第八章+并行通信和串行通信.ppt

左旭坤 zxk78 1 微型计算机原理及其应用 第八章 并行通信和串行通信 皖西学院计算机系 左旭坤 zxk78 2 第八章 并行通信和串行通信 并行通信和串行通信并行接口可编程并行接口芯片8255A串行接口可编程串行接口芯片8251A 左旭坤 zxk78 3 第八章 并行通信和串行通信 并行通信和串行通信并行接口可编程并行接口芯片8255A串行接口可编程串行接口芯片8251A 左旭坤 zxk78 4 第八章 并行通信和串行通信 在计算机领域中有两种数据通信方式 串行通信和并行通信 并行通信 数据在多条并行1位宽的传输线上同时由源传送到目的 以1字节的数据为例 在并行传送中 1字节的数据通过8条并行传输线同时由源传送到目的 串行通信 数据在单条1位宽的传输线上 一位一位地按顺序分时传送 以1字节为例 在串行传送中 1字节的数据要通过一条传输线分8次由低位到高位按顺序一位一位地传送 左旭坤 zxk78 5 第八章 并行通信和串行通信 串行通信和并行通信比较距离 并行 近距离传送 通常小于30米 串行 远距离传送 几米 数千公里 速度 并行快得多 设备费用 对远距离通信而言 串行通信的费用显然会低得多 另一方面串行通信还可利用现有的电话网络来实现远程通信 降低了通信费用 左旭坤 zxk78 6 第八章 并行通信和串行通信 并行通信和串行通信并行接口可编程并行接口芯片8255A串行接口可编程串行接口芯片8251A 左旭坤 zxk78 7 实现并行通信的接口就是并行接口 并行接口可以设计为只用来作为输出接口 并行接口也可以设计为输入接口 并行接口还可以将它设计成既作为输入又作为输出的接口 有两种方法可以采用 一种方法是利用同一个接口中的两个通路 一个作为输入通路 一个作为输出通路 另一种方法是用一个双向通路 既作为输入又作为输出 第八章 并行通信和串行通信 左旭坤 zxk78 8 并行接口的结构图 接口芯片 第八章 并行通信和串行通信 左旭坤 zxk78 9 信号类型 1 CPU通道 接口电路和CPU相连的通道 2 输入通道 接口电路和输入设备相连的通道 3 输出通道 接口电路和输出设备相连的通道 每个通道都配有一定的控制线和状态线 寄存器 1 控制寄存器用来接收CPU的控制命令 2 状态寄存器的各个位提供各种状态信息供CPU查询 3 为了实现数据的输入和输出 并行接口中还必定有相应的输入缓冲寄存器和输出缓冲寄存器 第八章 并行通信和串行通信 左旭坤 zxk78 10 第八章 并行通信和串行通信 并行通信并行接口可编程并行接口芯片8255A串行接口可编程串行接口芯片8251A 左旭坤 zxk78 11 第八章 并行通信和串行通信 概述Intel8255A是一种通用的可编程序并行I O接口芯片 又称 可编程外设接口芯片 是为Intel8080 8085系列微处理据设计的 也可用于其它系列的微机系统 可由程序来改变其功能 通用性强 使用灵活 通过8255A CPU可直接同外设相连接 是应用最广的并行I O接口芯片 含3个独立的8位并行输入 输出端口 各端口均具有数据的控制和锁存能力 可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向 入 出 双向 左旭坤 zxk78 12 第八章 并行通信和串行通信 去CPU 去外设 8255A的内部结构 左旭坤 zxk78 13 第八章 并行通信和串行通信 8255A的内部结构数据总线缓冲器 三态8位双向缓冲器 与系统数据总线连接的缓冲部件 传送数据 控制字 状态字的通道 3个8位数据端口 PA PB PC 通常PA口与PB口用作输入输出的数据端口 PC口用作数据传输或提供联络线的端口 PC口也可以分成两个4位的端口 其中PC7 PC4同端口A配合使用 PC3 PC0同端口B配合使用 A组 B组控制电路 这两组控制电路根据CPU发出的方式选择控制字来控制8255A的工作方式 每个控制组都接收来自读写控制逻辑的的 控制命令字 并向与其相连的端口发出适当的控制信号 A组控制电路控制PA口和PC口高4位 B组控制电路控制PB口和PC口低4位 读 写控制逻辑 用来管理数据 控制字和状态字的传送 接收系统总线发来的有关信号 并向A B两组控制部件发送命令 左旭坤 zxk78 14 第八章 并行通信和串行通信 8255A的引脚功能DIP封装 共40个引脚 1 连接系统总线的主要引脚D0 D7 数据线 双向 连CPU数据总线 RESET 复位输入 接系统总线的RESET CS 片选控制输入 接译码器 RD 读命令输入 接CPU的RD或IOR WR 写命令输入 接CPU的WR或IOW A0 A1 片内端口地址输入 可选4个片内端口 左旭坤 zxk78 15 第八章 并行通信和串行通信 8255A的引脚功能A1 A0端口选择情况 见右表由CS A1 A0 RD WR引脚的不同组合 实现各种不同的功能 见下表 左旭坤 zxk78 16 第八章 并行通信和串行通信 8255A的引脚功能2 连接外设端的引脚PA0 PA7 A口外设数据线 接外设 PB0 PB7 B口外设数据线 接外设 PC0 PC7 C口外设数据线或联络线 接外设 左旭坤 zxk78 17 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式方式0 基本输入 输出方式 A B C口 方式1 选通工作方式 A B口 方式2 双向选通传送方式 仅A口 某端口工作于哪一种方式 可通过软件编程来指定 即向8255写入方式控制字来决定其工作方式 左旭坤 zxk78 18 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式0 基本输入 输出方式 特点 8255A相当于三个独立的8位数据口 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端口即可以是一个8位的简单接口 也可以分为两个独立的4位端口 设置为输出口时有锁存能力 设置为输入口时无锁存能力 适用于 无条件输入输出方式 查询输入输出方式 把A B口作为8位数据的输入或输出口 C口的高 低4位分别定义为A B口的控制位和状态位 左旭坤 zxk78 19 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式0 基本输入 输出方式 INAL 8255端口地址 读操作 外设将数据送到8255输入缓冲器中 CPU给出有效的8255地址 CPU发读命令 将8255A输入缓冲器中数据读入CPU的AL寄存器中 左旭坤 zxk78 20 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式0 基本输入 输出方式 OUT8255端口地址 AL 写操作 CPU给出有效的8255地址 CPU发写命令 将CPU的AL寄存器中数据写入8255A输出锁存器中 左旭坤 zxk78 21 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式1 选通工作方式 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 特点 A B口作输入或输出口 C口分为两部分 其部分位 6位 固定用作A口 B口的选通控制信号 C口的剩余位仍可作数据位使用 A口 B口在作为输入和输出时的选通信号不同 方式1的应用 主要用于中断控制方式下的输入输出 说明 C口除部分位用作选通信号外 其余位 2位 可工作在方式0下 作为输入或输出线 用程序指定其数据传送方向 左旭坤 zxk78 22 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式1 选通工作方式 A B口都设为方式1输入C口的联络信号 选通信号 STB 由外设输入 0时 将外设数据送入8255的输入锁存器 A组对应PC4 B组对应PC2 输入锁存器满信号 IBF 由8255A输出 1时通知外设输入的数据已写入缓冲器 此时不能送下一个数据 CPU用IN指令取走数据后 此信号被清除 A组对应PC5 B组对应PC1 左旭坤 zxk78 23 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式1 选通工作方式 A B口都设为方式1输入C口的联络信号 中断允许位 INTE 是否允许发出INTR请求 INTE 1和IBF为高电平时 允许发出INTR请求 无外部引脚 和PC4 PC2保持一致 中断请求信号 INTR 由8255A输出 中断允许时 INTE 1和OBF为高电平 向CPU请求中断 让CPU读走输入锁存器中的数据 A组对应PC3 B组对应PC0 左旭坤 zxk78 24 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式1 选通工作方式 A B口都设为方式1输出C口的联络信号 输出缓冲器满信号 OBF 8255A输出 0时通知外设取走数据 A组对应PC7 B组对应PC1响应信号 ACK 外设输入 0时表示外设已从数据端口取走数据 此信号使OBF变高 A组对应PC6 B组对应PC2 左旭坤 zxk78 25 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式1 选通工作方式 A B口都设为方式1输出C口的联络信号 中断请求信号 INTR 8255输出 1时请求CPU输出下一个数据 通常接到8259 A组对应PC3 B组对应PC0 中断允许位 INTE INTE 1和OBF为高电平时 允许产生INTR信号 无外部引脚 和PC7 PC1保持一致 左旭坤 zxk78 26 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式2 双向选通传送方式 特点 双向方式 既是输入口 又是输出口 利用C口的5条线提供传输联络信号 类似于A口方式1下输入和输出的组合 工作时输入 输出都能锁存 只有A口可工作在方式2下 当A组工作在方式2时 B组可工作在方式0或方式1下 应用 可用于中断控制输入输出方式 也可用查询方式与CPU联系 当A口工作于方式2时 B口可工作于方式1 此时C口的剩余位刚好用作B口选通控制线 B口也可工作于方式0 此时C口的剩余位只能用作方式0下的输入输出线 左旭坤 zxk78 27 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式2 双向选通传送方式 C口的联络信号 选通信号 STB 由外设输入 0时 将外设数据送入8255的输入锁存器 对应PC4 输入锁存器满信号 IBF 由8255A输出 1时通知外设输入的数据已写入缓冲器 此时不能送下一个数据 CPU用IN指令取走数据后 此信号被清除 对应PC5 左旭坤 zxk78 28 第八章 并行通信和串行通信 8255A的工作方式 方式2 双向选通传送方式 C口的联络信号 输出缓冲器满信号 OBF 8255A输出 0时通知外设取走数据 对应PC7 响应信号 ACK 外设输入 0时表示外设已从数据端口取走数据 此信号使OBF变高 对应PC6 中断请求信号 INTR 8255输出 1提出中断请求 A组对应PC3 中断允许位 INTE 输入中断允许信号由PC4控制 输出中断允许信号由PC6控制 左旭坤 zxk78 29 第八章 并行通信和串行通信 8255A的初始化可以利用软件编程确定8255的3个端口工作于何种方式下 8255A的各种工作方式由CPU对8255A写入控制命令字来设定 这个过程称为 初始化 8255A有2种控制命令字 方式选择控制字 确定3个端口的工作方式 C口置位 复位控制字 确定C口某一位的初始状态 当C口某位做为状态信号线时适用 左旭坤 zxk78 30 关于两个命令字的讨论 a 方式选择控制字是对8255A的3个端口的工作方式及功能进行指定 即进行初始化 初始化工作要在使用8255A之前做 b C口置位 复位控制字只是对C口的输出进行控制 它可放在初始化程序后的任何地方 c 两种不同命令字的最高位 D7 分配了不同的标志位 之所以要设置标志位是为了识别两个不同的命令 在命令字中设置标志位是解决多个命令字写入同个端口经常采用的方法之一 第八章 并行通信和串行通信 左旭坤 zxk78 31 第八章 并行通信和串行通信 8255A的初始化 方式选择控制字 左旭坤 zxk78 32 第八章 并行通信和串行通信 8255A的初始化 C口置位 复位控制字 左旭坤 zxk78 33 第八章 并行通信和串行通信 8255A的初始化8255A初始化编程可以分两步进行 首先把方式选择控制字写入控制口 确定所用端口的工作方式 如果CPU和8255A之间是用查询方式或中断方式交换信息 再通过写C口置位 复位控制字来设置相关信号完成了初始化编程之后 CPU就可以用IN和OUT指令通过8255A与外设交换数据了 左旭坤 zxk78 34 例8 1 8255A的控制器寄存器地址为0120H 工作状态为A口方式0输入 B口方式1输出 C口低半字节输入 C口高半字节输出 写出它的初始化程序段 如果要把C口的PC4置位 写出它的初始化程序段 方式选择控制字 10010101B 95HC口置位 复位控制字 00001001 09H初始化程序段 MOV DX 0120H 8255A控制字寄存器口地址 MOV AL 95H 设置方式选择控制字 OUT DX AL 送入控制字寄存器中 MOV DX 0120H MOV AL 09H 使PC4 1的控制字 OUT DX AL 第八章 并行通信和串行通信 左旭坤 zxk78 35 第八章 并行通信和串行通信 例8 2 某系统硬件设计如图 8255的PA口控制8盏LED灯的亮灭 8259的IR0 IR7接8个按钮做为中断请求信号 左旭坤 zxk78 36 第八章 并行通信和串行通信 系统功能 1 上电后 8盏灯全部点亮 2 此后每按下Ki键 对应的Li灯亮 其余灭 电路分析 8255口地址 FFF4H FFF7H8259口地址 FFFBH FFFFH 左旭坤 zxk78 37 第八章 并行通信和串行通信 芯片初始化 8255PA口输出高电平 对应灯点亮 故 8255可设置PA口为方式1输出 对于按键 先按下的优先级立刻变成最低 故 8259可初始化为 高电平触发 非缓冲连接 优先级采用自动循环方式 自动结束中断 8级中断源的中断类型号分别为20H 27H 左旭坤 zxk78 38 第八章 并行通信和串行通信 程序设计 左旭坤 zxk78 39 程序实现 STCKSEGMENTSTADB100DUP TOPEQULENGTHSTASTCKENDSCODESEGMENTASSUMECS CODEPAEQUFFF4H 8255A口地址PBEQUFFF5H 8255B口地址PCEQUFFF6H 8255C口地址CREQUFFF7H 8255控制口地址INT0EQUFFFBH 8259偶地址INT1EQUFFFFH 8259奇地址START MOVAX STCKMOVSS AXMOVAX TOPMOVSP AX 左旭坤 zxk78 40 程序实现 关于中断向量表的说明 从0000 0080H 0000 03FFH是用户可自定义的中断向量表 设 8259的中断类型号从20H 27H 则 IR0的中断程序的入口地址就放在中断向量表0000 0080H 0000 0083H处 IR1的中断程序的入口地址就放在中断向量表0000 0084H 0000 0087H处 以此类推 左旭坤 zxk78 41 程序实现 CLI 关中断 设置中断向量表VECTOR MOVAX 0000HMOVES AXMOVDI 80HLEAAX INTR0STOSW IR0中断服务程序的 偏移地址 ES DI 和 ES DI 1 MOVAX 0000HSTOSW IR0中断服务程序的 段地址 ES DI 2 和 ES DI 3 MOVDI 84HLEAAX INTR1STOSWMOVAX 0000HSTOSW MOVDI 94HLEAAX INTR5STOSWMOVAX 0000HSTOSWMOVDI 98HLEAAX INTR6STOSWMOVAX 0000HSTOSWMOVDI 9CHLEAAX INTR7STOSWMOVAX 0000HSTOSW MOVDI 88HLEAAX INTR2STOSWMOVAX 0000HSTOSWMOVDI 8CHLEAAX INTR3STOSWMOVAX 0000HSTOSWMOVDI 90HLEAAX INTR4STOSWMOVAX 0000HSTOSW 左旭坤 zxk78 42 程序实现 初始化8259的OCW1和OCW2XORAL ALOUTDX ALMOVAL 10000000BMOVDX INT0OUTDX ALSTI 全部初始化结束 开中断 初始化8255 PA方式0输出MOVAL 80HMOVDX CROUTDX ALMOV 从PA口输出FFH 八盏灯全亮MOVAL 0FFHMOVDX PAOUTDX ALWAITING JMPWATING 等待中断到来 初始化8259的ICW1AL 00011011BMOVDX INT0OUTDX AL 初始化8259的ICW2MOV020HMOVDX INT1OUTDX AL 初始化8259的ICW4MOVAL 00000111BOUTDX AL 左旭坤 zxk78 43 程序实现 INTR4 CLIMOVAL 00010000BMOVDX PAOUTDX ALSTIWAIT4 JMPWAIT4IRETINTR5 CLIMOVAL 00100000BMOVDX PAOUTDX ALSTIWAIT5 JMPWAIT5IRET INTR0 IR0中断服务程序CLI 关中断MOVAL 00000001BMOVDX PAOUTDX AL PA口控制L0灯亮STI 开中断WAIT0 等待有新中断到来JMPWAIT0IRET 中断返回INTR1 CLIMOVAL 00000010BMOVDX PAOU