第8章 接口技術(shù)

8.1概述

8.1.1接口的功能

8.1.2接口與系統(tǒng)的連接

8.2并行通行和并行接口芯片

8.2.1并行通信

8.2.28255A可編程并行接口芯片

8.3串行通信和串行接口芯片

8.3.1串行通信的基本概念

8.3.28251A可編程串行通信接口

8.4計(jì)數(shù)器/定時(shí)器接口電路

8.4.1可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的工作原理

8.4.28253可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器

8.5模擬通行道接口

8.5.1概述

8.5.2數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器

8.5.3模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器第8章接口技術(shù)8.1．1接口的功能8.1概述接口的功能地址譯碼和I/O設(shè)備的選擇信息的輸入與輸出信息的轉(zhuǎn)換功能聯(lián)絡(luò)和中斷管理功能可編程功能錯(cuò)誤檢測(cè)功能接口與系統(tǒng)的連接

總線收發(fā)器和相應(yīng)邏輯電路

聯(lián)絡(luò)信號(hào)

地址譯碼器菊花鏈邏輯

輸入/輸出設(shè)備地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)/狀態(tài)/控制控制

讀/寫使能存儲(chǔ)器和I/O選擇片選寄存器選擇狀態(tài)寄存器控制寄存器

數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器控制線數(shù)據(jù)線DMA控制器中斷請(qǐng)求中斷回答信號(hào)圖8-1典型I/O接口與系統(tǒng)總線連接邏輯圖8.1．28.2．1并行通信8.2并行通信和并行接口芯片●所謂并行通信就是把一個(gè)字符的全部n個(gè)數(shù)據(jù)位用n條線同時(shí)進(jìn)行傳輸。與串行通信相比，它具有傳輸速度快、信息率高等優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)外設(shè)D0D1D2D3D4D5D6D7計(jì)算機(jī)外設(shè)并行通信串行通信數(shù)據(jù)輸出回答數(shù)據(jù)輸出準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入回答數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好圖8-2并行接口連接外設(shè)示意圖CPU

控制寄存器

輸入緩沖寄存器

輸出緩沖寄存器

狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)總線讀信號(hào)寫信號(hào)復(fù)位A0中斷請(qǐng)求

地址譯碼片選A1并行接口輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸入8.2．28255A可編程并行接口芯片8255A的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)(1)外設(shè)接口部分（數(shù)據(jù)端口A、B、C）1)端口A。端口A內(nèi)部包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器。2)端口B。端口B內(nèi)部包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器。3)端口C。端口C內(nèi)部包含一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器。通過向芯片寫入方式選擇控制字，端口C可以被分成兩個(gè)4位端口?！瘛瘛?/p>

●這兩組控制電路，根據(jù)芯片內(nèi)部的控制寄存器內(nèi)容（存放著CPU輸出的方式選擇控制字）和“讀/寫控制邏輯”發(fā)出的讀/寫命令，控制兩組端口的工作方式和讀/寫操作。A組控制電路控制端口A、端口C高4位（PC7～PC4）。B組控制電路控制端口B、端口C低4位（PC3～PC0）。(2)內(nèi)部邏輯（A組和B組控制電路）1)讀/寫控制邏輯電路2)數(shù)據(jù)總線緩沖器●它是一個(gè)8位的雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255A與CPU數(shù)據(jù)總線的接口，所有數(shù)據(jù)的輸入/輸出，以及CPU用輸出指令向8255A發(fā)出的控制字和用輸入指令向8255A發(fā)出的控制字和用輸入指令從8255A讀入的外設(shè)狀態(tài)信息，都是通過這個(gè)緩沖器傳送的。(3)CPU接口部分●地址線A1和A0、CS（片選）、RD（讀控制）、WR（寫控制）、RESET（復(fù)位）信號(hào)的組合，用來控制8255A進(jìn)行數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息的傳輸。2.

8255A的引腳及功能8255A的引腳與外設(shè)相連的引腳與CPU相連的引腳PA7~PA0PB7~PB0PC7~PC0數(shù)據(jù)線引腳控制線引腳3.

8255A的控制字(1)方式選擇控制字1D6D5D4D3D2D1D0(2)端口C置位/復(fù)位控制字0D6D5D4D3D2D1D0(1)方式選擇控制字1）8255A有三種工作方式方式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PC0~30=輸出1=輸入PB0=輸出1=輸入B組方式0=方式01=方式1PC4~70=輸出1=輸入PA0=輸出1=輸入A組方式00=方式001=方式110=方式211=不用特征位D0D1D2D3D4D5D61方式選擇控制字【例8-1】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——輸入方式選擇控制的的輸出：MOV AL，83HOUT 0E6H，AL●端口C經(jīng)常用于配合端口A和B工作，為它們提供控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)，因此端口C的各個(gè)位經(jīng)常作為控制位或狀態(tài)位來使用，為了方便用戶單獨(dú)設(shè)置某一個(gè)控制位或狀態(tài)位，8255A提供了端口C置位/復(fù)位控制字。(2)端口C置位/復(fù)位控制字X0XD3D1D0D2XD3D2D1位選擇000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7D0功能1PCX置10PCX置0注意：C口按位置0/1命令字必須寫入控制口MOVAL，0EHMOVDX，00E6HOUTDX，ALMOVAL，0BHOUTDX，AL例：假設(shè)某系統(tǒng)中8255A的控制口地址為0E6H，則以下程序執(zhí)行的具體操作是什么？(1)方式0——基本輸入/輸出方式4.

8255A的工作方式●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?！袼膫€(gè)端口的輸入或輸出，可以有16種不同的組合，故可以適用于多種用途?！窀鞫丝谳斎霑r(shí)無鎖存，輸出時(shí)有鎖存。特點(diǎn)方式0與時(shí)序數(shù)據(jù)有效tARtIR端口數(shù)據(jù)有效tHRtRAtRDtDFtRRRD輸入CS,A1,A0D7~D0方式0輸入時(shí)序tAWtDW數(shù)據(jù)有效tWDtWAtWBtWWWR輸出（端口輸出）CS,A1,A0D7~D0（CPU輸出數(shù)據(jù)）方式0輸出時(shí)序【例8-2】某接口設(shè)計(jì)采用一片8255A實(shí)現(xiàn)。其端口A連接并行打印機(jī),端口B連接紙帶讀入機(jī),8255A工作于方式0，以查詢方式傳送數(shù)據(jù)。PC4PA7~0PC2PC3PB7~0PC58255A字符打印機(jī)紙帶讀入機(jī)DATASTROBEBUSY數(shù)據(jù)READYDRIVERIGHT8255A端口地址為：端口A：00E0H端口B：00E2H端口C：00E4H控制口：00E6H1）8255A初始化程序段MOVAL，83HOUT0E6H，ALMOVAL，09HOUT0E6H，ALMOVAL，0BHOUT0E6H，AL2）打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序段LPST：INAL，0E4HANDAL，04HJNZLPSTMOVAL，CLOUT0E0H，AL MOVAL，08HOUT0E6H，ALINCALOUT0E6H，AL3）紙帶讀入機(jī)驅(qū)動(dòng)程序段RDST：MOVAL，0AHOUT0E6H，ALRDLP：INAL，0E4HANDAL，08HJZRDLPINAL，0E2HMOVCL，ALMOVAL，0BHOUT0E6H，AL●兩個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入/輸出端口（均帶鎖存功能）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。特點(diǎn)(2)方式1——選通的輸入/輸出方式方式1輸入（選通型輸入）及時(shí)序10111/0XXXA口方式11=PC7、6為入線0=PC7、6為出線方式選擇命令字輸入PC4PC5PC3INTEAPC7~6PA7~0空閑STBAIBFAINTRAA口選通型輸入1.A口方式1輸入的預(yù)置當(dāng)方式字=B0H寫入控制口之后，A口即工作在選通型輸入，此時(shí)：PC4PC5PC3INTEAPC7~6PA7~0空閑STBAIBFAINTRAA口選通型輸入PC7、PC6空閑，輸出線？輸入線？受方式字D3控制PA7~PA0即為輸入線PC4自動(dòng)定義為入線，稱為STBAPC5自動(dòng)定義為出線，稱為IBFAPC3自動(dòng)定義為出線，稱為INTRA它們是輸出線？輸入線？不再受方式字D3、D0控制PC4PC5PC3INTEAPC7~6PA7~0空閑STBAIBFAINTRAA口選通型輸入

當(dāng)INTEA=1之后，若IBFA=1，則A口提出中斷請(qǐng)求2.A口方式1輸入時(shí)，A口的中斷管理用C口置0/置1命令字使PC4=1，則INTEA=1，允許A口中斷用C口置0/置1命令字使PC4=0，則INTEA=0，禁止A口中斷

INTEA為A口的中斷允許觸發(fā)器，當(dāng)A口定義為方式1輸入時(shí)：

注意：中斷允許觸發(fā)器只能受CPU控制，外設(shè)信號(hào)STBA不能使其置0/1PC2PC1PC0INTEBPB7~0STBBIBFBINTRBB口選通型輸入1XXXX11XB口方式1輸入方式選擇命令字5.方式1輸入的時(shí)序圖tSITtSIBtRITtRIBtPStPHtSTSTBIBFINTR方式1輸入時(shí)序RD來自外設(shè)的輸入數(shù)據(jù)STBIBFINTRRD來自外設(shè)的輸入數(shù)據(jù)方式1輸入操作是由STB=引發(fā)的，STB=后：

外設(shè)數(shù)據(jù)→8255,IBF=STBIBFINTRRD來自外設(shè)的輸入數(shù)據(jù)

滿足下列條件，提中斷請(qǐng)求：STB信號(hào)結(jié)束（STB脈寬可以很寬）IBF=1，（外設(shè)數(shù)據(jù)確已鎖存）INTE=1（中斷允許觸發(fā)器置1）

服務(wù)程序執(zhí)行IN指令之后：

RD信號(hào)前沿使INTR=，后沿使IBF=0

從而結(jié)束一次數(shù)據(jù)輸入過程STBIBFINTRRD來自外設(shè)的輸入數(shù)據(jù)6.方式1輸入時(shí)，CPU~8255信息交換的方式

可以用中斷方式

可以用查詢方式，輸入查詢應(yīng)查詢IBF，不應(yīng)該查詢STB?。?！∵STB脈沖是外設(shè)送來，它最小可小到500ns，而在500ns的時(shí)間內(nèi)正好運(yùn)行CPU的查詢指令是不可能的三、方式1輸出(選通型輸出)及時(shí)序10101/0XXXA口方式11=PC4、5為入線0=PC4、5為出線方式選擇命令字PC6PC7PC3INTEAPC4、5PA7~0空閑ACKAOBFAINTRAA口選通型輸出輸出PC6PC7PC3INTEAPC4、5PA7~0空閑ACKAOBFAINTRAA口選通型輸出1.A口方式1輸出的預(yù)置當(dāng)方式字=A0H寫入控制口之后，A口即工作在選通型輸出方式，PC4、PC5空閑，出？入？受方式字D3控制PA7~0為輸出線PC6自動(dòng)定義為入線，稱ACKAPC7自動(dòng)定義為出線，稱OBFAPC3自動(dòng)定義為出線，稱INTRA輸出？輸入？不再受方式字D3、D0控制此時(shí)：PC6PC7PC3INTEAPC4、5PA7~0空閑ACKAOBFAINTRAA口選通型輸出2.方式1輸出時(shí)A口的中斷管理

INTEA為A口的中斷允許觸發(fā)器，當(dāng)A口定義為方式1輸出時(shí)：用C口置0/置1命令字使PC6置1，則INTEA=1，允許A口中斷用C口置0/置1命令字使PC6置0，則INTEA=0，禁止A口中斷

當(dāng)INTEA=1之后，若OBFA=1，則A口提中斷

INTEA只能受CPU控制，外設(shè)ACKA信號(hào)不能改變其狀態(tài)ACKBOBFBINTRB1XXXX10XB口方式1輸出方式選擇命令字PC2PC1PC0INTEBPB7~0B口選通型輸出5.方式1輸出的時(shí)序圖tAXtWOBtAOBtAITtWBtWITOBFINTR方式1輸出時(shí)序WR送往外設(shè)數(shù)據(jù)ACK數(shù)據(jù)有效方式1輸出時(shí)CPU針對(duì)8255數(shù)據(jù)口執(zhí)行OUT指令

WR信號(hào)結(jié)束后，數(shù)據(jù)出現(xiàn)在外設(shè)數(shù)據(jù)線上OBF有效（向外設(shè)通報(bào)其數(shù)據(jù)線信息可用）

使INTR無效，撤銷中斷請(qǐng)求OBFINTRWR輸出ACK

外設(shè)取走數(shù)據(jù)后，發(fā)來ACK，ACK信號(hào)前沿使OBF無效，后沿提中斷。OBFINTRWR輸出ACK工作在方式1輸出時(shí)端口提中斷的條件：OUT指令結(jié)束外設(shè)發(fā)出ACK信號(hào)且使OBF=1中斷允許觸發(fā)器置1OBFINTRWR輸出ACK6.方式1輸出時(shí)，CPU~8255交換信息的方式

中斷方式

查詢方式：查詢OBF，當(dāng)OBF=1（不滿）時(shí)可送下一個(gè)數(shù)據(jù)【例8-3】8255A工作于方式1，可以支持CPU以中斷方式和外設(shè)進(jìn)行通信，圖中使用8255A的接口電路，其中字符打印機(jī)以中斷方式工作。OBFACKIR38259APB0~7PC3PC7PC0PC6PC1、2、4、5PA7~08255A字符打印機(jī)DATASTROBEACKNLG未用端口A：00D0H端口B：00D2H端口C：00D4H控制口：00D6HMAIN：MOVAL，0A0HOUT0D6H，ALMOVAL，01HOUT，0D6H，ALMOVAX，0MOVES，AXMOVAX，0100HMOVES：[002CH]，AXMOVAX，3200HMOVES：[002EH]，AXMOVAL，0DHOUT0D6H，ALSTI8255A初始化及設(shè)置中斷矢量程序：端口A：00D0H端口B：00D2H端口C：00D4H控制口：00D6H中斷服務(wù)子程序：PUSHAXPUSHBXMOVBX，DATAPTRMOVAL，[BX]OUT0D0H，ALMOVAL，0OUT0D6H，ALINCALOUT0D6H，ALINCBXMOVDATAPTR，BXPOPBXMOVAL，20HOUT20H，ALPOPAXSTIIRET(1)方式2——雙向傳輸方式4.

8255A的工作方式只有A口可以工作在雙向方式當(dāng)A口工作在雙向方式時(shí)，B口可以工作在基本型I/O（不需要聯(lián)絡(luò)線），也可以工作在選通型I/O（使用PC0、1、2做聯(lián)絡(luò)線）方式選擇命令字11XXXD2D1D0A口雙向1=PC2~0為入線0=PC2~0為出線00B口方式0輸出01B口方式0輸入10B口方式1輸出11B口方式1輸入PC7PC6PC3INTE1PC2~0PA7~0PC4PC5空閑INTRAACKAOBFAIBFASTBAINTE2

方式0的特點(diǎn)：8255和外設(shè)交換信息時(shí)，不需要聯(lián)絡(luò)線方式1、2的特點(diǎn)：8255和外設(shè)交換信息時(shí)，需要聯(lián)絡(luò)線五、8255小結(jié)1.8255工作方式

A口可以工作在方式0、1、2，B口可以工作在方式0、1，不能工作在方式2，C口可以工作在方式0

C口分為PC7~4、PC3~0二部分，但程序員對(duì)C口的讀寫是按字節(jié)操作的

A口工作在方式2時(shí)，B口只能工作在方式0、1（限制：CPU只能用查詢而不能用中斷和B口交換數(shù)據(jù)）

數(shù)據(jù)口工作在方式1、2時(shí)，CPU用：(a)查詢方式：輸入查詢測(cè)試IBF，輸出查詢測(cè)試OBF2.CPU與8255交換信息的方式數(shù)據(jù)口工作在方式0時(shí)，CPU采用無條件傳送和查詢方式。(b)中斷方式：由于8255本身不能向CPU回送中斷向量，所以必須用8259管理。在系統(tǒng)外擴(kuò)8255時(shí)，8255的INTR應(yīng)接到系統(tǒng)機(jī)從8259的IRX，作為用戶中斷來處理3.中斷允許觸發(fā)器的置0、置1對(duì)程序員來講：工作在方式1、方式2時(shí)，8255內(nèi)部有4個(gè)中斷允許觸發(fā)器，用“C口專用的置0/1命令字”可以使它們置0/1A口方式1入A口方式1出B口方式1入B口方式1出A口雙向INTEAPC4PC6INTEBPC2PC2INTE1PC6INTE2PC4方式控制位中斷允許觸發(fā)器如：A口工作在方式1入時(shí)，執(zhí)行：MOVAL，00001001BOUT8255控制口，AL；即可使INTEA置1，允許中斷4.8255的初始化編程

工作在方式0時(shí)：方式選擇命令字→控制口

工作在方式1、2時(shí)：a)方式選擇命令字→控制口b)允許中斷（或禁止中斷）的命令字→控制口8255A在鍵盤和數(shù)碼管顯示接口中的應(yīng)用●鍵盤掃描的硬件采用矩陣式結(jié)構(gòu)。●倘若鍵盤具有m×n個(gè)鍵，那么鍵盤矩陣應(yīng)有m行n列，其中m行由一個(gè)輸出端口控制，n列由一個(gè)輸入端口控制。當(dāng)某一行輸出為低電平時(shí)，如果某一列上有鍵按下，則該列的輸入也為低電平，這個(gè)低電平通過列輸入端口讀入CPU。通過識(shí)別行和列線上的電平狀態(tài)，即可以識(shí)別鍵是否閉合，即鍵是否按下。(1)鍵盤接口6.快速檢查程序：START：MOVDX，PORT_CTLMOVAL，81HOUTDX，ALMOVAL，0F0HMOVDX，PORT_COUTDX，ALINAL，DXANDAL，0FHCMPAL，0FHJZOTHERCALLDELAYWAIT_IN:DONE:MOVBL，0MOVCL，10HMOVBH，04HMOVAL，CLMOVDX，PORT_COUTDX，ALROLAL，1MOVCL，ALINAL，DXANDAL，0FHCMPAL，0FHJNZFOCLADDBL，04HDECBHFROW：FCOL：PROCE：DONE：JNZFROWJMPDONERORAL，1JNCPROCEINCBLJMPFCOL(2)1)七字段LED顯示器●LED的主要部分為七段發(fā)光二極管，如圖8-20a所示。七個(gè)字段分別稱為a、b、c、d、e、f、g段，通常還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)段DP。通過七段的亮與滅的組合，可以顯示0～9和A～F等字符，從而實(shí)現(xiàn)十六進(jìn)制數(shù)的顯示。2)利用8255A實(shí)現(xiàn)LED顯示接口●8255A的端口A用來輸出顯示字符的七段LED代碼，故端口A為段控端口。255A的端口B用來控制LED的顯示位，即位控端口。LED顯示接口8.3串行通信和串行接口芯片8.3.1串行通信的基本概念串行通信：用一根信號(hào)線將數(shù)據(jù)逐位順序傳送串行通信的優(yōu)勢(shì)：通信線路少，在遠(yuǎn)距離通信時(shí)可以極大地降低成本；適合于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送，也常用于速度要求不高的近距離數(shù)據(jù)傳送PC系列機(jī)上有兩個(gè)串行異步通信接口，鍵盤/鼠標(biāo)器/顯示器與主機(jī)間亦采用串行數(shù)據(jù)傳送。1.全雙工方式與半雙工方式發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器A站B站全雙工方式示意圖發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器A站B站半雙工方式示意圖2.同步通信和異步通信一般將若干字符組成一個(gè)信息組，字符一個(gè)接著一個(gè)傳輸。在每組信息（通常稱之為信息幀）開始要加上1至2個(gè)同步字符。在每組信息結(jié)束處加一個(gè)校驗(yàn)字段。在傳輸線上沒有字符傳輸時(shí)，要發(fā)送專用的“空閑”字符或同步字符，其原因是同步傳輸字符必須連續(xù)傳輸，不允許有間隙。同步通信同步字符字符校驗(yàn)同步字符~~~~字符字符信息幀同步通信可以分為內(nèi)同步和外同步兩種。內(nèi)同步：對(duì)同步字符的檢測(cè)和同步控制，在串行I/O接口芯片內(nèi)部進(jìn)行。內(nèi)同步可分為單同步（只有一個(gè)字節(jié)的同步字符）和雙同步（有兩個(gè)字節(jié)的同步字符）。外同步：對(duì)同步字符的檢測(cè)在串行I/O接口芯片電路外部進(jìn)行，當(dāng)外部硬件電路檢測(cè)到同步信號(hào)時(shí)，就給串行接口發(fā)送一個(gè)同步信號(hào)SYNC。當(dāng)串行I/O接口芯片收到同步信號(hào)后，立即進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。是指通信中兩個(gè)字符的時(shí)間間隔是不固定的，而在同一字符中的兩個(gè)相鄰代碼間的時(shí)間間隔是固定的通信方式。異步通信起始位——每個(gè)字符開始傳送的標(biāo)志，起始位采用邏輯0電平起始位奇偶校驗(yàn)停止位空閑位數(shù)據(jù)位低位高位字符0/10/10/10/110111…數(shù)據(jù)位——數(shù)據(jù)位緊跟著起始位傳送。由5～8個(gè)二進(jìn)制位組成，低位先傳送奇偶校驗(yàn)位——該位可用于校驗(yàn)或數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)：可選擇奇檢驗(yàn)、偶校驗(yàn)或無校驗(yàn)位停止位——表示該字符傳送結(jié)束。停止位為邏輯1電平，可選擇1、1.5、2位。空閑位——傳送字符之間的邏輯1電平，表示沒有進(jìn)行傳送異步通信必須遵循的兩項(xiàng)規(guī)定為：●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。例如ASCII碼傳送時(shí)，這一幀應(yīng)該是，前面一個(gè)起始位，接著七位ASCII編碼，之后是一位奇偶校驗(yàn)位，最后是一位停止位，共10位為一幀。(1)字符的格式

(2)波特率（BaudRate）●波特率就是傳送數(shù)據(jù)位的速率，用位/秒（bit/s,bps）表示。例如，數(shù)據(jù)傳送的速率為120字符/秒，每幀包括10個(gè)數(shù)據(jù)位，則傳送波特率為：

10×120=1200bit/s=1200Bd3.信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)●為了保證信號(hào)傳送的正確性，故在長(zhǎng)距離通信中，采用調(diào)制/解調(diào)器來改善信號(hào)的品質(zhì)?！裾{(diào)制器(Modulator)把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，經(jīng)過傳輸線送到目的地后，再用解調(diào)器（Demodulator）檢測(cè)此模擬信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在實(shí)際應(yīng)用中，通常把調(diào)制器和解調(diào)器做在一起，構(gòu)成調(diào)制/解調(diào)器。在通訊中，Modem起著傳輸信號(hào)的作用，是一種數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，簡(jiǎn)稱DCE接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備，簡(jiǎn)稱DTE。調(diào)制器解調(diào)器010010010010f1f2FMAM0100110度180度PM4.RS-232-C接口●RS-232-C是EIA（ElectronicsIndustringAssociation）推薦的國(guó)際通用的一種串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，它是一個(gè)25芯或者9芯的D型連接器。1）近距離連接（<15m）只用3條線（發(fā)送線TXD，接收線RXD，信號(hào)地線）TXDRXDTXDRXDA機(jī)B機(jī)GNDGND2.遠(yuǎn)距離連接（>15m）1）需用MODEM和專用電話線TTL輸入TTL輸出接口8251MC1489MC1488RS232C輸入RS232C輸出●RS-232-C除了對(duì)信號(hào)引腳的定義作了規(guī)定外，對(duì)信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)也作了規(guī)定。邏輯“1”=-3V～-15V“0”=+3V～+15V0.3V+3V——+15V3.0V-3V——-15V1.8251A的基本性能

8.3.28251A可編程串行通信接口(1)外設(shè)接口部分（數(shù)據(jù)端口A、B、C）(1)可工作于同步方式或異步方式。(2)同步方式下，每個(gè)字符可為5～8位，可內(nèi)同步或外同步，能自動(dòng)插入同步字符。(3)異步方式下，每個(gè)字符可為5～8位，時(shí)鐘速率為傳輸波特率的1、16倍或64倍。(4)自動(dòng)產(chǎn)生中止字符，自動(dòng)檢測(cè)和處理中止字符；可產(chǎn)生1、1.5個(gè)或2個(gè)停止位；可檢測(cè)假啟動(dòng)位。(5)同步方式下，波特率為0～64Kb/s；異步方式下，波特率為0～192Kb/s。(6)全雙工方式；雙緩沖的發(fā)送器和接收器。(7)具有自動(dòng)錯(cuò)誤檢測(cè)功能，可檢測(cè)奇偶錯(cuò)、數(shù)據(jù)丟失和幀錯(cuò)誤，用戶可通過輸入狀態(tài)寄存器內(nèi)容進(jìn)行查詢。(8)全部輸入/輸出與TTL兼容。1.8251A的基本性能

8.4計(jì)數(shù)器/定時(shí)器接口電路定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)方法:（1）軟件延時(shí)利用微處理器執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序段實(shí)現(xiàn)不用硬件，但占用CPU、定時(shí)精度不高，隨系統(tǒng)時(shí)鐘頻率改變（2）不可編程的硬件定時(shí)采用分頻器、單穩(wěn)電路或簡(jiǎn)易定時(shí)電路控制定時(shí)時(shí)間定時(shí)電路簡(jiǎn)單、定時(shí)時(shí)間可以在一定范圍改變（3）可編程的硬件定時(shí)軟件硬件相結(jié)合、用可編程定時(shí)器芯片構(gòu)成定時(shí)電路具有多種工作方式、能夠輸出多種控制信號(hào)可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器具有兩種功能：作為計(jì)數(shù)器作為定時(shí)器8.4.1可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的工作原理數(shù)據(jù)總線

RD地址線WRCLK

CS

A0

GATE

OUT

預(yù)置計(jì)數(shù)值寄存器計(jì)數(shù)器控制寄存器譯

碼器狀態(tài)寄存器計(jì)數(shù)器輸出寄存器1A預(yù)置計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)器輸出寄存器控制寄存器狀態(tài)寄存器四個(gè)寄存器8.4.2

8253可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器1.8253基本情況8253具有3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道，分別稱為:計(jì)數(shù)器0通道計(jì)數(shù)器2通道計(jì)數(shù)器1通道8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖

數(shù)據(jù)總線緩沖器

計(jì)數(shù)器0

讀/寫邏輯

控制字寄存器

計(jì)數(shù)器1

計(jì)數(shù)器2CLK0CLK1CLK2GATE0GATE1GATE2OUT0OUT1OUT2D7~D0RDWRA0A1CS內(nèi)部總線數(shù)據(jù)線D7～D0——8位，雙向、三態(tài)，用于8253與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送。包括：向8253寫控制字，送計(jì)數(shù)初值及讀計(jì)數(shù)器的現(xiàn)行值。計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入CLK0～CLK2——計(jì)數(shù)/定時(shí)的基值信號(hào)8253：0～2MHz計(jì)數(shù)器門控輸入信號(hào)GATE0～GATE2——啟動(dòng)或控制計(jì)數(shù)/定時(shí)信號(hào)；計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)OUT0～OUT2——計(jì)數(shù)結(jié)束、定時(shí)到輸出信號(hào)或分頻輸出信號(hào)。CSRDWRA1A0操作01000對(duì)計(jì)數(shù)器0設(shè)置計(jì)數(shù)初值01001101010201011設(shè)置控制字或者給一個(gè)命令00100從計(jì)數(shù)器0中讀出當(dāng)前計(jì)數(shù)值001011001102計(jì)數(shù)初值—在CLK的下降沿時(shí)，計(jì)數(shù)器執(zhí)行部件從初值開始作減1計(jì)數(shù)；其中0是最大初值，1是最小初值；讀計(jì)數(shù)值——將某計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值讀到CPU中

讀到的是執(zhí)行輸入指令瞬間計(jì)數(shù)器的現(xiàn)行值。16位計(jì)數(shù)值要分兩次讀至CPU，故必須將數(shù)據(jù)鎖存。計(jì)數(shù)器初始值=時(shí)鐘頻率×T（T為定時(shí)時(shí)間）若以二進(jìn)制數(shù)制計(jì)數(shù)，則0相當(dāng)于216=65536若以BCD（十進(jìn)制）數(shù)制計(jì)數(shù)，則0相當(dāng)于104=1000016位當(dāng)前計(jì)數(shù)值鎖存器16位減一計(jì)數(shù)器16位計(jì)數(shù)初值寄存器&CLKGATEOUTMSBLSBLSBMSB（減1至0時(shí)）裝入初值鎖存后讀出當(dāng)前值8253的內(nèi)部的各計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器讀/寫格式工作方式數(shù)制D0D1D2D3D4D5D6D70=二進(jìn)制1=BCD000方式0001方式1*10方式2*11方式3100方式4101方式500計(jì)數(shù)器鎖存命令10只讀/寫最高有效字節(jié)（高八位）01只讀/寫最低有效字節(jié)（低八位）11先讀寫最低有效字節(jié)然后讀寫最高有效字節(jié)00選擇計(jì)數(shù)器001選擇計(jì)數(shù)器110選擇計(jì)數(shù)器211非法選擇8253的控制命令A(yù)1A0112.8253初始化編程和工作方式●設(shè)置初值命令用來設(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。

設(shè)置初值命令●8253在設(shè)置初值后就開始工作了。鎖存命令是為了配合CPU讀取計(jì)數(shù)器當(dāng)前值而設(shè)置的。鎖存命令(1)8253初始化編程編程時(shí)必須遵守以下兩條原則：其二，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)。其一，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(2)8253的工作方式8253具有6種不同的工作方式，它們遵守以下三點(diǎn)基本規(guī)則：其一，控制字寫入8253時(shí)，所有的控制邏輯電路立即復(fù)位，輸出端OUT進(jìn)入初始狀態(tài)。其二，計(jì)數(shù)器初始值寫入以后，要經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期，減法計(jì)數(shù)器才開始工作。其三，一般情況下，在時(shí)鐘脈沖CLK的上升沿時(shí)，采樣門控信號(hào)。8253的6種工作方式1）方式0——計(jì)數(shù)結(jié)束中斷●在此種方式下，控制字寫入8253的控制字寄存器后，使OUT輸出端變低。開始計(jì)數(shù)要有兩個(gè)條件：其一是門控GATE信號(hào)必須為高電平其二是寫入計(jì)數(shù)器初值。滿足以上兩個(gè)條件計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)到“0”時(shí)，OUT輸出端變高*CW寫入，OUT=0；*寫入初值后，通道開始計(jì)數(shù)；*計(jì)數(shù)到零，OUT=1；*計(jì)數(shù)過程中，GATE=0，計(jì)數(shù)暫停；*計(jì)數(shù)過程中可改變計(jì)數(shù)值；CLKGATE（高）12123CWLSB＝3WROUT0LSB＝2方式0特點(diǎn)第一，計(jì)數(shù)器只計(jì)數(shù)一遍。第二，在計(jì)數(shù)過程中，可由門控信號(hào)控制暫停。第三，在8253計(jì)數(shù)過程中可以改變計(jì)數(shù)值。第四，若用于中斷方式，可把OUT輸出信號(hào)接到8259的中斷請(qǐng)求輸入端，以滿足中斷要求。2)方式1——可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器●在這種方式下，CPU執(zhí)行輸出指令向8253寫入控制字之后，輸出OUT將保持為高電平（若原為低，則變?yōu)楦撸！癞?dāng)CPU又寫入計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)，要等到外部門控脈沖GATE啟動(dòng)之后的下一個(gè)輸入CLK脈沖的下降沿開始計(jì)數(shù)?！裨摲绞娇奢敵鲆粋€(gè)單穩(wěn)脈沖，若外部再次觸發(fā)啟動(dòng)，則再次產(chǎn)生一個(gè)單穩(wěn)脈沖。●開始計(jì)數(shù)時(shí)輸出OUT變低，在整個(gè)計(jì)數(shù)過程中，輸出OUT都維持為低電平，直到計(jì)數(shù)到0，輸出OUT方變?yōu)楦摺?寫入控制字OUT=1，寫入初值后不立即開始計(jì)數(shù)；*GATE啟動(dòng)計(jì)數(shù)，OUT=0；*計(jì)數(shù)到0，OUT=1。*計(jì)數(shù)中，可重新啟動(dòng)；*計(jì)數(shù)中，可改變計(jì)數(shù)值，再次啟動(dòng)有效。WRCLKGATEOUTCWLSB=3321記數(shù)結(jié)束開始記數(shù)開始記數(shù)LSB=44在方式1下，8253的主要特點(diǎn)第三，在計(jì)數(shù)過程中，CPU改變初始計(jì)數(shù)值，這時(shí)計(jì)數(shù)過程不受影響。只有再次觸發(fā)啟動(dòng)后，計(jì)數(shù)器才開始按新計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)的脈沖寬度輸出單穩(wěn)脈沖。第一，若設(shè)置的初始計(jì)數(shù)值為N，則輸出的單穩(wěn)脈沖的脈寬為N個(gè)CLK時(shí)鐘周期。第二，可重復(fù)觸發(fā)。第四，在計(jì)數(shù)過程中，若外部GATE觸發(fā)脈沖提前到來（即計(jì)數(shù)器未減至0時(shí)），則在觸發(fā)脈沖上升沿之后的下一個(gè)CLK脈沖的下降沿時(shí)，計(jì)數(shù)器將重新開始計(jì)數(shù)。3）方式2——分頻器●當(dāng)計(jì)數(shù)到1時(shí)，輸出OUT變低，經(jīng)過一個(gè)CLK周期輸出OUT變高，并且計(jì)數(shù)器開始重新計(jì)數(shù)。●在這種方式下，CPU向8253輸出控制字后，計(jì)數(shù)器輸出OUT變高。在寫入計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)器在下一個(gè)CLK的下降沿對(duì)輸入時(shí)鐘CLK計(jì)數(shù)。*寫入控制字OUT=1，寫入初值后開始計(jì)數(shù)；*計(jì)數(shù)到1，OUT=0；*一個(gè)CLK周期后，OUT=1，重新計(jì)數(shù)。*計(jì)數(shù)過程中，GATE=0，計(jì)數(shù)暫停，GATE變高后重新計(jì)數(shù)；*計(jì)數(shù)過程中可改變計(jì)數(shù)值；新的計(jì)數(shù)值在下一次有效。n=3CLKWRGATEn=5OUT32151432方式2的主要特點(diǎn)第一，不用重新設(shè)置計(jì)數(shù)值，通道能連續(xù)工作，輸出固定頻率的脈沖。第三，在計(jì)數(shù)過程中可以改變計(jì)數(shù)值，這對(duì)正在進(jìn)行的計(jì)數(shù)過程沒有影響.方式2改變計(jì)數(shù)值是在下次計(jì)數(shù)周期有效。第二，計(jì)數(shù)過程可以由門控脈沖GATE控制。當(dāng)GATE為低電平時(shí)，暫停計(jì)數(shù)。GATE變?yōu)楦唠娖胶蟮南乱粋€(gè)CLK脈沖使計(jì)數(shù)器按原初始值重新開始計(jì)數(shù)。4）方式3——方波發(fā)生器●方式3和方式2的工作類似，它們的輸出都是周期性的，但方式3的輸出為方波。方式3下，計(jì)數(shù)過程中OUT有一半時(shí)間為高，另一半時(shí)間為低。所以，若計(jì)數(shù)值為N，則方式3的輸出是周期為N個(gè)CLK脈沖的方波?！襁@種方式下，當(dāng)CPU將控制字用輸出指令寫入8253后，其輸出OUT為高，CPU繼續(xù)寫入計(jì)數(shù)值后就自動(dòng)開始計(jì)數(shù)，輸出保持為高。當(dāng)計(jì)數(shù)到一半計(jì)數(shù)值時(shí)，輸出變?yōu)榈?，直至?jì)數(shù)到0，輸出又變高，重新從初始計(jì)數(shù)值開始計(jì)數(shù)。*若計(jì)數(shù)值為偶數(shù)，每個(gè)CLK使計(jì)數(shù)值減1，計(jì)到N/2，OUT改變狀態(tài)，繼續(xù)計(jì)數(shù)到1。*若計(jì)數(shù)值為奇數(shù)。54321543CWLSB=5WRCLKGATEOUT43214321CWLSB=4WRCLKGATEOUT11方式3計(jì)數(shù)時(shí)要求GATE為高電平，當(dāng)GATE為低電平時(shí)，停止計(jì)數(shù)。若OUT為低電平，GATE變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，OUT立即變高。GATE變高后，計(jì)數(shù)器將重新裝入初始值，重新計(jì)數(shù)。方式3的主要特點(diǎn)第一，若計(jì)數(shù)值為偶數(shù)，在裝入計(jì)數(shù)值后，每一個(gè)CLK脈沖使計(jì)數(shù)值減1，當(dāng)計(jì)數(shù)到N/2時(shí)，一方面使輸出改變狀態(tài)，另一方面又繼續(xù)計(jì)數(shù)至1，此過程將周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。第二，GATE信號(hào)能使計(jì)數(shù)過程重新開始。原則上，GATE=1允許計(jì)數(shù)，GATE=0禁止計(jì)數(shù)。第三，若在計(jì)數(shù)期間寫入一個(gè)新的計(jì)數(shù)值，并不影響現(xiàn)行的計(jì)數(shù)過程。

方式0方式1方式2方式3功能計(jì)最后一個(gè)數(shù)中斷硬件觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器分頻器方波發(fā)生器啟動(dòng)條件寫入計(jì)數(shù)值外部觸發(fā)寫入計(jì)數(shù)值寫入計(jì)數(shù)值重復(fù)條件寫計(jì)數(shù)值外部觸發(fā)自動(dòng)重復(fù)自動(dòng)重復(fù)N與CLK和OUT關(guān)系寫入N后過N＋1個(gè)CLK后輸出變高單個(gè)輸出脈沖寬度為N個(gè)CLK每N個(gè)CLK輸出一個(gè)CLK寬度脈沖寫入N后（偶）輸出N/2個(gè)CLK高N/2個(gè)CLK低改變計(jì)數(shù)值立即有效外部觸發(fā)后有效下一計(jì)數(shù)操作周期有效下一計(jì)數(shù)操作周期有效寫入控制字后的OUT立即為低高高高GATE低或變低禁止計(jì)數(shù)

禁止計(jì)數(shù)輸出變高禁止計(jì)數(shù)輸出變高上升沿

從初值開始重新計(jì)數(shù)從初值開始重新計(jì)數(shù)從初值開始重新計(jì)數(shù)高允許計(jì)數(shù)

允許計(jì)數(shù)允許計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器最小值1122計(jì)數(shù)器最大值0000計(jì)數(shù)到0后狀態(tài)繼續(xù)減1計(jì)數(shù)繼續(xù)減1計(jì)數(shù)自動(dòng)裝初值后計(jì)數(shù)自動(dòng)裝初值后計(jì)數(shù)

方式0方式1方式2方式33.

8253應(yīng)用舉例●在使用8253芯片時(shí)，首先要對(duì)其進(jìn)行初始化編程。●初始化編程包括寫入控制字和寫入計(jì)數(shù)值兩個(gè)步驟。第二步，寫入計(jì)數(shù)初始值。計(jì)數(shù)初始值經(jīng)由各通道的端口地址寫入。第一步，寫入控制字。任一通道的控制字都要從8253的控制口地址寫入，控制哪個(gè)通道由控制字的D7D6位來決定。例8-7

設(shè)在8086系統(tǒng)中有一片8253，其端口地址分配是：通道0為120H，通道1為122H，通道2為124H，控制端口為126H。要求對(duì)其通道0進(jìn)行初始化，使其工作于方式0、二進(jìn)制計(jì)數(shù)、計(jì)數(shù)初始值為6688H。MOVAL，30HMOVDX，126HOUTDX，ALMOVAL，88HMOVDX，120HOUTDX，ALMOVAL，66HOUTDX，AL例8-8設(shè)8253的四個(gè)端口地址分別為0E0H、0E2H、0E4H、0E6H，今要讀取通道0的16位計(jì)數(shù)值，其程序如下：MOVAL，00HOUT0E6H，ALINAL，0E0HMOVAH，ALINAL，0E0HXCHGAL，AH例8-9

某數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，有一8255A芯片，其端口A、B、C和控制口地址分別為0C0H、0C2H、0C4H和0C6H，其中A口作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的輸入口。又有一頻率為2MHz的時(shí)鐘信號(hào)源。今要求以2秒為周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，欲使用一片8253實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定時(shí)，其主要接線如圖，設(shè)8253的四個(gè)端口地址為0E0H，0E2H，0E4H，0E6H。MOVAL，98HOUT0C6H，ALMOVAL，54HOUT0E6H，ALMOVAL，80OUT0E2H，ALMOVAL，36HOUT0E6H，ALMOVAL，50HOUT0E0H，ALMOVAL，0C3HOUT0E0H，AL模擬通道接口8.5.1概述●模擬量輸入/輸出通道，是生產(chǎn)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)與控制對(duì)象之間的一種典型接口方式。8.5被控對(duì)象微型計(jì)算機(jī)傳