微机原理11.ppt

1 第11章并行I O接口技术 11 1并行接口概述11 2可编程并行接口芯片8255A11 3并行接口标准 2 11 1并行接口概述 并行通信就是把一个字符的各数位用几条数据线同时进行传输 与串行通信相比 并行通信的信息传输速度快 但并行通信比串行通信所用电缆多 随着距离的增加 电缆的开销会成为突出的问题 所以 并行通信总是用在数据传输率要求较高 而传输距离较短的场合 3 并行接口就是实现并行通信的接口电路 并行接口在多根数据线上 以字节 字为单位与I O设备交换数据 并行接口可以只作为输出接口 也可以只作为输入接口 还可以把它设计成既作为输入接口又作为输出接口 计算机内部数据是并行传送的 不需要固定格式 协议 因此并行接口电路相对简单 相比之下 串行接口电路由于要进行串并行转换因而比较复杂 可以采用两类芯片设计并行接口电路 普通的锁存器 缓冲器可编程并行接口芯片 如8255 11 1并行接口概述 4 并行接口连接外设的示意图 11 1并行接口概述 5 8位三态缓冲器74LS244 由G1和G2控制选通 74LS244 5V 10Kx8 G1G2 数据总线 CS RD 并行接口设计实例 开关状态输入接口电路 11 1并行接口概述 6 8位三态锁存器74LS373 由LE控制锁存 OE控制选通 5V 74LS373 300 x8 LEOE 数据总线 CS WR 并行接口设计实例 发光二极管输出接口电路 11 1并行接口概述 7 11 2可编程并行接口芯片8255A 8255A是一种可编程的外部接口芯片 可通过软件来设置芯片的工作方式 用8255A连接外部设备时 通常不需要附加外部电路 给使用带来很大的方便 IBMPC就是采用8255A与键盘 扬声器等其他外设进行接口 在目前的主板中 功能已经集成在芯片组中 但使用和编程与8255A完全一致 8 8255A的内部结构和外部引脚 9 8255A的内部结构和外部引脚 40PIN DIP封装 芯片体积较大 10 8255A的内部结构和外部引脚 8255A内部有3个数据端口和1个控制端口 共4个端口 由端口选择信号A1 A0选择 控制口 1 1 C口 0 1 B口 1 0 A口 0 0 选中端口 A0 A1 在PC机中 8255A的四个端口地址为60H 63H 11 8255A可通过指令在控制端口中设置控制字来决定它的工作方式 其控制字可分为两类 方式选择控制字它可使8255A的3个数据端口工作在不同的工作方式 方式选择控制字总是将3个数据端口分为两组来决定工作方式 即端口A和端口C的高4位为1组 端口B和端口C的低4位为1组 端口C按位置0 置1控制字它可使端口C中的任何一位进行置位或复位 这两类控制字通过控制端口的最高位即D7位为0或1来区别 方式选择控制字的最高位为1 而端口C置1 置0的控制字最高位为0 8255A的控制字 12 8255A的控制字 方式选择控制字 13 注意 C口控制字虽然是对端口C操作 但应写入到控制口地址 而不是写入到C数据口 8255A的控制字 端口C按位置0 置1控制字 14 例1 设A B C数据口地址分别位60H 61H 62H 控制口端口地址63H A口方式0 输出 B口方式0 输入 C口高4位输出 C口低4位输入MOVAL 10000011BOUT63H AL 8255A的控制字 例2 PC7置1 PC3置0MOVDX 63HMOVAL 0000 1111B PC7置1OUTDX ALMOVAL 0000 0110B PC3置0OUTDX AL 15 1 工作方式0 基本型输入 输出方式A口 B口 上C口 下C口都可以独立设置作为输入或输出使用 适合用于无条件或程序查询方式I O传送 2 工作方式1 选通型 应答型 输入 输出方式A口 B口可以分别作为数据口工作在方式1 需要使用C口中特定的引脚作为选通和应答使用 适合用于中断式传送和程序查询方式I O传送 3 工作方式2 双向数据传送方式只有A口可以工作在方式2 相当于是A口工作在方式1的输入和输出的叠加 8255A的工作方式 16 工作方式0 8255A的工作方式 8255作为打印机接口 工作于方式0 打印机正在处理一个字符时 打印机忙信号BUSY 1 否则 BUSY 0 向打印机送数前 应先查询打印机状态 当BUSY 0时 可以向打印机送数 当STB有效 负脉冲 时 把数据线的数据送入打印机内 17 MOVAL 81H A口输出 上C口输出 下C口输入OUT0D3H ALMOVAL 0DH PC6置1 0DH 0000 1101OUT0D3H ALINAL 0D2H 读PC口ANDAL 04D 打印机忙否 PC2 BUSY JNZLPST PC2 1 打印机忙 等待MOVAL CLOUT0D0H AL CL中的字符送PA口MOVAL 0CHOUT0D3H AL 置PC6 0 即STB 0 00001100 0CHINCALOUT0D3H AL 置PC6 1 即STB 1 00001101 0DH 设A B C口和控制口的端口地址为0D0H 0D3H 工作方式0 8255作为打印机接口 工作于方式0 LPST 18 外设响应信号表示外设已经接收到数据 输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据 中断请求信号请求CPU再次输出数据 方式1 输出 以A口为例 工作方式1 8255A的工作方式 中断允许寄存器 受PC6的置0 置1命令字控制 19 方式1的输出时序 工作方式1 8255A的工作方式 20 数据选通信号表示外设已经准备好数据 输入缓冲器满信号表示A口已经接收数据 中断请求信号请求CPU接收数据 PC4 PC5 PC3 PA7 PA0 INTEA IBFA INTRA STBA 方式1 输入 以A口为例 工作方式1 8255A的工作方式 中断允许寄存器 受PC4的置0 置1命令字控制 21 方式1的输入时序 工作方式1 8255A的工作方式 22 工作方式1 8255A的工作方式 23 工作方式1 8255A的工作方式 8255作为中断方式打印机接口 24 主程序 MAIN MOVAL 0A0H 方式选择控制字OUT0C3H ALMOVAL 01H OUT0C3H ALCLI 替换中断向量前关中断MOVAH 25H 替换中断向量的典型方式MOVAL 0BH IR3的类型码为0BHMOVDX OFFSETROUTINTRPUSHDSMOVAX SEGROUTINTRMOVDS AXINT21HPOPDSMOVAL 0DH PA方式1输出 置PC6 1的操作 OUT0C3H AL 使8255允许中断 INTEA 1 STI CPU开中断 假设 A口地址0C0HB口地址0C1HC口地址0C2H控制口0C3H 8255作为中断方式打印机接口 25 8255作为中断方式打印机接口 中断处理程序ROUTINTR MOVAL DI DI为打印字符缓冲区地址OUT0C0H ALMOVAL 00H 置PC0 0OUT0C3H ALINCAL 置PC0 1OUT0C3H AL IRET 26 相当于是A口工作在方式1的输入和输出的叠加 用PC6设置INTE1 用PC4设置INTE2 输入和输出中断通过或门输出INTR信号 工作方式2 8255A的工作方式 27 8255A在PC机中的应用 PC XT机中有一片8255A 用作键盘输入的并行接口 同时提供扬声器发声控制信号 端口地址是60H 63H 正常工作时A B C三个口都是方式0 其中A口 C口输入 B口输出 工作方式控制字是 99H 28 8255A PB1PB0 驱动电路 扬声器 GATE2 CLK2 时钟信号 与门 8253的2 通道 PA7 PA0 PB7PB6 键盘扫描码 输出0 使A口接收到的是键盘数据 输出1 给键盘送时钟信号 8255A在PC机中的应用 29 11 3并行接口标准 IEEE1284是目前PC机的并行接口标准 与原有的并行外设接口标准 如打印机 保持向后兼容 IEEE1284标准定义了五种数据传输模式 兼容模式半字节模式字节模式EPP模式ECP模式每种方式的数据传输可以是正向方式 PC 外设 反向方式 外设 PC 或者是双向方式 30 兼容模式 SPP 兼容模式即标准并行端口 SPP StandardParallelPort 也称为Centronics模式 Centronics模式的数据传输是正向方式 主要用来向打印机传输数据 Centronics并行接口标准共有36个引脚信号 在系统连接时 打印机一端是36芯D型插座 主机一端是25芯D型插座 31 信号定义 兼容模式 SPP 32 PC机一般有1 3个并行口 每个并行口占用3个I O端口地址 分别对应数据寄存器 状态寄存器和控制寄存器 端口的基地址可以从0000 0408 040D获得 一般情况下 并行口数据状态控制LPT1378H379H37AHLPT2278H279H27AH 兼容模式 SPP 33 数据端口 基地址 0 与数据线相对应 状态端口 基地址 1 nError nFaultSelectPaperEnd PaperOutnAckBusy 与连接器上信号反相 兼容模式 SPP 34 控制端口 基地址 2 nStrobenAutoLinefeednInitializenSelectPrinter允许中断 与连接器上信号反相没有在连接器上体现 兼容模式 SPP 35 Centronics接口时序如下 兼容模式 SPP 36 例 通过LPT1在打印机上打印一个字符 CHECK MOVDX 379HINAL DXANDAL 80HJZCHECKMOVAL BX MOVDX 378HOUTDX ALMOVAL 00001101BMOVDX 37AHOUTDX ALMOVAL 00001100BOUTDX AL 检查打印机是否忙 打印字符 输出选通脉冲 兼容模式 SPP 37 半字节模式 NibbleMode 利用标准并行端口进行从外设 PC的反向数据传输 使用状态线路每次传输4位数据PC机标准并行端口有5条从外设 PC的状态线 因此可以将一个字节分成两个半字节分别传送到PC机优点 所有PC机并行口都可以用这种方式缺点 速度受限制 38 CONTROLEQU37AHSTATUSEQU379HMOVDX CONTROLMOVAL 1 选择低4位OUTDX ALMOVDX STATUSINAL DXANDAL 0F0HMOVCL 4 SHRAL CLMOVBL ALMOVDX CONTROLMOVAL 0 选择高4位OUTDX ALMOVDX STATUSINAL DXANDAL F0HORAL BLXORAL 88H 半字节模式 NibbleMode 多路复用器74LS145 39 字节模式 ByteMode IBM在PS 2微机中采用的从外设 PC的反向数据传输方式 40 EPP模式 EPP EnhancedParallelPort 增强型并行端口为双向数据传输方式 主要用于非打印机类外设 如CD ROM 硬盘驱动器 磁带机等技术特点 8位数据双向通讯硬件握手时序 有严格的时序要求支持硬件中断与ISA接口的速度相当 通讯速度 1M 1 5MB S 41 EPP模式 引脚定义 42 EPP模式 端口寄存器 43 EPP模式 EPP提供四种类型的数据传输周期 写数据周期读数据周期写地址周期读地址周期数据周期用于主机和外设传输数据 地址周期可用于传输地址 指令和控制信息 44 EPP模式 计算机写指令与EPP写周期时序的对应关系MOVDX 37CHOUTDX AL 45 EPP模式 计算机读指