微机原理-08_常用接口芯片

第8章 常用接口芯片,8.1 可编程定时计数器芯片8253 8.2 可编程并行I/O接口芯片8255A8.3 可编程串行接口芯片8251A 8.4 DMA控制器8237A,8.1 可编程定时/计数器芯片8253,计算机中定时信号的作用定时信号的产生办法 软件:通过编写程序;占用CPU 硬件:使用定时/计数器8253,8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚,8253功能具有3个功能相同的16位减法计数器T0、T1和T2可进行二进制或十进制的计数/定时操作通过编程可以选择多种工作方式和计数初值可以方便地与PC总线连接,8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚,外部引脚,8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚,内部结构,8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚,（1）数据总线缓冲器 将8253与系统数据总线相连接（2）读/写逻辑 接收来自CPU的控制信号（3）控制寄存器 接收CPU送来的方式控制字（4）计数器0计数器2 二进制数或十进制数的BCD码进行计数,8253端口选择表,8.1.2 8253的控制字,8253的工作方式可以通过编程序设定，将给定的工作方式控制字写入控制寄存器，就可以选定8253的计数通道，并规定计数通道的工作方式，读写格式和计数数制。8253的控制字如图所示。,8.1.2 8253的控制字,8253控制字格式,8.1.2 8253的控制字,SC1SC0：计数通道选择位。将控制字的最高2位SC1和SC0用于选择使用哪个计数器，指明该控制字将指挥哪个计数器工作。 00:计数器0 01:计数器1 10:计数器2 11:非法,8.1.2 8253的控制字,RL1RL0：读/写操作位。规定了数据读写格式。 00:将计数器中的数据锁存于缓冲器 01:选择计数器低8位读或写 10:选择计数器低8位读或写 11:选择先低后高两个字节读或写,8.1.2 8253的控制字,M2M1M0：工作方式位。 000:方式0 001:方式1 10:方式2 11:方式3 100:方式4 101:方式5BCD：计数类型位。 1: BCD计数 0: 二进制计数,8.1.3 8253工作方式与操作时序,方式0（计数结束产生中断）8253工作于方式0时，CLK端作为计数输入信号，OUT端为输出信号，当减1计数器减到零时，OUT输出高电平。,8.1.3 8253工作方式与操作时序,8253工作方式0时序,8.1.3 8253工作方式与操作时序,当GATE为1时，写入控制字后OUT信号立即变为低电平。将计数初值N写入计数初值寄存器后，从下一个CLK脉冲的下降沿开始进行减1计数，计数期间OUT端一直维持低电平，直到计数器减到零，OUT端变为高电平，并保持到重新写入计数初值或复位。OUT端输出的高电平可以作为中断请求信号使用。,8253工作方式1时序,方式1（可编程单稳脉冲方式）,方式2（频率发生器）,8253工作方式2时序,方式3（方波发生器）,8253工作方式3时序,方式4（软件触发方式）,8253工作方式4时序,方式5（硬件选通方式）,8253工作方式5时序,8.1.4 初始化编程与读输出锁存器,1. 初始化的编程 对8253初始化编程包括写入控制字和写入计数初值两个步骤： （1）先将方式控制字写入计数器的控制寄存器，以确定该计数通道的工作方式。 （2）写入定时或计数的初值。如果计数值为16位，则要用两条输出指令，先写低字节，再写高字节。,1. 初始化的编程,在不需要门控信号GATE 触发的方式中，写入计数初值计数就开始了。 例如，对计数器0初始化，使其工作于方式1，按二进制计数，计数值为5080H。计数值低8位为80H，高8位为50H，假设端口地址为2A0H2A3H，则初始化程序为：,8253的控制字,8253控制字格式,8253端口选择表,1. 初始化的编程,MOV DX，2A3H ；控制端口地址为2A3HMOV AL，32H ；控制字为00110010B OUT DX，AL ；送控制字到控制字寄存器MOV DX，2A0H ；计数器0端口地址为2A0HMOV AL，80HOUT DX，AL ；先写低8位计数值到计数器0MOV AL，50HOUT DX，AL ；再写高8位计数值到计数器0,2. 读输出锁存器,CPU可用指令读取8253任通道的计数瞬间值。读之前需要锁存，锁存当前计数值有两种方法： （1）利用GATE信号使计数过程暂停。 （2）利用控制字将待读计数值锁存至锁存器。,2. 读输出锁存器,写控制字方法通过写入控制字=00，使其不受执行计数单元的变化而变化，保证CPU读出一个稳定的数值。读输出锁存器的值，也有读8位和读16位的问题，若是读16位的数据，分两次读出，先读低字节，再读高字节，即执行两次输入指令。CPU 读取此锁存值后，锁存器自动解除。,例：要读取上面例子中计数器0的16位计数值，采用锁存器锁存方式的程序为：,MOV AL，00H ；锁存计数通道0的控制字00H MOV DX，2A3H ；控制字送控制端口 OUT DX，AL MOV DX，2A0H IN AL，DX ；读取计数器0的低8位数据 XCHG AL，AH ；暂存AH IN AL，DX ；读取计数器0的高8位数据 XCHG AL，AH ；AX中为计数器0的16位计数,8.1.5 8253应用举例,1. 8253在PC机上的应用 IBM PCXT机使用一片Intel 8253，3条计数通道分别用于日时钟计时、DRAM刷新定时和扬声器发声。IBM PCAT使用与8253兼容的Intel 8254，在AT机的连接使用也与XT机一样。三条计数器通道的时钟输入CLK均连接到频率为1.193l8MHz的时钟信号，周期为0.838s。,（1）计数器0的应用 门控信号GATE0接+5V为常启状态。OUT0输出接8259A的IRQ0，用做XT的日时钟的中断请求信号。设定计数器0为方式3，计数值写入0，产生最大的计数初值为65536，因此输出信号频率为18.206Hz，即每秒产生182次中断请求，或者说每隔55ms申请一次日时钟中断。,（1）计数器0的应用,初始化程序如下：MOV AL， 36H ；设定计数器0为工作方式3， 采用二进制计数，以先低后 高字节顺序写人计数值OUT 43H， AL ；写入方式控制字MOV AL， 0 ；计数初值为0OUT 40H, AL ；写入低字节计数值OUT 40H， AL ；写入高字节计数值,（2）计数器1的应用 门控GATEl接+5V为常启状态。输出OUT1从低变高使触发器置1，Q端输出一高电平信号，作为内存刷新的请求信号，一次刷新结束，响应信号将触发器复位。 DRAM每个单元要求在2ms内必须刷新次。实际芯片每次刷新操作完成512个单元，所以经过128次刷新就能将全部芯片的64KB刷新一遍。由此可算出每隔2ms12815.6us进行次刷新操作。,（3）计数器2的应用 微机系统中，计数通道2的输出加到扬声器上并控制其发声，作为机器的报警或伴音信号。门控GATE2接并行口位，用它控制通道2的计数过程。在XT机中是并行接口电路8255的端口位，受IO端口地址61H的位控制。输出OUT2经过一个与门，这个与门受位控制。受IO端口地址61H的位控制，XT机中是8255的位。所以扬声器可由或分别控制发声。,8255A是Intel80x86系列微处理机的配套并行接口芯片，它可以为CPU与外设之间提供并行输入/输出的通道。8255A有三个8位的并行I/O口，可通过编程设置多种工作方式，通常不需要附加外部电路，在中小系统中有着广泛应用。具备较强的功能。,8.2 可编程并行I/O芯片8255A,8255A是一个有40条引脚的双列直插式芯片,主要有3个数据输入/输出端口，即A口、B口和C口，还包括A组控制器和B组控制器、数据缓冲器和读写控制逻辑。,8.2.1 8255A芯片的内部结构及其功能,8.2.1 8255A芯片的内部结构及其功能,8255引脚图,8255A是Intel80x86系列微处理机的配套并行接口芯片，它可以为CPU与外设之间提供并行输入/输出的通道。8255A有三个8位的并行I/O口，可通过编程设置多种工作方式，通常不需要附加外部电路，在中小系统中有着广泛应用。具备较强的功能。,8.2 可编程并行I/O芯片8255A,1. 输入/输出端口A、B、C 8255A内部包含3个8位的输入/输出端口，通过外部的24根引脚与外设交换数据，24根引脚分别是PA7PA0，PB7PB0和PC7PC0。端口C可分成两个4位端口，分别与端口A和端口B配合工作，通常是将端口A和端口B定义为输入输出的数据端口，而端口C可作为状态或控制信息的传送端口。,2. A组和B组控制器 端口A与端口C的高4位（PC7PC4）构成A组，由A组控制器实现控制功能，端口B与端口C的低4位（PC3PC0）构成B组，由B组控制器实现控制功能。它们各有一个控制单元，可接收来自读写控制部件的命令和CPU通道数据总线（D7D0）送来的控制字，并根据它们来定义各个端口的操作方式。,3.数据总线缓冲器 三态双向8位数据缓冲器，是8255A与系统总线的接口。它直接与CPU的数据总线相连，实现CPU与8255A接口之间的信息传递，与此关联的引脚是数据线D7D0。CPU执行输出指令时，可将控制字或数据通过数据总线缓冲器传送给8255A；CPU执行输入指令时，8255A可将状态信息或数据通过总线缓冲器传送给CPU。,读/写控制逻辑是8255A内部完成读/写控制功能的部件，它接收来自CPU的控制信号，并根据这些信号向片内各功能部件发出操作命令。,4.读写逻辑控制,4.读写逻辑控制,8255A的寻址和读写操作控制,8255A提供如下三种工作方式： 方式0：基本输人/输出方式。 方式1：选通输人/输出方式。 方式2：双向传送方式。 端口A可工作于上述三种工作方式，端口 B只可工作于两种方式（方式0和方式1），端口C只可工作于方式0。,8.2.2 8255A控制字及其工作方式,（1）工作方式控制字 方式控制字用来决定8255A的工作方式，控制字格式如图8-15所示。工作方式控制字可将三个端口分别定义为两组，即A口和C口的高4位为一组（A组），B口和C口的低4位为一组（B组）。当端口A工作于方式1、方式2或端口B工作于方式1时，会使用端口C的某些位作控制信号用，这时就需要使用一个专门的置位复位控制字来对控制端口C的各位分别进行置位和复位操作。,8255控制字格式,置位复位控制字可对端口C的任意一位进行置位或复位的操作复位操作。,（2）置位复位控制字,（1）工作方式0（基本输入/输出方式） 工作方式0只能完成简单的并行输入输出操作。A口、B 口、C 口均可工作在此方式下，其中端口C被分成两个4位端口，可分别被定义为输入或输出端口。CPU与三个端口之间交换数据可直接由CPU执行IN和OUT指令来完成，而不提供任何“握手”信息。,2. 8255A的工作方式,工作方式1是一种选通输入/输出方式，在这种工作方式下，A口和B 口数据输入/输出操作要利用C口所提供的选通信号和应答信号。,（2）工作方式1（选通输入/输出方式）,方式1下，A、B口均为输入的信号定义,（2）工作方式1（选通输入/输出方式）,如果将8255A中的端口A和端口B均定义为工作方式1完成输出操作功能，端口C的PC6、PC7和PC3PC0被用作控制信号，只有、两位可完成数据输入或输出操作。,（2）工作方式1（选通输入/输出方式）,方式1下，A、B口均为输出的信号定义,（2）工作方式1（选通输入/输出方式）,8255A只允许A口工作在方式2下，用来在两台处理机之间实现双向并行通信。端口A工作于方式2所需要的5个控制信号分别由端口C的PC7PC3来提供。 当端口A工作于方式2时，允许端口B工作于方式0或方式1完成输入输出功能。这时C口剩下的3位（PC2PC0）既可以作输入/输出线使用，也可以作B口方式1下的控制线。,（3）工作方式2（双向I/O方式）,方式2下的信号定义,并行接口都有多种的用途，可以连接外部设备，进行数据传送；也可以与其他计算机连接，进行数据通信。 Intel 8255A作为通用的并行接口电路芯片，具有广泛的应用，可以应用于打印机接口电路，可以用来连接简易键盘，可以用于驱动LED数码管等等。,8.2.3 8255A的应用,编程设置8255A的A组、B组均工作于方式0，A口输出，B口输出，C口高4位输入，低4位输出。然后，读入开关S的状态，若S打开，则使发光二极管熄灭；若S闭合，则使发光二极管点亮。,例8-1 如图，设8255A端口地址为2F802F83H.,MOV AL，88H ；8255B口方式0输出， C口高位输入 MOV DX，2F83H ；控制字端口 OUT DX，AL MOV