《微机接口技术》PPT课件.ppt

第六章 微机接口技术,6.1 可编程并行接口芯片8255A,并行通信就是把一个字符的各位同时用几根线进行传输。传输速度快，信息率高。电缆要多，随着传输距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题，所以，并行通信用在传输速率要求较高，而传输距离较短的场合。,一8255A基本功能概述,Intel 8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。,二8255A内部结构和引脚,1 内部结构,8255A由以下几部分组成： 1）三个数据端口A，B，C 这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。 A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。 B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。 C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O口。也是仅对输出数据进行锁存。,2）A组和B组的控制电路 这两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。 A组控制电路用来控制A口及C口的高4位； B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。,3）数据总线缓冲器 8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。 4）读/写控制逻辑 读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号及系统读信号、写信号、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。,28255A引脚功能,1）面向CPU的引脚信号及功能 D0-D7：8位，双向，三态数据线，系统数据总线相连； RESET：复位信号，高电平有效，输入，清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式； CS：片选，输入，用来决定芯片是否被选中； RD：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU； WR：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A； A1，A0：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。8255A内部共有4个端口：A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。,2）面向外设的引脚信号及功能 PA0PA7：A组数据信号，用来连接外设； PB0PB7：B组数据信号，用来连接外设； PC0PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。,3、 8255A的控制字,8255A的控制字涉及到两个内容： 写控制字设置工作方式等信息， 使C口的指定位置位/复位的功能。 注：均写入控制端口,1)、 方式选择控制字,控制字要写入8255A的控制口，写入控制字之后，8255A才能按指定的工作方式工作。 例1 某系统要求使用8255A的A口方式0输入，B口方式0输出，C口高4位方式0输出，C口低4位方式0输入。 则控制字为： 10010001 即91H 初始化程序为： MOV AL， 91H OUT CTRL_PORT，AL,2、 C端口的置位/复位功能,只有C口才有，它是通过向控制口写入按指定位置位/复位的控制字来实现的。C口的这个功能可用于设置方式1的中断允许，可以设置外设的启/停等。,例如A口方式2 要求发两个中断允许，即PC4和PC6均需置位。B口方式1要求使PC2置位来开放中断。初始化程序可补充完整如下。 MOV AL，0C4H OUT CTRL_PORT，AL ；设置工作方式 MOV AL，09H OUT CTRL_PORT，AL；PC4置位，A口输入允许中断 MOV AL，ODH OUT CTRL_PORT，AL；PC6置位，A口输出允许中断 MOV AL， 05H OUT CTRL_PORT，AL；PC2置位；B口输出允许中断,工作方式,方式0：基本输入输出方式 适用于无条件传送和查询方式的接口电路 方式1：选通输入输出方式 适用于查询和中断方式的接口电路 方式2：双向选通传送方式 适用于与双向传送数据的外设 适用于查询和中断方式的接口电路,1方式0： 为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。 方式0的应用场合有两种：一种是同步传送；一种是查询传送。,读写数据端口,初始化编程后： 当数据端口作为输入接口时，执行输入IN指令将从外部输入设备得到外设数据 当数据端口作为输出接口时，执行输出OUT指令将把CPU的数据送给外部输出设备 8255A具有锁存输出数据的能力 对输出方式的端口同样可以输入 不是读取外设数据 读取的是上次CPU给外设的数据,利用8255A输入和输出能力，可实现按位输出控制 开关和LED。 MOV DX,025BH ; MOV AL,90H OUT DX,AL KK:MOV DX,0258H ; IN AL,DX ;读出A端口原输出内容 MOV DX,0259H ;B端口假设为0259H OUT DX,AL；输出新的内容 JMP KK,2方式1,方式1是一种选通I/O方式，A口和B口仍作为两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。,1）输入,STB（PC4）选通信号，低电平有效 由外设提供的输入信号，当其有效时，将输入设备送来的数据锁存至8255A的输入锁存器 IBF（PC5）输入缓冲器满信号，高电平有效 8255A输出的联络信号。当其有效时，表示数据已锁存在输入锁存器 INTR（PC3）中断请求信号，高电平有效 8255A输出的信号，可用于向CPU提出中断请求，要求CPU读取外设数据 INTE中断允许。对A口来讲，由PC6的置位来实现，对B口仍是由PC2的置位来实现。,方式1输入时序,方式1中断控制,8255A的中断由中断允许触发器INTE控制 置位允许中断，复位禁止中断 对INTE的操作通过写入端口C的对应位实现，INTE触发器对应端口C的位是作应答联络信号的输入信号的哪一位，只要对那一位置位/复位就可以控制INTE触发器 选通输入方式下 端口A的INTEA对应PC4 端口B的INTEB对应PC2,2） 输出,C口的PC3、PC6、PC7用作A口的应答联络线，PC0-PC2则作用B口的应答联络线，PC4PC5则可作为方式0使用。 OBF ：输出缓冲器满。当CPU已将要输出的数据送入8255A时有效，用来通知外设可以从8255A取数。 ACK ：响应信号。作为对的响应信号，表示外设已将数据从8255A的输出缓冲器中取走。 INTR ：中断请求信号。INTR置位的条件是ACK为高且OBF为高且INTE为高。 INTE ：中断允许。对A口来讲，由PC6的置位来实现，对B口仍是由PC2的置位来实现。,方式1输出时序,方式2双向方式,方式2将方式1的选通输入输出功能组合成一个双向数据端口，可以发送数据和接收数据 只有端口A可以工作于方式2，需要利用端口C的5个信号线，其作用与方式1相同 方式2的数据输入过程与方式1的输入方式一样 方式2的数据输出过程与方式1的输出方式有一点不同：数据输出时8255A不是在OBF有效时向外设输出数据，而是在外设提供响应信号ACK时才送出数据,五8255A的编程及应用,作为通用的并行接口电路芯片，825A具有广泛的应用 应用在IBM PC/XT微机上 应用于打印机接口电路 连接简易键盘 驱动LED数码管,1打印机接口应用举例,例3 利用8255A的A口方式0与微型打印机相连，将内存缓冲区BUFF中的字符打印输出。试完成相应的软硬件设计。（CPU为8088） 首先我们分析一下打印机的工作。微型打印机和主机之间的接口采用并行接口。,它的工作流程是：主机将要打印的数据送上数据线，然后发选通信号。打印机将数据读入，同时使BUSY线为高，通知主机停止送数。这时，打印机内部对读入的数据进行处理。处理完以后使ACK有效，同时使BUSY失效，通知主机可以发下一个数据。,8255A的控制字为：10001000 即88H A口方式0，输出；C口高位方式0输入，低位方式0输出 PC0置位: 00000001 即 01H PC0复位： 00000000 即 00H 8255A的4个口地址分别为：00H，01H，02H，03H。,主机把数据送给引脚DATA0DATA7 同时送出数据选通信号STROBE 打印机在BUSY信号线上发出忙信号 打印机处理好输入的数据时 撤消忙信号 同时又送出一个响应信号ACK,MOV AL,88H;方式控制字：88H OUT 03H,AL ;A端口方式0输出，C端口上输出、下输入 PRINTC PROC PUSH AX PRN: IN AL,02H ;读取端口C,查询打印机状态 AND AL,80H ;PC7BUSY0？ JNZ PRN ;PC71，打印机忙，则循环等待 MOV AL,AH ;PC70，打印机不忙，则输出数据 OUT 00H,AL ;将打印数据从端口A输出,MOV AL,00H ;置STROBE0 OUT 02H,AL;从PC0送出控制低脉冲 NOP ;产生一定宽度的低电平 NOP MOV AL,01H ;置STROBE =1 OUT 02H,AL;最终，STROBE产生低脉冲信号 POP AX RET PRINTC ENDP,例4 将上例中8255A的工作方式改为方式1，采用中断方式将BUFF开始的缓冲区中的100个字符从打印机输出。（假设打印机接口仍采用Centronics标准） 分析：仍用PC0作为打印机的选通，打印机的作为8255A的A口，8255A的中断请求信号（PC3）接至系统中断控制器8259A的IR3，其它硬件连线同上例，,8255A的控制字为：1010XXX0 PC6置位: 00001101 即 0DH ，允许8255A的A口输出中断 由硬件连线可以分析出，8255A的4个口地址分别为：00H，01H，02H，03H。 假设8259A初始化时送ICW2为08H，则8255A A口的中断类型码是0BH，此中断类型码对应的中断向量应放到中断向量表从2CH开始的4个单元中。 主程序：,MAIN：MOV AL ，0A0H OUT 03H ，AL ； 写控制字 MOV AX ，1000H ；功能号AH=25H的21H调用 MOV DS ，AX ； 设置中断向量： MOV DX ，2000H ； DS：DX=中断向量 MOV AL ，0BH ； AL：中断类型号 MOV AH ，25H INT 21H MOV AL ，0DH OUT 03H ，AL ；使PC6为1，允许8255A中断 STI ； 开中断,中断处理子程序： MOV AL ，DI ；送字符PA口 OUT 00H ，AL IRET,6.2 串行通信及总线标准,6.2.1 串行通信基本概念 一并行通信与串行通信 并行通信：是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送。特点：是传输速度快，适用于短距离通信。 串行通信：是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。 特点：是通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度慢,二串行通信方式 1异步通信（ASYNC）及其协议 异步通信以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。 通信协议（通信规程）：是通信双方约定的一些规则。 传送一个字符的信息格式：规定有起始位、数据位、奇偶校验位、停止位等, 起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符开始。 数据位：紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。 奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性。 停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。 空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有数据传送。,波特率：是衡量数据传送速率的指标。表示每秒钟传送的二进制位数。例如数据传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位，则其传送的波特率为101201200字符/秒1200波特。,2同步串行(SYNC)通信及其规程,同步通信以一个帧为传输单位，每个帧中包含有多个字符。在通信过程中，每个字符间的时间间隔是相等的，而且每个字符中各相邻位代码间的时间间隔也是固定的。同步通信的数据格式如图所示,同步通信的规程有以下两种： 面向比特(bit)型规程：以二进制位作为信息单位。现代计算机网络大多采用此类规程。最典型的是HDLC(高级数据链路控制)通信规程。 面向字符型规程：以字符作为信息单位。字符是EBCD码或ASCII码。最典型的是IBM公司的二进制同步控制规程(BSC规程)。在这种控制规程下，发送端与接收端采用交互应答式进行通信。,3串行通信连接方式,根据数据传送方向的不同有以下三种方式,4调制和解调MODEM,1）基带传输方式 传输线路上直接传输不加调制的二进制信号，如图所示。它要求传送线的频带较宽，传输的数字信号是矩形波。 基带传输方式仅适宜于近距离和速度较低的通信,2）频带传输方式,传输经过调制的模拟信号 在长距离通信时，发送方要用调制器把数字信号转换成模拟信号，接收方则用解调器将接收到的模拟信号再转换成数字信号，这就是信号的调制解调。 实现调制和解调任务的装置称为调制解调器(MODEM)。采用频带传输时，通信双方各接一个调制解调器，将数字信号寄载在模拟信号(载波)上加以传输。因此，这种传输方式也称为载波传输方式。这时的通信线路可以是电话交换网，也可以是专用线。,5 串行通信的校验方法,奇偶校验 方阵校验 循环冗余校验CRC,6.2.2 串行接口标准,串行接口标准：指的是计算机或终端(数据终端设备DTE)的串行接口电路与调制解调器MODEM等(数据通信设备DCE)之间的连接标准。 1RS-232C标准 RS-232C是一种标准接口，D型插座，采用25芯引脚或9芯引脚的连接器，,1）引脚定义,RS-232C标准规定接口有25根连线。只有以下9个信号经常使用. 引脚和功能分别如下： TXD（第2脚）：发送数据线，输出。发送数据到MODEM。 RXD（第3脚）：接收数据线，输入。接收数据到计算机或终端。 RTS（第4脚）：请求发送，输出。计算机通过此引脚通知MODEM，要求发送数据。 CTS（第5脚）：允许发送，输入。发出作为对的回答，计算机才可以进行发送数据。, DSR（第6脚）：数据装置就绪(即MODEM准备好)，输入。表示调制解调器可以使用，该信号有时直接接到电源上，这样当设备连通时即有