《可编程接口芯》PPT课件

可编程接口芯片,第七章可编程接口芯片,接口芯片简介,第7.1节接口芯片简介接口的功能数据缓冲：外设数据输入到总线时需要缓冲。数据锁存：总线数据输出到外设时的锁存，解决CPU与外设速度不匹配问题。传输控制命令和状态信息：计算机与外设有时需使用硬件握手。例如：计算机利用查询输出到打印机。信息转换：串并转换、数模转换、电平格式转换可由程序改变功能的接口芯片称为可编程接口芯片,常用接口芯片,8086系统常用可编程接口芯片并行接口芯片INTEL8255，有三个8位端口A、B、CINTEL8155，有三个端口，内带256字节RAM，两个定时器串行接口芯片INTEL8251，同步异步串行接口INTEL8250，异步串行接口芯片计数定时器INTEL8253/8254，三个通道16位定时计数器直接内存访问控制器（DMA）INTEL8237,8255内部接构,第7.2节可编程并行接口8255A8255A内部结构与功能（一）8255A内部结构,8255内部接构,内部结构说明端口端口A：由一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输出锁存缓冲器组成，可工作于双向方式。端口B：由一个8位数据输入缓冲器和1个8位数据输出锁存缓冲器构成。端口C：由一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存缓冲器构成。C口可分为两个部分，配合A口和B口工作。A组控制和B组控制接收CPU控制字，决定8255工作方式。,8255内部接构,读写控制逻辑由RD、WR、CS、A0、A1和RESET组成，8255占用4个端口地址。数据总线缓冲器8位双向数据缓冲器，可直接与数据总线相连。,8255引脚功能,引脚功能说明8255A为40引脚双列直插的NMOS器件，其引脚如下：PA7PA0：端口A的数据线，双向，三态输出。PB7PB0：端口B的数据线，可输入，也可输出。PC7PC0：端口C的数据线，可输入，也可输出，还可做A口或B口的控制信号线。D7D0：数据线，与系统总线连接。RD：读信号，输入，低电平有效，从8255A读取数据WR：写信号，输入，低电平有效，把数据写入8255。CS：片选信号，输入，低电平有效，决定芯片地址。A0A1：端口选择信号，8255占四个端口地址。RESET：复位信号，输入，高电平有效。复位后清所有内部寄存器,8255端口选择,8255端口选择A1A000对A口操作01对B口操作10对C口操作11对控制口操作,8255的计算机连接,8255与计算机的连接,8255与计算机的连接,连接说明8255的数据线D7D0接8086系统的数据线低8位。8255的A0接8086的A1，8255的A1接8086的A2，使用偶地址传递信息。端口地址,8255控制字,8255A的控制字与工作方式（一）8255A的控制字方式控制字方式控制字送到控制口，以选择A口，B口和C口的工作方式。,8255控制字,说明8255A有三种工作方式，每种方式都可以输入也可以输出。方式0：无条件（基本）输入输出。方式1：查询（选通）输入输出。方式2：双向方式。A口有三种工作方式，B口仅有方式0和方式1工作方式。在方式1和方式2中C口作为联络信号。,8255控制字,端口C按位控制字说明按位控制字写入8255的控制口；该控制字仅对8255的端口C的输出锁存器操作。,8255工作方式,（二）8255A的工作方式方式0基本输入输出方式输入端口A、B和PC7PC4及PC3PC0都可工作于此方式在此方式下，口线直接与端口输入缓冲器相连，输入不具有锁存功能CPU用IN指令读取数据口以得到当前口线状态,8255工作方式,输出端口A、B、PC7PC4和PC3PC0均可编程工作于此方式。在此方式下，输出口线通过端口输出缓冲器连接到端口输出锁存器，而且输出缓冲器被打开。CPU用OUT指令写数据到数据口，以把数据输出到端口输出锁存器，并到达口线。,8255工作方式,方式1选通输入输出方式选通输入方式,8255工作方式,信号说明STB选通输入：低电平有效，表示外设送出新数据。IBF输入缓冲区满：输出，高电平有效。通知外设输入缓冲区满，不要送新数据，由CPU读取数据清除。INTR中断请求信号：输出，高电平有效，可向CPU申请中断。INTEx中断允许：INTEA是C口输出锁存器的PC4，INTEB是C口输出锁存器的PC2，由它们分别控制A口和B口的中断申请。INTEx=1中断允许INTEx=0中断禁止,8255工作方式,选通输出方式,8255工作方式,信号说明OBF输出缓冲器满，输出，低电平有效，通知外设端口已有可用数据。ACK收到信号，输入，低电平有效。外设通知8255已取走数据，由其清除OBF，并置“1”INTR。INTR中断请求信号，输出，高电平有效，可向CPU申请中断。INTEx中断允许信号INTEA为PC6输出锁存器，INTEB为PC2输出锁存器INTEx=1中断允许，INTEx=0禁止中断。,8255工作方式,方式2双向方式仅A口有此方式,8255工作方式,ACKA输入，低电平有效。外设发出ACKA打开A口输出缓冲器，读取数据，同时清除OBFA，并使INTR有效。STBA选通信号，输入，低电平有效，外设准备好数据，通过STBA把数据锁存到端口输入锁存器，同时使IBFA和INTRA有效。IBFA输入缓冲区满，输出，高电平有效。通知外设端口已有数据。该信号由CPU对数据端口读操作清除。INTEx中断允许信号INTE1为PC6输出锁存器，INTE2为PC4输出锁存器INTEx=1中断允许INTEx=0禁止中断,8255应用举例,8255A应用举例例1由8255A的A口输出控制一位共阳极数码管，由C口PC7PC4输入接入四位DIP开关的设置，根据开关设置值，在数码管上显示字型。注：LED数码管由8个发光二极管组成七段数码和小数点,8255应用举例,程序8255初始化控制字：88H十六进制到字型码采用软件译码方式,8255应用举例,PORTAEQU60HPORTBEQU62HPORTCEQU64HPCTRLEQU66HDISPROCMOVAL,88HOUTPCTRL，AL;初始化8255INAL，PORTC;读开关状态MOVCL，4SHRAL,CL;转成低4位LEABX，SH_TABXLATSH_TAB;查表OUTPORTA，AL;显示输出,RET;字型表SH_TABDB0C0H0F9DISENDP,8253内部结构,第7.3节计数器/定时器INTEL82538253内部结构与功能Intel8253是三个通道16位再装入定时计数器，可由软件设定6种工作方式。（一）内部结构内部结构说明8253内部有三个独立的通道；每个通道有6种工作方式，由控制寄存器选择；每个通道可对外部输入CLK进行二进制或十进制减1计数。计数由引脚GATE控制；计数器归0时由OUT引脚输出信号。,8253内部结构,8253引脚功能,引脚功能8253具有24个引脚，各引脚功能如下：D7D0数据总线，双向三态，可直接与计算机系统数据总线相连。RD读信号，输入，低电平有效，若有效则CPU从8253内部读取数据.WR写信号，输入，低电平有效，若有效则CPU将数据写入8253内部寄存器。CS片选信号，输入，低电平有效，与计算机连接时分配有效地址。A1A0内部计数器选择信号。8253内部有三个计数通道，使用四个端口地址。,8253引脚功能,CLK0、CLK1、CLK2通道0，通道1和通道2的计数时钟输入端，下降沿使通道减1。GATE0、GATE1、GATE2门控制，输入，高电平有效或上升沿有效，有效时才允许计数器对输入时钟进行计数。OUT0、OUT1、OUT2通道输出信号，当计数器计数到“0”时由此引脚输出一信号。,8253与计算机的连接,8253与计算机的连接,8253与计算机的连接,8253与计算机连接说明8253数据线D7D0接系统数据总线的低8位。8253的A1和A0分别接系统的A2和A1，使用偶地址传递信息由74LS138，74LS30和74LS04译码选中8253,8253与计算机的连接,8253三个通道的时钟由PCLK分频得到，频率为：2.38636/2=1.1931816MHz在IBM-PC/XT微机系统中，通道0定时OUT0接8259的IR0，通道1刷新动态存储器，通道2控制扬声器发声。,8253控制字,8253控制字及工作方式（一）8253控制字控制字写入控制口，说明如下：SC1SC0计数器通道选择00通道001通道110通道211非法,8253控制字,RW1RW0计数器读写选择00计数器锁存01只读写低8位10只读写高8位11先低8位，再高8位M2M1M0计数器工作方式选择000方式0001方式1x10方式2x11方式3100方式4101方式5,BCD计数器进制选择016位二进制计数器1BCD码计数器,8253工作方式,（二）8253工作方式模式0计数结束产生中断控制字写入后OUT即变为低电平，当计数器为0时，输出OUT变为高电平，并停止现行操作。计数初值写入后在下一个CLK下降沿才送入计数器，因此计数值为N+1。当GATE变为低电平时计数停止，再变为高电平时计数继续进行。若计数过程中重新送入初值，则按新值重新计数。,8253工作方式,模式1可重新触发单稳态触发器写入控制字后OUT变为高电平，GATE上升沿后，下一个CLK的下降沿使得OUT为低电平并开始计数，回零时OUT变为高电平。GATE再来一次上升沿后会再次使OUT变为低电平，计数器以初值重新计数。再次给通道写入时间常数，不影响现行操作过程，GATE再次触发后才按新的时间常数操作。,8253工作方式,模式2分频器写入控制字后OUT为高电平，输入时间常数后，下一时钟开始计数，减到1时输出变为低电平，经过一个CLK输出变为高电平，计数重新开始。GATE=1计数进行，GATE=0计数停止，且下一个CLK下降沿计数器重新赋初值，GATE变为高电平，计数重新开始。计数期间送入新值，本周期继续进行，下一个周期按新值计数操作。,8253工作方式,模式3方波发生器写入控制字后OUT为高电平,输入时间常数后，下一时钟开始计数，计到一半时输出变为低电平，计到终值时变为高电平，并开始下一次计数过程。若N为偶数，高低电平持续时间相等；若为奇数，则高电平持续时间为（N+1）/2，低电平持续时间为（N-1）/2。GATE=1计数进行，GATE=0计数停止，OUT为高，计数器重新赋初值，GATE变高，在下一个CLK下降沿计数重新开始。计数期间送入新值，本周期继续进行，下一个周期按新值计数。,8253工作方式,模式4软件触发选通写入控制字后OUT为高电平，输入时间常数后，下一个时钟周期开始计数，计数器为0时，输出一个周期负脉冲，并停止现行操作。GATE=1允许计数，GATE=0禁止计数，GATE不影响输出计数期间送入新的时间常数，则下一个时钟按新值重新计数,8253工作方式,模式5硬件触发选通写入控制字后OUT变为高电平，输入时间常数后由GATE上升沿启动计数。计数为0时输出一个时钟的负脉冲，并停止现行操作。计数过程中，若GATE又来一个上升沿，则下一个时钟计数器重新赋值计数,8253工作方式,计数过程中写入时间常数，当前周期不受影响，只有下一个GATE上升沿才启动新值计数,8253应用举例,8253应用举例（一）ROMBIOS对8253初始化对计数器0的初始化MOVAL，36HOUT46H，ALMOVAL，00HOUT40H，ALOUT40H，AL说明计数器0工作于方波发生器方式，对CLK（1.1931816MHz）进行65536分频。,8253应用举例,计数器0的输出端OUT0接8259的IR0，每次归0产生一次中断请求，中断类型码由BIOS设置为8。中断时间间隔为54.925ms，每秒钟来18.2次中断。通道0的时间间隔是计算机系统时钟基础。对计数器1的初始化MOVAL，54HOUT46H，ALMOVAL，18OUT42H，AL通道1给DMA控制器提供时钟；输出频率为66.288KHz。,8253应用举例,对计数器2的初始化和接通喇叭MOVAL，0B6HOUT46H，ALMOVAX，533HOUT44H，ALMOVAL，AHOUT44H，ALINAL，62H；读入8255的PB口MOVAH，AL；保护原值ORAL，03H；置1PB1和PB0OUT62H，AL；输出,8253应用举例,说明定时器2工作在方波发生器方式，驱动扬声器发声；发声频率为896Hz；扬声器发声还受8255的PB0和PB1控制。,8253应用举例,（二）8253应用例由8253的计数器0定时55ms控制扬声器变调发声，响5.5秒后停止。说明8253计数器0的OUT0接8259的IR0，由ROMBIOS初始化，中断类型码为08H，并在完全嵌套方式下工作。8253计数器0由ROMBIOS设置为模式3，定时时间为55ms。扬声器发声由8253的计数器2控制发声频率，发声允许由8255的PB0和PB1控制。,8253应用举例,DOS功能调用25H号子功能为设置中断向量。入口参数AH=25H，AL=中断类型码DS:DX中断服务程序入口地址返回参数：无DOS功能调用35H号子功能为取中断向量入口参数AH=35H，AL=中断类型码返回参数ES:BX中断服务程序入口地址,8253应用举例,中断服务程序为INT_08H保护现场和恢复现场；中断返回前要开中断并发EOI；中断返回IRET。每次定时器0中断使扬声器的发声频率的分频常数增加100，并使计数变量count增1。主程序查询count到100后停止扬声器发声，恢复中断向量，程序退出。,8253应用举例,datasegmentold_int08hdd?countdw0constantdw60statedb?dataendsst_segsegmentstackdb256dup(?)st_segendscodesegmentassumecs:code,ds:dataInt_08hprocfarpushaxpushdsmovax,data,movds,axmoval,0b6hout43h,almovax,constantaddax,100movconstant,axout42h,almoval,ahout42h,alinccountmoval,20h;发EOIout20h,alpopdspopaxsti,iretInt_08hendpmainprocfarmovax,datamovds,axclim