教育学心理学复习详细大纲课件

第7章输入输出接口 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 2 第7章输入输出接口 主要内容 7 1I O接口基础和传送方式7 2中断及中断方式7 3定时器 计数器 8253 8254 7 4并行口8255A7 5A D和D A转换 学时分配 18学时 第四节并行接口8255A 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 4 7 4并行口8255A 主要内容 7 4 18255A的内部结构7 4 28255A的引脚信号和功能7 4 38255A的控制字和工作方式7 4 48255A与系统总线的连接7 4 5键盘及其接口7 4 6LED数码管及其接口 学时分配 8学时 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 5 8255A是具有多种功能的可编程并行接口电路芯片 由于它是可编程的 可以通过程序来设置芯片的工作方式 通用性强 使用灵活 可为多种不同CPU与外设之间提供并行输入 输出通道 典型并行接口8255A 7 4 18255A的内部结构 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 7 8255A是具有多种功能的可编程并行接口电路芯片其内部最基本的接口部件是 三态缓冲器锁存器 7 4 18255A的内部结构 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 8 此外 还包括与CPU的联络电路及与外设的联络电路 状态寄存器控制寄存器端口译码电路控制电路 如读写控制 中断控制 7 4 18255A的内部结构 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 9 8255有3个8位的数据端口 A B C 共24个I O引脚 各端口共有3种输入输出工作方式基本输入 输出 A B C口 选通输入或选通输出 A B口 双向选通 A口 7 4 18255A的内部结构 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 10 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 11 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 12 端口A PA0 PA7 A组控制 常作数据端口使用 功能最强大端口B PB0 PB7 B组控制 常作数据端口使用端口C PC4 PC7 APC0 PC3 B组控制 可作数据 状态或控制端口使用可拆分成两个4位端口分别输入或输出每位可独立进行输出控制 位控制 使用最灵活 较难掌握 1 并行数据端口A B C 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 13 2 A组控制和B组控制 两组控制电路接收信息 一方面接收来自芯片内部总线上的控制字 一方面接收来自读 写控制逻辑电路的读 写命令 由此决定两组端口的工作方式和读 写操作 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 14 2 A组控制和B组控制 A组控制电路 控制端口A与端口C的高4位 PC7 PC4 的工作方式和读 写操作B组控制电路 控制端口B与端口C的低4位 PC3 PC0 的工作方式和读 写操作 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 15 数据总线缓冲器 内部控制线 内部数据线 D0 D7 A组控制 A组端口C上部 B组控制 B组端口B B组端口C下部 读写控制逻辑 PC0 PC3CL口 PB0 PB7B口 PC4 PC7CH口 PA0 PA7A口 RD WRA0A1 CSRESET A组端口A 2 A组控制和B组控制 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 16 3 数据总线缓冲器 8255A包含一个双向的8位数据缓冲存储器 既可以输入 又可以输出数据 CPU执行输出指令时 可将控制字或数据通过该缓冲器传送给8255ACPU执行输入指令时 8255A通过该缓冲器将状态信息或数据传送给CPU 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 17 4 读 写控制逻辑电路 读 写控制逻辑负责管理整个8255A的数据传输方向及传输过程 接收CS和来自系统地址总线A1 A0的信号控制总线RESET RD WR等信号将信号组合后 得到对A组控制部件和B组控制部件的控制命令后 并发出命令后来完成传输 7 4 28255A的引脚信号和功能 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 19 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 20 1 与外设相连接的引脚信号 PA0 PA7 8255A端口A的数据信号引线PB0 PB7 8255A端口B的数据信号引线PC0 PC7 8255A端口C的数据信号引线 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 21 2 与CPU相连接的引脚信号 RESET 高电平有效时 清除8255A所有控制字寄存器内容 并将各端口置为输入方式 D0 D7 8255A的数据线RD 读出信号 CPU从8255A读数据WR 写入信号 将控制字或数据写入8255ACS 芯片选择信号 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 22 A0 A1 端口选择信号 一片8255A内部有3个数据端口和1个控制端口 其占用4个端口地址 2 与CPU相连接的引脚信号 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 23 若片选如图所示 则控制字端口地址为63HC端口地址为62HB端口地址为61HA端口地址为60H 00000000011000XX 2 与CPU相连接的引脚信号 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 24 8255A与8088系统的连接示意图 D0 D7 WR RD A1 A0 CS DB IOW IOR A1 A0 译码器 8255A A口 B口 C口 D0 D7 外设 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 25 8255A的读写操作控制 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 26 8255A的读写操作控制 7 4 38255A控制字和工作方式 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 28 一 8255A的控制字 控制字分类 8255A控制字有两类 方式选择控制字 控制8255A芯片各端口输入 输出方式的方式选择控制字 它可以使8255A的3个输入 输出口工作在不同方式 端口C置1 置0控制字 可以通过指令使端口C中的任何一位单独进行置位或复位 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 29 方式选择控制字 确定3个端口的工作方式端口C置1 置0控制字 确定C口某一位的初始状态 一 8255A的控制字 控制字分类 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 30 8255A方式选择控制字定义 一 8255A的控制字 方式选择控制字 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 31 例 某系统要求使用8255A A口工作于方式1作输入 B口工作于方式0作输出 C口上半部输入 下半部输出 8255端口地址为60H 63H 控制字为 10111000B 0B8H初始化程序为 MOVAL 0B8HOUT63H AL 一 8255A的控制字 方式选择控制字 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 32 一 8255A的控制字 端口C置1 置0控制字 端口C置1 置0控制字 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 33 二 8255A的工作方式 方式0 基本输入输出方式 不带联络 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 带输入联络或输出联络 适用于查询和中断方式的接口电路方式2 双向选通方式 同时带输入联络和输出联络 适用于可双向传送数据的外设适用于查询和中断方式的接口电路 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 34 8255A有三种工作方式 方式0 基本输入输出方式方式1 选通输入输出方式方式2 双向传送方式 二 8255A的工作方式 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 35 端口A可工作于方式0 方式1 方式2三种方式 端口B可工作于方式0 方式1两种方式 端口C可工作于方式0 当端口A B工作于方式1或2时 分成高4位和低4位 用来传送控制信息 二 8255A的工作方式 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 36 方式0 相当于三个独立的8位简单接口各端口既可设置为输入口 也可设置为输出口 但不能同时实现输入及输出C端口可以是一个8位的简单接口 也可以分为两个独立的4位端口常用于连接简单外设 适于无条件或查询方式 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 37 方式0的应用 常使A端口和B端口作为8位数据的输入或输出口 使C口的某些位作状态输入 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 38 方式0的输入时序 数据来自外设 外设提供数据 输入端口 D0 D7 RD CS A1A0 请体会这里8255A的数据缓冲作用 数据 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 39 方式0的输出时序 数据来自CPU WR CPU数据 数据 输出端口 D0 D7 CS A1A0 8255A对CPU输出的数据进行锁存 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 40 方式1 利用一组选通控制信号控制A端口和B端口的数据输入输出A口 B口作输入或输出口 C口的部分位用作选通控制信号A口 B口在作为输入和输出时的选通信号不同 输入 输出 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 41 方式1的应用 方式1主要用于中断控制方式下的输入输出C口的8位除用作选通信号外 其余位可工作于方式0下 作为输入或输出口 方式1输入引脚 端口A PC4 PC5 PC3 PA7 PA0 INTEA IBFA INTRA STBA 中断允许触发器 输入缓冲器满信号表示A口已经接收数据 数据选通信号表示外设已经准备好数据 中断请求信号请求CPU接收数据 外设数据 征用C口3引脚和1个控制位 方式1输入引脚 端口B PC2 PC1 PC0 PB7 PB0 INTEB IBFB INTRB STBB 中断允许触发器 输入缓冲器满信号表示B口已经接收数据 数据选通信号表示外设已经准备好数据 中断请求信号请求CPU接收数据 外设数据 征用C口3引脚和1个控制位 方式1输入联络信号 STB 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 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 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 方式1输入时序 外设数据 INTR IBF 数据 输入端口 D0 D7 STB RD STB和IBF是外设和8255A间的一对应答联络信号 为的是可靠地输入数据 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 方式1输出引脚 端口A PC6 PC7 PC3 PA7 PA0 INTEA OBFA INTRA ACKA 输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据 外设响应信号表示外设已经接收到数据 中断请求信号请求CPU再次输出数据 征用C口3引脚和1个控制位 中断允许触发器通过位控PC6设置INTEA 输出数据 方式1输出引脚 端口B PC2 PC1 PC0 PB7 PB0 INTEB OBFB INTRB ACKB 输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据 外设响应信号表示外设已经接收到数据 中断请求信号请求CPU再次输出数据 征用C口3引脚和1个控制位 中断允许触发器通过位控PC2设置INTEB 输出数据 方式1输出联络信号 OBF 输出缓冲器满信号 低电平有效8255A输出给外设的一个控制信号 当其有效时 表示CPU已将输出数据锁存在8255A指定的端口 外设可以来取 ACK 响应信号 低电平有效外设提供的响应信号 通知8255A其端口数据已被外设接收INTR 中断请求信号 高有效当输出设备已接受数据后 8255A输出此信号向CPU提出中断请求 要求CPU继续提供数据 端口A的INTEA对应PC6 端口B的INTEB对应PC2 方式1输出时序 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 51 方式2 双向输入输出方式 可以既作为输入口 又作为输出口只有A端口可工作在方式2下 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 52 方式2的应用 可使A端口作为双向端口所有用于中断控制方式当A口工作于方式2时 B口可工作于方式1 此时C口的所有位都用作选通控制信号的输入输出 也可工作于方式0 此时C口的剩余位也可工作于方式0 方式2双向选通方式 方式2将方式1的选通输入与选通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有效时才送出数据 方式2双向选通引脚 PC6 PC7 PC3 PA7 PA0 INTE1 OBFA INTRA ACKA PC4 PC5 IBFA STBA INTE2 数据 输入中断和输出中断通过或门输出INTRA信号 征用C口5引脚和2个控制位 中断允许触发器 控制中断输出 通过位控PC6设置INTE1 中断允许触发器 控制中断输出 通过位控PC4设置INTE2 输入联络 输出联络 方式2双向选通时序 该例中 CPU先输出数据 再读取外设输入的数据 INTR 输出数据 输入数据 输入数据 PA0 PA7 D0 D7 IBF WR OBF ACK STB RD 输出数据 7 4 48255A与系统总线的连接 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 57 8255A与系统总线的连接 8255A与系统数据总线的连接8255A与系统地址总线的连接端口地址范围的确定线选法 部分译码法 全译码法其他控制信号的连接 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 58 三态门接口应用例 利用三态门作为输入接口 接口地址380H 接到地址范围为70000H 71FFFH的EEPROM芯片的READY BUSY端 当三态门输出高电平时 可向98C64A写入一个字节数据 输出低电平时则不能写入 试画芯片与系统的连接图 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 59 三态门接口应用例 D0 D7 A0 A12 WE OE READY BUSY A0 A12 MEMW MEMR 高位地址信号 D0 D7 D0 380H CE 译码 IOR A0 A12 译码 7 4 5键盘及其接口 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 61 7 4 5键盘及其接口 键盘是微机系统的标准输入设备编码键盘 按键时自动产生编码输出 比如PC键盘在按键与释放会自动向CPU送出16位的编码 非编码键盘 按键时不会自动产生编码输出 需要CPU主动去检查识别 在构成较为简单的嵌入式系统应用 以实现较为简单的数据输入 其结构可分为 简单按键 每个按键连接1根I O线矩阵式键盘 多根行及列I O线构成矩阵 按键跨接在交叉点上 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 62 7 4 5 1非编码键盘 线性键盘 线性键盘每个按键连接1个输入引脚读入0时反映键被按下读入1时反映健未被按下对I O引脚资源消耗大 5V 10K 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 63 矩阵式键盘每行连接一个I O引脚每列连接一个I O引脚在行列交叉点上跨接按键通过扫描识别按键 5V 10K 检测线输入 控制线输出 7 4 5 1非编码键盘 线性键盘 7 4 6LED数码管及其接口 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 65 7 4 6LED数码管及其接口 发光二极管LED是最简单的显示设备由8段LED组成的LED数码管LED数码管广泛用于单板微型机 微型机控制系统及数字化仪器中LED数码管可以显示内存地址和数据等 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 66 1 LED数码管的工作原理 主要部分是7段LED发光管各段顺时针排列 分别称为a b c d e f g dp 或h 即小数点 有时不用 通过7个发光段的不同组合可显示可显示0 9十个数码也可以显示A F 实现16进制数的显示 还可以显示个别特殊字符 如 P H等 a b c d e f g 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 67 LED数码管的结构 共阳极 共阳极 5V abcdefgh 共阴极 abcdefgh 共阴极 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 68 2 单个LED数码管的显示 8255A PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7 同相驱动电路 abcdefgh com 5V 对一般数字电路而言 其灌电流 输出低电平 的能力要大于拉电流 输出高电平 的能力 共阳数码管 送0点亮 送0点亮 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 69 3 多个LED数码管的显示 以动态扫描显示8个数码管为例硬件 使用两个8位的输出端口 其中 锁存输出七段码的端口 通过公用的段驱动电路来驱动多个数码管各段锁存输出位选通码的端口 每次只点亮一个数码管软件 用轮流点亮 扫描 的方法实现多位数码显示 扫描频率应控制在16次 秒以上 当扫描频率达50次 秒时 显示将无闪烁感 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 70 多个LED数码管的显示 8 锁存同相驱动 锁存反相驱动 七段码端口 位选通码端口 8 共阳数码管 控制 控制 数据 送0时点亮相应段 七段码 11111001B将显示数码 1 送1时选通相应数码管 选通码 00000001B将选中最左边的数码管 1 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 71 段控制端口电路 D0D1D2D3D4D5D6D7 阳极 位0 abcdefgh 位1 位2 段码D0 D7 段控制 锁存 同相驱动 segport IOW 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 72 LED数码管 h g f e d c b a 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 73 简单I O接口综合应用例 根据开关状态在7段数码管上显示数字或符号设输出接口的地址为F0H设输入接口地址为F1H当开关的状态分别为0000 1111时 在7段数码管上对应显示 0 F 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 74 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 75 复习题 四 7 41现欲从8255芯片PC口的PC0输出高电平 1 试问有哪几种办法实现此操作 7 428255A是什么芯片 一片8255占用几个口地址 它有几种工作方式 7 438255的功能作用是什么 它有哪些工作方式 7 44255有三种工作方式 在方式0输入方式时 三个端口均 有 无 锁存能力 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 76 复习题题解 四 7 41现欲从8255芯片PC口的PC0输出高电平 1 试问有哪几种办法实现此操作 两种方法 1 使用字节型输出方式 向PC口输出最低位为 1 的值 2 使用按位操作 将PC0置为 1 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 77 复习题题解 四 7 428255A是什么芯片 一片8255占用几个口地址 它有几种工作方式 8255A是通用可编程并行接口芯片 一片8255占用4个口地址 方式0 基本输入 输出方式方式1 选通输入 输出方式方式2 双向传输方式 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 78 复习题题解 四 7 438255的功能作用是什么 它有哪些工作方式 8255是可编程的并行接口芯片 设有三个8位的数据输入 输出端口 共有三种工作方式 方式0为基本的输入 输出方式 方式1为选通式输入 输出方式 方式2为双向数据传送方式 7 448255有三种工作方式 在方式0输入方式时 三个端口均无 有 无 锁存能力 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 79 复习题 四 7 45当8255的输入信号 CS 0 RD 0 WR 1且A1 A0 0时 此8255执行的操作是 7 46当8255的输入信号 CS 0 RD 1 WR 0且A1 A0 0时 此8255执行的操作是 7 478255芯片中的端口B可以有种工作方式 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 80 复习题题解 四 7 45当8255的输入信号 CS 0 RD 0 WR 1且A1 A0 0时 此8255执行的操作是将端口A的数据送到数据线 7 46当8255的输入信号 CS 0 RD 1 WR 0且A1 A0 0时 此8255执行的操作是接收CPU送来的端口A的数据 7 478255芯片中的端口B可以有2种工作方式 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 81 复习题 四 7 488255A的端口A可用程序设置为 三种工作方式 对C口还有一种特殊使用方式为 7 49一片8255芯片内含个8位I O端口 其中PA口有种工作方式 7 508255A的方式选择控制字应写入 2020年2月28日星期五 中北大学 微机原理及接口技术 82 复习题题解 四 7 488255A的端口A可用程序设置为基本输入输出方式 选通输入输出方式 双向方式三种工作方式 对C口还有一种特殊使用方式为按位置0置1 7 49一片8255芯片内含3个8位I O端口 其中PA口有3种工作方式 7 508255A的方式选择控制字应写入 控制口 2020年2月28日星