)行指令相應(yīng)的操作。無(wú)條件傳送方式查詢工作方式程序不斷地詢間外部設(shè)備的狀態(tài)，并根據(jù)它們當(dāng)前的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。教學(xué)進(jìn)程8.28.2.1程序查詢方式CPU接口外設(shè)控制數(shù)據(jù)狀態(tài)系統(tǒng)總線

查詢方式下的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖教學(xué)進(jìn)程工作過(guò)程①查詢外部設(shè)備的狀態(tài)(利用輸入指令)②檢測(cè)相應(yīng)的狀態(tài)位讀入的狀態(tài)字（視機(jī)器字長(zhǎng)而定）。③如沒(méi)準(zhǔn)備好，則等待，重復(fù)①②步驟；否則CPU就執(zhí)行預(yù)定的數(shù)據(jù)傳送。④若為讀操作，則在數(shù)據(jù)讀入后，CPU向外設(shè)發(fā)響應(yīng)信號(hào)，表示數(shù)據(jù)已被接收，外設(shè)收到信號(hào)后開(kāi)始準(zhǔn)備下一數(shù)據(jù);

若為寫操作，CPU在向外設(shè)送出數(shù)據(jù)的同時(shí)發(fā)出輸出就緒信號(hào)，用來(lái)通知外設(shè)已送來(lái)數(shù)據(jù)，外設(shè)接收數(shù)據(jù)后，向CPU發(fā)出數(shù)據(jù)已收到狀態(tài)信息。⑤在一次數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，與數(shù)據(jù)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器值的比較來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否傳送完畢。若沒(méi)有結(jié)束，則重復(fù)以上各步驟。教學(xué)進(jìn)程

8.2.1程序查詢方式CPU不斷地詢問(wèn)外設(shè)是否準(zhǔn)備好：如果準(zhǔn)備好，CPU執(zhí)行IO操作；否則，CPU一直等待。CPU大部分時(shí)間處于等待狀態(tài)，利用率不高。⑴查詢環(huán)節(jié)尋址狀態(tài)口讀取狀態(tài)寄存器的標(biāo)志位若不就緒就繼續(xù)查詢，直至就緒⑵傳送環(huán)節(jié)尋址數(shù)據(jù)口通過(guò)輸入指令從數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)通過(guò)輸出指令向數(shù)據(jù)端口輸出數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)就緒？數(shù)據(jù)交換YN流程

8.2.1程序查詢方式查詢傳送流程返回8.2.2程序中斷方式

●中斷響應(yīng)——系統(tǒng)中某些突發(fā)的或異常的情況發(fā)生，強(qiáng)迫CPU暫停（或中斷）正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)，并在服務(wù)結(jié)束后回到原來(lái)被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。

●處理過(guò)程——CPU并不主動(dòng)介入外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸工作，而是由外部設(shè)備在需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU在接到請(qǐng)求后，若條件允許，則暫停（或中斷）正在進(jìn)行的工作而轉(zhuǎn)去對(duì)該外設(shè)服務(wù)，并在服務(wù)結(jié)束后回到原來(lái)被中斷的地方繼續(xù)原來(lái)的工作。中斷響應(yīng)和處理過(guò)程教學(xué)進(jìn)程斷點(diǎn)主程序中斷服務(wù)程序中斷請(qǐng)求對(duì)外設(shè)進(jìn)行處理繼續(xù)執(zhí)行返回?cái)帱c(diǎn)

CPU在執(zhí)行程序中，被內(nèi)部或外部的事件所打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段預(yù)先安排好的中斷服務(wù)程序；服務(wù)結(jié)束后，又返回原來(lái)的斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。流程8.2.2程序中斷方式中斷響應(yīng)和處理過(guò)程中斷傳送流程返回8.2.3

DMA方式的數(shù)據(jù)傳輸利用中斷進(jìn)行信息傳送，可以大大提高CPU的利用率，但是其傳送過(guò)程必須由CPU進(jìn)行監(jiān)控。每次中斷,額外的操作會(huì)占用CPU時(shí)間。如果需要在內(nèi)存的不同區(qū)域之間，或者在內(nèi)存與外設(shè)端口之間進(jìn)行大量信息快速傳送的話，用查詢或中斷方式均不能滿足速度上的要求，DMA（DirectMemoryAccess）直接數(shù)據(jù)傳送:它是在在內(nèi)存與高速外設(shè)之間直接進(jìn)行成組的數(shù)據(jù)傳送，而不經(jīng)過(guò)CPU中轉(zhuǎn)的一種數(shù)據(jù)傳送方式，可以大大提高信息的傳送速度。基本思想教學(xué)進(jìn)程

DMA傳送流程HLDA發(fā)存儲(chǔ)器地址傳送數(shù)據(jù)傳送結(jié)束？DMA結(jié)束修改地址指針流程DMA傳送流程返回第8.3節(jié)可編程接口芯片可編程接口芯片

●定時(shí)信號(hào)三種方法獲得8.3.1

計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel8253

1.計(jì)數(shù)器/定時(shí)器接口電路通過(guò)計(jì)算機(jī)執(zhí)行一段程序?qū)崿F(xiàn)定時(shí)，常寫成子程序形式，被稱為延時(shí)子程序。軟件定時(shí)主要指用元器件搭成的延時(shí)電路。不可編程的硬件定時(shí)由一種專用芯片——可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器作為主要硬件，在簡(jiǎn)單的程序控制下，能產(chǎn)生準(zhǔn)確的時(shí)間延遲?？删幊痰挠布〞r(shí)教學(xué)進(jìn)程8.38.3.1

2.8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel8253教學(xué)進(jìn)程可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器具有兩種功能：計(jì)數(shù)器定時(shí)器

●計(jì)數(shù)器時(shí)，在減到“0”之后輸出一個(gè)信號(hào)，此次計(jì)數(shù)過(guò)程便結(jié)束了；●作為定時(shí)器時(shí)，在減到“0”之后輸出一個(gè)信號(hào)，接著自動(dòng)重裝計(jì)數(shù)初值開(kāi)始下一個(gè)周期的定時(shí)，如此連續(xù)不斷地產(chǎn)生信號(hào)。兩者的主要差別是：8.3.1

D7~D0計(jì)數(shù)器0控制字寄存器計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)器2數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫邏輯RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2內(nèi)部總線計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel8253●

(1)8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)教學(xué)進(jìn)程可初始化編程和工作方式

初始化編程注意：對(duì)計(jì)數(shù)器設(shè)置計(jì)數(shù)初始值前必須先將控制字寫入。初始值設(shè)置時(shí)，要符合控制字中的格式規(guī)定。是只寫低字節(jié),還是只寫高字節(jié)，或者是先寫低字節(jié)，后寫高字節(jié)。

8.3.1計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel8253教學(xué)進(jìn)程3.分類：一是讀出命令，用來(lái)讀取計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值；一是寫入命令，包括寫入控制字、計(jì)數(shù)初值和鎖存命令?！?/p>

（1）8253初始化編程0：二進(jìn)制

1：BCD計(jì)數(shù)000：方式0001：方式1010：方式2×11：方式3100：方式4101：方式5計(jì)數(shù)器選擇00：計(jì)數(shù)器001：計(jì)數(shù)器110：計(jì)數(shù)器211：不用讀寫操作00：鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值01：讀/寫計(jì)數(shù)器低8位10：讀寫計(jì)數(shù)器高8位11：先讀/寫計(jì)數(shù)器低8位再讀/寫計(jì)數(shù)器高8位D7D6D5D4D3D2D1D0工作方式選擇教學(xué)進(jìn)程（1）8253初始化編程可初始化編程和工作方式

3.●

1）8253的控制命令控制字格式8.3.1計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel8253

教學(xué)進(jìn)程（1）8253初始化編程可初始化編程和工作方式

3.●

2）設(shè)置初值命令設(shè)置初值命令用來(lái)設(shè)置計(jì)數(shù)的初始值。根據(jù)在控制字中D5D4位的約定，計(jì)數(shù)初始值可以是8位，也可以是16位。若為16位，則要用兩條輸出指令完成計(jì)數(shù)初值的設(shè)定，先送低字節(jié)，后送高字節(jié)。8.3.1計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel8253

教學(xué)進(jìn)程（1）8253初始化編程可初始化編程和工作方式

3.●

3）鎖存命令在工作過(guò)程中，讀取計(jì)數(shù)值時(shí)必須先用鎖存命令（控制字的

D5D4位為00時(shí)）將當(dāng)前計(jì)數(shù)值在輸出鎖存器中鎖定，之后再由CPU輸入。否則，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值有可能正處在改變過(guò)程中，就可能得到一個(gè)不確定的結(jié)果。

鎖存命令一旦寫入8253，輸出鎖存器即被鎖定。而當(dāng)CPU將鎖定值用輸入指令讀取后，鎖存器自動(dòng)失鎖，又跟隨減法計(jì)數(shù)器工作。8.3.1計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel8253

教學(xué)進(jìn)程（2）可初始化編程和工作方式

3.8253工作方式方式0：計(jì)數(shù)結(jié)束中斷

方式1：可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

方式2：分頻器

方式3：方波發(fā)生器

方式4：軟件觸發(fā)選通信號(hào)發(fā)生器

方式5：硬件觸發(fā)選通信號(hào)發(fā)生器8.3.1計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel8253

●根據(jù)對(duì)已知條件的分析，得到控制字各位的值如下:

選擇通道0，D7D6＝00

工作方式1，D3D2D1＝001 BCD計(jì)數(shù)，D0＝1

由于8086是16位數(shù)據(jù)線，采用16位傳輸，故令D5D4=11

所以控制字：33H8.3.1計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel8253例：設(shè)在8086系統(tǒng)中有一片8253，其端口地址分配是：通道0為210H，通道1為212H，通道2為214H，控制端口為216H。要求對(duì)其通道0進(jìn)行初始化，使其工作于方式1、BCD計(jì)數(shù)、計(jì)數(shù)初始值為100H。4.8253應(yīng)用舉例教學(xué)進(jìn)程

MOV AL，33H ；控制字送ALMOV DX，216H

；控制口地址送DXOUT DX，AL ；向控制口寫入控制字

MOV AL，00H

；低8位計(jì)數(shù)值是00HMOV DX，210H

；通道0端口地址送DXOUT DX，AL；向通道0寫入計(jì)數(shù)初值的低8位

MOV AL，01H

；高8位計(jì)數(shù)值為01HOUT DX，AL ；向通道0寫入計(jì)數(shù)初值的高8位教學(xué)進(jìn)程其初始化程序段8.3.1計(jì)數(shù)器和定時(shí)器Intel82534.8253應(yīng)用舉例并行接口芯片8255

教學(xué)進(jìn)程8.3.21.8255A的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線PC7~PC4

控制控制D7~D0

數(shù)據(jù)總線

緩沖器讀寫控制邏輯RDWRA1A0RESETCSPA7~PA0

PC3~PC0

PB7~PB0

A組端口A（8位）

A組端口C（4位）

B組端口C（4位）

B組端口B（8位）

A組

B組組成:

外設(shè)接口部分A組和B組控制電路讀/寫控制邏輯電路數(shù)據(jù)總線緩沖器8.3.2并行接口芯片82552.8255A的引腳及功能

教學(xué)進(jìn)程1234567891011121314151617181920PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB24039383736353433323130292827262524232221PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7PB6PB5PB4PB38255A8.3.2并行接口芯片8255教學(xué)進(jìn)程PA7～PA0：端口A的數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài)。PB7～PB0：端口B的數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài)。PC7～PC0：端口C的數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài)；D7～D0：數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài)，與CPU的數(shù)據(jù)總線相連。RESET：復(fù)位信號(hào)，高電平有效。CS：片選信號(hào)，低電平有效。RD：讀信號(hào)，低電平有效。WR：寫信號(hào)，低電平有效。Al、A0：端口選擇信號(hào)。2.8255A的引腳及功能

8255A端口選擇表8.3.2并行接口芯片8255（l）方式選擇控制字

8.3.2并行接口芯片8255

8255A的控制字教學(xué)進(jìn)程3.1D6D5D4D3D2D1D0方式選擇控制字標(biāo)志00：方式001：方式11×：方式20：輸出1：輸入0：輸出1：輸入0：輸出1：輸入0：方式01：方式10：輸出1：輸入PC7～PC4PC3～PC0端口BB組方式選擇端口AA組方式選擇●控制字的格式●三種工作方式：方式0：基本的輸入/輸出方式方式1：選通的輸入/輸出方式方式2：雙向傳輸方式8.3.2并行接口芯片8255端口A有三種工作方式，方式0、方式1或方式2；端口B有二種工作，方式0或方式1；端口C可作一般的輸入/輸出端口使用；可用于配合端口A和端口B的工作，為它們提供控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)。

由內(nèi)部邏輯（A組和B組控制電路）將三個(gè)數(shù)據(jù)端口分為兩組A組（端口A和端口C高4位PC7～PC4）B組（端口B和端口C低4位PC3～PC0）。8255A允許劃為同一組的兩個(gè)端口分別工作于輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)。教學(xué)進(jìn)程

8255A的控制字3.8255A的方式選擇控制字代碼為10000011＝83H，工作方式選擇指令：

MOVAL，83H ；方式選擇控制字送ALOUT0E6H，AL；方式選擇控制字輸出給8255A控制端口

[例]設(shè)在某8086系統(tǒng)中有一個(gè)8255A芯片，8255A的D7～D0接到8086CPU數(shù)據(jù)總線的低8位，8255A的A1、A0與分別接到CPU地址總線的A2、A1。若已知該芯片的四個(gè)端口地址分別為0E0H、0E2H、0E4H和0E6H，要求該8255A芯片工作在如下工作方式：端口A：方式0，輸出

端口B：方式0，輸入端口C高四位：輸出

端口C低四位：輸入教學(xué)進(jìn)程

8255A的控制字3.8.3.2并行接口芯片8255（2）端口C置位/復(fù)位控制字

●端口C置位/復(fù)位控制字中，D7＝0是它的標(biāo)志位。D3、D2、D1位指明了對(duì)端口C哪一位進(jìn)行操作，而D0位則指明對(duì)端口C相應(yīng)位的操作是置“l(fā)”還是清“0”，D6～D4沒(méi)有使用，可以為任意值。8.3.2并行接口芯片82550D6D5D4D3D2D1D0端口C置位/復(fù)位標(biāo)志0：復(fù)位1：置位無(wú)意義000：PC0001：PC1010：PC2011：PC3100：PC4101：PC5110：PC6111：PC7端口C位選擇教學(xué)進(jìn)程●格式8.3.2并行接口芯片8255（l）方式0：基本輸入/輸出方式

8255A的工作方式●主要特點(diǎn)；

兩個(gè)8位端口A、B及兩個(gè)4位端口（端口C的高4位、低4位）中的任一端口，均可以作為輸入端口或輸出端口，且各端口均是獨(dú)立的。四個(gè)端口的輸入或輸出，可有不同的組合，故可以適用于多種用途。各端口輸入時(shí)無(wú)鎖存，輸出時(shí)有鎖存。教學(xué)進(jìn)程4.（2）方式1：選通的輸入/輸出方式教學(xué)進(jìn)程

8255A的工作方式4.●主要特點(diǎn)為：

兩個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入/輸出端口A和B，在端口C的配合下工作。端口C中有3位用于端口A的輸入/輸出控制，另有三位用于端口B的輸入/輸出控制，并且均提供中斷邏輯。若只有一個(gè)數(shù)據(jù)端口工作在方式1，那么另一個(gè)數(shù)據(jù)端口及端口C余下的五位可工作于方式0；若兩個(gè)數(shù)據(jù)端口都工作于方式1，那么端口C余下的兩位仍可由程序指定作為輸入或輸出位，也可進(jìn)行置位/復(fù)位操作。

8.3.2并行接口芯片8255方式1輸入時(shí)，對(duì)于端口C的規(guī)定如圖

INTEAPC4PC5PC3&PC6、PC7PA7～PA0STBAIBFAINTRAI/ORDRDINTEBPC2PC1PC0&PB7～PB0STBBIBFBINTRB教學(xué)進(jìn)程（2）方式1：選通的輸入/輸出方式

4.

8255A的工作方式8.3.2并行接口芯片8255教學(xué)進(jìn)程（2）方式1：選通的輸入/輸出方式

4.8255A的工作方式其中各個(gè)控制信號(hào)的意義STB：選通信號(hào)，低電平有效。

IBF：輸入緩沖器滿信號(hào)，高電平有效。

INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。

INTE：中斷允許信號(hào)。

8.3.2并行接口芯片8255（3）方式2：雙向傳輸方式●方式2只適用于端口A，這種工作方式，外設(shè)在PA7～PA0的8位數(shù)據(jù)線上，既可向8255A發(fā)送數(shù)據(jù)又可從8255A接收數(shù)據(jù)。端口C自動(dòng)提供相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)。

●方式2的輸入和輸出均是鎖存的。A口工作于方式2時(shí)，B組可工作于方式0或方式1。教學(xué)進(jìn)程

4.

8255A的工作方式INTE1PC7PC6PC4PC2～PC0PA7～PA0ACKASTBAI/OOBFAPC5PC3INTE2IBFA》1&&方式2的控制信號(hào)8.3.2并行接口芯片8255INTR教學(xué)進(jìn)程(3)方式2：雙向傳輸方式

4.8255A的工作方式各信號(hào)的含義如下

:INTRA：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。STB

：外設(shè)提供給8255A的選通信號(hào)，低電平有效。

IBF ：8255A送出的狀態(tài)信息，高電平有效。

OBF：輸出緩沖器滿信號(hào)，低電平有效。

ACK：外設(shè)對(duì)信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)，低電平有效。

INTE1：輸出中斷允許信號(hào)。

INTE1：輸出中斷允許信號(hào)。

8.3.2并行接口芯片82558.3.3串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C

串行通信的基本概念

串行通信——使數(shù)據(jù)一位一位地依次進(jìn)行傳輸而實(shí)現(xiàn)通信、在傳輸中每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。

●

（1）基本概念

字符的格式：每個(gè)字符傳送時(shí)，必須前面加一位起始位，后面加上1、1.5或2位停止位。

波特率（BaudRate）：傳送數(shù)據(jù)位的速率，用位/秒(bit/s）表示。

教學(xué)進(jìn)程●（2）串行通信的工作方式

8.3.3串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C

接收器接收器數(shù)據(jù)發(fā)送器發(fā)送器(b)半雙工方式接收器接收器數(shù)據(jù)發(fā)送器發(fā)送器(a)全雙工方式發(fā)送器接收器數(shù)據(jù)(c)單工方式教學(xué)進(jìn)程串行通信的類型8.3.3串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C

串行通信類型:

同步通信：這種方式將若干字符組成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，字符一個(gè)接著一個(gè)傳輸，同步方式要求發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘必須嚴(yán)格保持一致，需共用一個(gè)時(shí)鐘。

SYNCRC1CRC2數(shù)據(jù)塊

(a)單同步SYNSYNCRC1CRC2數(shù)據(jù)塊(b)雙同步教學(xué)進(jìn)程●（3）異步通信：字符是一幀一幀傳送的，每幀字符的傳送靠起始位來(lái)同步，不要求發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘嚴(yán)格保持一直，因此雙方不需要由公共的時(shí)鐘進(jìn)行控制。5～8位數(shù)據(jù)0/10/10/10/10/10/10/10/1空閑01空閑位奇偶校驗(yàn)停止位低位高位11…1空閑位一個(gè)字符教學(xué)進(jìn)程串行通信的類型8.3.3串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C

●（3）8.3.3串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232C演示DMA控制器8237A內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由兩類寄存器組成：

●通道寄存器，即每個(gè)通道都有的現(xiàn)行地址寄存器、現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器和基地址寄存器、基字節(jié)數(shù)寄存器，它們都是16位寄存器；

●控制和狀態(tài)寄存器，它們是方式寄存器（4個(gè)通道都有一個(gè)，6位寄存器）、命令寄存器（8位）、狀態(tài)寄存器（8位）、屏蔽寄存器（4位）、請(qǐng)求寄存器（4位）、臨時(shí)寄存器（8位）。

直接存儲(chǔ)器存取DMA——一種外設(shè)與存儲(chǔ)器之間直接傳輸數(shù)據(jù)的方法，適用于需要數(shù)據(jù)高速大量傳送的場(chǎng)合。

1.8237A的外部引腳教學(xué)進(jìn)程8.3.4芯片的外部引腳如圖

:8.3.4

DMA控制器8237A

教學(xué)進(jìn)程A7

A6

A5

A4

EOPA3

A2

A1

A0

VccDB0DB1DB2DB3

DB4DACK0DACK1

DB5DB6DB7

1

40

8237

20

21IORIOWMEMRMEMWNCREADYHLDAADSTBAENHRQCSCLKRESETDACK2DACK3DREQ3DREQ2DREQ1DREQ0GND8.3.4

DMA控制器8237A

（1）DMA傳送方式

●單字節(jié)傳送方式

單字節(jié)傳送方式是每次DMA傳送時(shí)僅傳送一個(gè)字節(jié)。

2.8237A的工作方式特點(diǎn)：一次傳送一個(gè)字節(jié)，效率略低；但保證在兩次DMA傳送之間;CPU有機(jī)會(huì)重新獲取總線控制權(quán)，執(zhí)行一個(gè)CPU總線周期。教學(xué)進(jìn)程

●數(shù)據(jù)塊傳送方式

在這種方式下，8237A由DREQ啟動(dòng)，連續(xù)地傳送數(shù)據(jù)，直到字節(jié)數(shù)寄存器從0減到FFFFH終止計(jì)數(shù)，或者由外部輸入有效的信號(hào)終結(jié)DMA傳送。

特點(diǎn):

一次請(qǐng)求傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊，效率高；但在整個(gè)DMA傳送期間;

CPU長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法控制總線（無(wú)法響應(yīng)其他DMA請(qǐng)求，無(wú)法處理中斷等）。

教學(xué)進(jìn)程（1）DMA傳送方式

8.8237A的工作方式

8.3.4DMA控制器8237A

請(qǐng)求傳送方式在這種方式下，DREQ信號(hào)有效，8237A連續(xù)傳送數(shù)據(jù)；但當(dāng)DREQ信號(hào)無(wú)效時(shí)，DMA傳送被暫時(shí)中止，8237A釋放總線，CPU可繼續(xù)操作。

請(qǐng)求方式的特點(diǎn)是：

DMA操作可由外設(shè)利用DREQ信號(hào)控制傳送的過(guò)程（速率）。教學(xué)進(jìn)程●（1）DMA傳送方式

8.8237A的工作方式

8.3.4DMA控制器8237A

級(jí)連方式

這種方式用于通過(guò)多個(gè)8237A級(jí)連以擴(kuò)展通道。第二級(jí)的HRQ和HLDA信號(hào)連到第一級(jí)某個(gè)通道的DREQ和DACK上。第二級(jí)芯片的優(yōu)先權(quán)等級(jí)與所連的通道相對(duì)應(yīng)。在這種情況下，第一級(jí)只起優(yōu)先權(quán)網(wǎng)絡(luò)的作用。第一級(jí)除了向CPU輸出HRQ信號(hào)外，并不輸出任何其他信號(hào)。

教學(xué)進(jìn)程●（1）DMA傳送方式

8.3.4DMA控制器8237A

8.8237A的工作方式●（2）DMA傳送類型

DMA讀：把數(shù)據(jù)由存儲(chǔ)器傳送到外設(shè)。

DMA寫：把外設(shè)輸入的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器。

DMA檢驗(yàn)：這是一種空操作。

8237A還可以編程為存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器傳送的工作方式。

8237A要固定使用通道0和通道1。通道0的地址寄存器存源數(shù)據(jù)區(qū)地址，通道1的地址寄存器保存目的區(qū)地址，通道1的字節(jié)數(shù)寄

存器存?zhèn)魉偷淖止?jié)數(shù)。傳送由設(shè)置通道0的軟件請(qǐng)求啟動(dòng)，8237A按正常方式向

CPU發(fā)出HRQ請(qǐng)求信號(hào)，待HLDA響應(yīng)后傳送就可以開(kāi)始。教學(xué)進(jìn)程

2.8237A的工作方式●（3）存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳送

8.3.4DMA控制器8237A

●

（4）DMA通道的優(yōu)先權(quán)方式的工作方式

固定優(yōu)先權(quán)方式：4個(gè)通道的優(yōu)先權(quán)是固定的，即通道0優(yōu)先權(quán)最高，通道1其次，通道2再次，通道3最低。

循環(huán)優(yōu)先權(quán)方式：4個(gè)通道的優(yōu)先權(quán)是循環(huán)變化的，最近一次服務(wù)的通道在下次循環(huán)中變成最低優(yōu)先權(quán)，其他通道依次輪流獲得相應(yīng)的優(yōu)先權(quán)。

教學(xué)進(jìn)程

2.8237A的工作方式

8.3.4DMA控制器8237A

●（5）自動(dòng)初始化方式

某個(gè)DMA通道設(shè)置為自動(dòng)初始化方式，是指每當(dāng)DMA過(guò)程結(jié)束EOP信號(hào)產(chǎn)生時(shí)（不論是內(nèi)部終止計(jì)數(shù)還是外部輸入該信號(hào)），都用基地址寄存器和基字節(jié)數(shù)寄存器的內(nèi)容，使相應(yīng)的現(xiàn)行寄存器恢復(fù)為初始值，包括恢復(fù)屏蔽位、允許DMA請(qǐng)求。教學(xué)進(jìn)程

2.8237A的工作方式

8.3.4DMA控制器8237A

第8.4節(jié)模擬量輸入/輸出接口8.4模擬量輸入/輸出接口

8.4.1基本工作原理●典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成框圖:

工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)放信號(hào)處理環(huán)節(jié)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)采樣/保持A/D轉(zhuǎn)換器傳感器微型計(jì)算機(jī)功放低通濾波器D/A轉(zhuǎn)換器I/O接口鎖存器執(zhí)行部件教學(xué)進(jìn)程●基本概念模擬量輸入/輸出通道，是生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，也是計(jì)算機(jī)與控制對(duì)象之間的一種重要接口。

傳感器是一個(gè)能夠把現(xiàn)場(chǎng)的各種物理量轉(zhuǎn)換成為電量模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置

采樣