并行通信和并行接口A——APPT课件.ppt

1 第九章可编程接口与应用 并行通信和并行接口8255A 主讲 刘英 2020 3 19 2 9 1 并行通信和并行接口8255A 串行通信和并行通信可编程并行接口芯片8255A 2020 3 19 3 9 1 并行通信和并行接口8255A 串行通信和并行通信 两种数据通信方式 串行传送和并行传送 并行传送 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 串行传送 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 2020 3 19 4 9 1 并行通信和并行接口8255A 串行通信和并行通信 2020 3 19 5 9 1 并行通信和并行接口8255A 串行通信和并行通信 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 二者的传送速率与距离成反比 但在短距离内并行快得多 设备费用 随着大规模和超大规模集成电路的发展 逻辑器件价格趋低 而通信线路费用趋高 因此对远距离通信而言 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 2020 3 19 6 9 1 并行通信和并行接口8255A 串行通信和并行通信可编程并行接口芯片8255A 2020 3 19 7 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 2020 3 19 8 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的内部结构 2020 3 19 9 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 在方式字的控制下 PC口可以分成两个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 命令 接收来自内部数据总线的 控制字 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 2020 3 19 10 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 接AB的任2位 2020 3 19 11 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 2020 3 19 12 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 2020 3 19 13 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A与系统的连接示意图 2020 3 19 14 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 2020 3 19 15 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 或用于设置INTE位 方式1 2 2020 3 19 16 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的初始化 方式选择控制字 D7D6D5D4D3D2D1D0 C口低位选择 1入0出 B口I O选择 1入0出 B口方式选择 0 方式01 方式1 B组控制 C口高位选择 1入0出 A口I O选择 1入0出 A口方式选择00 方式001 方式11X 方式2 D7 1 方式控制字标志 A组控制 2020 3 19 17 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的初始化 C口置位 复位控制字 2020 3 19 18 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的初始化 方式选择控制字在方式1 2下 C口作为A口 B口联络信号的引脚 其动作关系在芯片设计和制造时已固定 不由用户自己安排 也不能编程改变 即C口作为联络信号的引脚 不受方式控制字的控制 该出则出 该入则入 2020 3 19 19 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 例 8255A工作于方式0 A口输出 B口输出 C口的高半字节输出 C口的低半字节输入 地址译码 A7 A2 100000时 选中8255 编写初始化程序 控制字 10010001端口地址 80H 83H初始化 MOVAL 91HOUT83H AL例 令C口第4位PC3 1控制字 00000111初始化 MOVAL 07HOUT83H AL 2020 3 19 20 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的初始化MOVDX 387H 设控制口地址MOVAL 82H 10000010OUTDX AL 输出控制字XORAL AL A口输出全0MOVDX 384H 设A口地址OUTDX AL 输出到A口 2020 3 19 21 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 2020 3 19 22 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的工作方式 方式0 基本输入 输出方式 INAL PORT 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 2020 3 19 23 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的工作方式 方式0 基本输入 输出方式 OUTPORT AL 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 2020 3 19 24 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 起应答联络和中断请求的作用 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 2020 3 19 25 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 STB 选通输入信号 低电平有效 由外设输入 STB 的前沿将端口数据线上的外设数据送入8255的输入缓冲器 A组对应PC4 B组对应PC2 IBF 输入缓冲器满信号 高电平有效 由8255A输出 为高电平时 表示外设已将数据写入端口缓冲器 但CPU还未读取 当CPU读取端口数据后 IBF变为低电平 所以 IBF信号是由STB 的前沿置位 由RD 的后沿复位 A组对应PC5 B组对应PC1 2020 3 19 26 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 INTE 中断允许 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 无引出 A口由置位PC4 B口由置位PC2实现 INTR 中断请求 高电平有效 由8255A输出 INTE 1和IBF为高电平时 由STB 的后沿产生 向CPU请求中断 让CPU读走输入缓冲器中的数据 INTR信号由RD 的前沿清除 A组对应PC3 B组对应PC0 2020 3 19 28 第八章 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的工作方式 方式1 选通工作方式 方式1输入时序 2020 3 19 29 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 OBF 输出缓冲器满信号 低电平有效 8255A输出 为低电平时 表示CPU已将数据输出给指定的端口 外设可取走数据 该信号由WR 的后沿置位 A组对应PC7 B组对应PC1ACK 响应信号 低电平有效 外设输入 0时 表示外设已从数据端口取走数据 并准备好接收下一个数据 该信号的前沿使OBF 复位 A组对应PC6 B组对应PC2 2020 3 19 30 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 INTE 中断允许位 INTE 1和OBF 为高电平时 允许产生INTR信号 无引出 A口由置位PC6 B口由置位PC2实现 INTR ACK 上升沿产生 8255输出 1时请求CPU输出下一个数据 通常接到8259 A组对应C3 B组对应PC0 2020 3 19 31 第八章 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的工作方式 方式1 选通工作方式 方式1输出时序 2020 3 19 32 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 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 2020 3 19 33 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的工作方式 方式2 双向选通传送方式 C口的联络信号 STB 选通信号 由外设输入 0时 将外设数据送入8255的输入锁存器 对应PC4 IBF 输入锁存器满信号 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 此信号由STB 的前沿产生 CPU用IN指令取走数据后 RD 的后沿 此信号被清除 对应PC5 2020 3 19 34 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A的工作方式 方式2 双向选通传送方式 C口的联络信号 OBF 输出缓冲器满信号 8255A输出 0时通知外设取走数据 对应PC7 ACK 响应信号 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 INTR 输入时由STB 的后沿产生 输出时由ACK 上升沿产生 8255输出 1提出中断请求 A组对应PC3 2020 3 19 35 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A应用举例 例9 1 设8255A的端口地址为 340H 343H 试编写8255初始化程序段和控制三个发光二极管依秩序循环显示程序段 2020 3 19 36 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 软件设计1 设A口为输出口 方式0 B口输入 方式0 则方式选择控制字为82H 2 A口输出代码 0000011006H 1号发光二极管亮0000010105H 2号发光二极管亮0000001103H 3号发光二极管亮3 软件延时 1 1ms的软件延时参考程序 设系统的CPU的频率为8MHZ 则时钟节拍为 0 125微秒 执行PUSHF POPF LOOP指令需29个节拍 延迟1毫秒要循环的次数 2020 3 19 37 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 参考程序 DATASEGMENTCOTREQU343H 8255A控制口地址PB AEQU340H 8255A的A口地址LEDDB06H 05H 03H LED显示值DATAENDPCODESEGMENTASSUMECS CODE DS DATA MOVDX COTRMOVAL 82H 方式0OUTDX AL A口为输出 B口为输入MOVDX PB A A口地址 2020 3 19 38 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A LP MOVCX 3LEABX LED 1号灯代码地址DON MOVAL BX OUTDX AL 1 2 3循环点亮CALLDELAY 调延时程序INCBXDECCXJNZDONJMPLPDEALYPROCNEAR 软件延时 DEALYENDPCODEENDSEND 2020 3 19 39 思考 用8255A控制三个发光二极管依秩序循环显示 假设开关闭合时 点亮发光二极管 开管断开时息灭二极管 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 2020 3 19 40 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A应用举例 例9 2 打印机接口 为某应用系统配置一个并行打印机接口 并且通过接口CPU采用查询方式打印 已知欲打印数据存放在数据段中有效地址位2000H的单元中 8255的口地址位80H 81H 82H 83H 分析 由于打印接口直接面向的对象是打印机接口标准 而不是打印机本身 因此打印机接口要按照接口标准的要求进行设计 主要是8位并行数据线DATA0 DATA7 2条握手联络线STB ACK 和1条忙线BUSY 有关打印机接口工作时序见下图 2020 3 19 41 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A应用举例从图可见 当CPU通过接口要求打印机打印数据时 先要查看BUSY信号 BUSY 0时 才能向打印机输出数据 在把数据送上DATA线后 先发STB 0信号通知打印机 打印机接到STB 0后 发出BUSY 1 接收效据 当数据接收好并存入内部打印缓冲器后 送出ACK 0信号 表示打印机已准备好接收新数据 并复位BUSY 0 2020 3 19 42 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A应用举例图中用8255A的PA口作为输出打印数据口 工作于方式0 PC口高4位工作于输出方式 PC6产生STB 信号 PC口低4位工作于输入方式 PC2接收打印机的BUSY信号 程序流程如右示 2020 3 19 43 9 1 并行通信和并行接口8255A 8255A 8255A应用举例MOVAL 81H 工作方式字10000 1BOUT83H ALMOVAL 0DH 置 复位字0 1101BPC6位置高 使STB 1OUT83H ALTESBY INAL 82H 查BUSY 0 PC2 0 TESTAL 04H 00000100BJNZTESBY 忙 则等待 不忙 则向A口送数MOVAL 2000H 从内存取数OUT80H AL 送数据到A口MOVAL 0CH 00001100B置STB 信号为低 PC6 0 OUT83H ALNOP 负脉冲宽度 延时 NOPINCAL 置STB 为高 PC6 1 OUT83H AL 2020 3 19 44 9 1 并行通信和并行接口8255A 总结 可编程并行接口芯片 可编程并行接口芯片8255A的结构与功能 要求达到 领会 层次 可编程并行接口芯片8255A的三种工作方式与初始化编程 要求达到 简单应用 层次 可编程并行接口芯片8255A的应用 要求达到 综合应用 层次 16位系统中的并行接口 要求达到 领会 层次 2020 3 19 45 9 1 并行通信和并行接口8255A 串行通信和并行通信 两种数据通信方式 串行传送和并行传送 并行传送 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 串行传送 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 2020 3 19 46 9 4 串行通信和串行接口8251A 串行通信方式 串行通信方式异步通信是指以字符为单位传送数据 用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束字符 并且字符出现在数据流中的相对时间是任意的 而每个字符中的各位是以固定的时间传送 即 字符内同步 字符间异步 传输的字符格式如图所示 1个起始位 7或8个数据位 1 2个停止位和1个校验位 2020 3 19 47 9 4 串行通信和串行接口8251A 串行通信方式 串行通信方式异步通信为了可靠地传送数据 在每次传送数据的同时 附加了一些标志位 在大量数据传送时 为了提高速度 就去掉这些标志 这就是同步通信 同步通信以一个数据块 帧 为传输单位 在数据块开始处用1个或2个同步字符来指示 最后以校验字符结束 并在发送端和接收端之间用时钟来实现同步 传输格式 一帧 如下所示 2