17-11下作业第6章8250.ppt

,本次课内容,作业讲解6.4可编程串行接口8250一.串行通信概述二.串行通信总线RS-232C三.可编程串行接口INS82501.8250的内部结构2.8250的引脚3.内部寄存器4.8250的编程5.异步通信适配器,本次课内容,825582538250小结,并行数据传输需要并行接口的支持串行数据传输需要串行接口的支持,8255并行接口,8250串行接口,基本数据通信方式,并行通信：数据各位同时传送串行通信：数据一位一位顺序传送,6.4可编程串行接口8250,教学要求掌握起止式异步通信协议、RS-232C引脚定义和连接了解8250的引脚和内部寄存器功能理解8250的初始化编程,一.串行通信概述,串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送通信协议（通信规程）：收发双方共同遵守，解决传送速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题串行通信基本通信方式：同步通信、异步通信异步通信：以字符为单位进行传输同步通信：以一个数据块（帧）为传输单位,1.同步通信,发送端和接收端频率严格一致(同步)以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加1个或2个同步字符，最后以校验字符结束同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较复杂串行同步通信主要应用在网络当中最常使用高级数据链路控制协议HDLC,2.异步通信,串行异步通信以字符为单位进行传输，其通信协议是起止式异步通信协议8250实现起止式异步通信协议PC系列机上有两个串行异步通信接口、键盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送,起止式串行异步通信协议,起始位每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑0电平,数据位数据位紧跟着起始位传送。由58个二进制位组成，低位先传送,校验位用于校验是否传送正确；可选择奇检验、偶校验或不传送校验位,停止位表示该字符传送结束。停止位采用逻辑1电平，可选择1、1.5或2位,空闲位传送字符之间的逻辑1电平，表示没有进行传送,例:传输59H数据波形(偶校验,2停止位)59H=01011001B,起始D0D1D2D3D4D5D6D7校验停止停止,波形图,若数据传输速率1200b/s,每秒最多传输1200/(1起+8数+1校+2停)=100个数据,数据传输速率,数据传输速率比特率（BitRate）每秒传输的二进制位数bps字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数进行二进制数码传输，每位时间长度相等：比特率波特率（BaudRate）过去，限制在50bps到9600bps之间现在，可以达到115200bps或更高,3.传输制式,全双工,半双工,单工,全双工：双根传输线，能够同时发送和接收半双工：单根传输线，不能同时发送和接收单工：单根传输线只用作发送或只用作接收,二.串行通信总线(串行接口标准)RS-232C,美国电子工业协会EIA制定1962年公布，1969年修订1987年1月正式改名为EIA-232D设计目的是用于连接调制解调器,现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机属于网络层次结构中的最低层：物理层属于外总线(书139页)(书320页)调制解调器Modem通信线路信号与数字信号相互转换的设备,总线分类（4类）,片内总线集成电路芯片内部各功能元件之间的连接元件级总线电路板内各元器件的连接内总线也称系统总线微机系统中模板与模板间连接的总线，是微机系统所特有的总线；用于模板级互连多数已实现标准化，例如STD总线、PCI总线、PC/XT、ISA（PC/AT）总线、EISA总线等。微机主板的各种扩展插槽多属于内总线外总线微机系统之间或微机系统与其外设通信的总线，外总线又称为通信总线，主要指串行通信总线，例如RS-232现在，外总线的意义常延伸为外设总线，主要用于连接各种外设外总线种类较多如RS-232、USB、EIDE、SCSI总线等，常与特定设备有关，例如Centronics并行打印机总线、IEEE488智能仪器仪表并行总线（又称为GPIB总线）,1.RS-232C的引脚定义,232C接口标准使用一个25针连接器绝大多数设备只使用其中9个信号，所以就有了9针连接器,RS-232C的引脚（1）,TxD：发送数据串行数据的发送端RxD：接收数据串行数据的接收端TxC：发送器时钟控制数据终端发送串行数据的时钟信号RxC：接收器时钟控制数据终端接收串行数据的时钟信号GND：信号地为所有的信号提供一个公共的参考电平,需掌握,RS-232C的引脚（2）一般了解,RTS：请求发送当数据终端设备准备好送出数据时，就发出有效的RTS信号，用于通知数据通信设备准备接收数据CTS：清除发送（允许发送）当数据通信设备已准备好接收数据终端设备的传送数据时，发出CTS有效信号来响应RTS信号RTS和CTS是数据终端设备与数据通信设备间一对用于数据发送的联络信号DTR：数据终端准备好通常当数据终端设备一加电，该信号就有效，表明数据终端设备准备就绪DSR：数据装置准备好通常表示数据通信设备（即数据装置）已接通电源连到通信线路上，并处在数据传输方式DTR和DSR也可用做数据终端设备与数据通信设备间的联络信号，例如应答数据接收保护地（机壳地）起屏蔽保护作用的接地端，一般应参照设备的使用规定，连接到设备的外壳或大地CD：载波检测（DCD）当本地调制解调器接收到来自对方的载波信号时，该引脚向数据终端设备提供有效信号RI：振铃指示当调制解调器接收到对方的拨号信号期间，该引脚信号作为电话铃响的指示、保持有效,2.RS-232C的连接,方法1：微机利用232C接口连接调制解调器，用于实现通过电话线路的远距离通信方法2：微机利用232C接口直接连接进行短距离通信。不使用调制解调器。,连接调制解调器,电话线,MODEM,微机,23456782022,23456782022,MODEM,23456782022,微机,23456782022,直接连接,为了交换信息，TxD和RxD应当交叉连接。程序中不必使RTS和DTR有效，也不应检测CTS和DSR是否有效,不使用联络信号的3线相连方式,使用联络信号的多线相连方式,通信比较可靠所用连线较多，不如前者经济,3.RS-232C的电气特性,232C接口采用EIA电平高电平为3V15V低电平为3V15V实际常用12V或15V,标准TTL电平高电平：2.4V5V低电平：0V0.4V,相互转换,三.可编程串行接口INS8250,实现串行异步通信微机进行数据串行传输，需要并行到串行和串行到并行的转换，并按照传输协议发送和接收每个字符（或数据块）IBMPC/XT机的UART芯片是INS8250后续PC机采用兼容的NS16450和NS16550现在32位PC机芯片组兼容NS16550支持全双工通信8250支持的数据传输速率为509600bps16550支持的速率高达115200bps,1.8250的内部结构,8250实现了起止式串行异步通信协议，全双工通信通信字符可选择数据位为58位停止位1、1.5或2位可进行奇偶校验具有奇偶、帧和溢出错误检测电路,可编程串行通信接口8250,8250工作过程(书312)发送数据SOUTOUT发送数据寄存器,AL接收数据SININAL,接收数据寄存器,连CPU,8250不是Intel公司的产品(Intel8251)，所以该芯片引脚名称与前面学习的8253、8255等Intel产品有所不同，但是引脚功能却是类似的,8255,异步通信协议,8250工作过程(书312)发送数据,发送数据寄存器:包含将要串行发送的并行数据,CPU,发送数据寄存器,发送移位寄存器,同步控制,8250,SOUT,OUT发送数据寄存器,AL,波特率输出引脚BAUDOUT,异步通信协议,8250工作过程(书312)接收数据,接收数据寄存器:存放串行接收后转换成并行的数据,CPU,接收数据寄存器,接收移位寄存器,同步控制,8250,SIN,INAL,接收数据寄存器,接收时钟引脚RCLK,异步通信协议,2.8250的引脚,分成连接CPU的部分和连接外设的部分注意：8250不是Intel公司的产品(Intel8251)，所以该芯片引脚名称与前面学习的8253、8255等Intel产品有所不同，但是引脚功能却是类似的,与处理器接口,串行接口(RS-232),8255,(1)处理器接口引脚（1）,数据线D0D7：在CPU与8250之间交换信息地址线A0A2：寻址8250内部寄存器片选线：8250设计了3个片选输入信号CS0、CS1、CS2*和一个片选输出信号CSOUT。3个片选输入都有效时，才选中8250芯片，同时CSOUT输出高电平有效。地址选通信号ADS*：当该信号低有效时，锁存上述地址线和片选线的输入状态，保证读写期间的地址稳定,8250引脚,处理器接口引脚（2）,读控制线数据输入选通DISTR（高有效）和DISTR*（低有效）有一个信号有效，CPU从8250内部寄存器读出数据相当于I/O读信号写控制线数据输出选通DOSTR（高有效）和DOSTR*（低有效）有一个有效，CPU就将数据写入8250内部寄存器相当于I/O写信号8250读写控制信号有两对，每对信号作用完全相同，只不过有效电平不同而己,8250引脚,处理器接口引脚（3）,驱动器禁止信号DDIS：CPU从8250读取数据时，DDIS引脚输出低电平，用来禁止外部收发器对系统总线的驱动；其他时间，DDIS为高电平主复位线MR：硬件复位信号RESET中断请求线INTR：8250有4级共10个中断源，当任一个未被屏蔽的中断源有请求时，INTRPT输出高电平向CPU请求中断,8250引脚,(2)时钟信号,时钟输入引脚XTAL1：8250的基准工作时钟时钟输出引脚XTAL2：基准时钟信号的输出端波特率输出引脚BAUDOUT*：基准时钟经8250内部波特率发生器分频后产生发送时钟接收时钟引脚RCLK：接收外部提供的接收时钟信号；若采用发送时钟作为接收时钟，则只要将RCLK引脚和BAUDOUT*引脚直接相连,8250引脚,串行异步接口引脚,对应RS-232TXDRXDRTSCTSDSRDTRGNGCDRI,8250引脚,(4)输出线,OUT1*和OUT2*：两个一般用途的输出信号由调制解调器控制寄存器的D2和D3使其输出低电平有效信号复位使其恢复为高,可编程接口-825382558250小结,8253定时器/计数器基本数据通信方式并行通信：数据各位同时传送串行通信：数据一位一位顺序传送,接口编程要求8253、8255编程(重点掌握)8250编程(理解),8255并行接口,8250串行接口,输入输出指令(AL/Ax/EAX和I/O端口间数据传送）,输入指令IN（IN：数据从I/O接口传送给CPU内的AL/AX/EAX）INAL/AX,i8/DX输出指令OUT（OUT：将CPU内的AL/AX/EAX数据传送给I/O接口）OUTi8/DX,AL/AXI/O地址用i8表示8位I/O地址，形式上与立即数一样直接写成DX，表示16位I/O地址,64K个I/O地址，不分段,80X86的I/O端口8086只能通过输入输出指令与外设进行数据交换；呈现给程序员的外设是端口（Port），即I/O地址8086用于寻址外设端口的地址线为16条，端口最多为21665536（64K）个，端口号为0000HFFFFH每个端口用于传送一个字节的外设数据,演示,演示,不可编程接口-无软件例:书243页图5.2三态门接口，246页图5.5可编程接口-软硬结合例:8255接口电路具有多种功能和工作方式，通过编程选定其中一种接口需进行物理连接，还需编写初始化程序,接口电路引脚信号(1)面向CPU一侧的信号类似半导体存储器.接口与CPU（或系统总线）的连接类似内存(2)面向外设一侧的信号用于与外设连接,信号五花八门端口泛指I/O地址，通常对应接口电路的寄存器一个接口电路可以具有多个I/O端口（数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器）输入、输出端口可以是同一个I/O地址,书257页可编程接口学习要点,M/IO*访问存储器或者I/O高电平（M）A19A0提供20位存储器地址低电平（IO*）A15A0提供16位I/O口地址WR*（Write）写控制低电平有效时，表示处理器正将数据写到存储单元或I/O端口RD*（Read）读控制低电平有效时，表示处理器正从存储单元或I/O端口读取数据,8086CPU引脚线-外部特性,CPU引脚是系统总线的基本信号可以分成三类信号16位数据线：D0D1520位地址线：A0A19控制线：读写控制引脚ALE、M/IO*、WR*、RD*、READYINTR、INTA*、NMI，HOLD、HLDARESET、CLK、Vcc、GND,与主存储器、接口有关,MOVAL,2000HMOV2000H,AL,INAL,80HOUT80H,AL,8255A的引线功能及内部结构,外设数据端口,与处理器口,8253的引线功能及内部结构,与处理器接口,计数器,可编程串行通信接口8250,8250工作过程(书312)发送数据SOUTOUT发送数据寄存器,AL接收数据SININAL,接收数据寄存器,连CPU,8250不是Intel公司的产品(Intel8251)，所以该芯片引脚名称与前面学习的8253、8255等Intel产品有所不同，但是引脚功能却是类似的,异步通信协议,8253-计数器,计数初值存于预置寄存器；在计数过程中，减法计数器的值不断递减，而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值,CLK时钟输入信号在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减1GATE门控输入信号控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型OUT计数器输出信号当一次计数过程结束（计数值减为0），OUT引脚上将产生一个输出信号,6种工作方式,8255外设数据端口,端口A：PA0PA7A组，支持工作方式0、1、2端口B：PB0PB7B组，支持工作方式0、1端口C：PC0PC7仅支持工作方式0A组控制高4位PC4PC7B组控制低4位PC0PC3,端口A：PA0PA7常作数据端口，功能最强大端口B：PB0PB7常作数据端口端口C：PC0PC7可作数据、状态和控制端口分两个4位，每位可独立操作控制最灵活，最难掌握,8255的工作方式,方式0：基本输入输出方式三个端口（端口A、B、C）皆作为输入或输出数据传送，各端口是输入还是输出，初始化编程设定。无联络信号线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。A、B口用作数据传送，C口部分引脚作联络信号线适用于查询和中断方式的接口电路方式2：双向选通传送方式A口（方式2只用于A口）作双向输入/输出数据传送，C口作联络信号线。外设可通过端口A的8位数据线，向CPU发送收据，也可从CPU接收数据适用于与双向传送数据的外设适用于查询和中断方式的接口电路,8250的内部结构,8250实现了起止式串行异步通信协议，全双工通信通信字符可选择数据位为58位停止位1、1.5或2位可进行奇偶校验具有奇偶、帧和溢出错误检测电路,8253的编程,8253加电后的工作方式不确定8253必须初始化编程，才能正常工作写入控制字控制字写入控制字I/O地址（A1A011）写入计数初值计数值写入计数器各自的I/O地址,8253的I/O地址,8253方式控制字,方式控制字,写入方式控制字写入控制字I/O地址写入计数初值写入计数器各自I/O地址,8255的编程,初始化编程：方式控制字采用控制I/O地址：A1A011初始化编程后工作过程中：通过数据端口I/O地址(A1A000A口、01B口、10C口)对外设数据进行读写当数据端口作为输入接口时，执行输入IN指令将从输入设备得到外设数据给CPU当数据端口作为输出接口时，执行输出OUT指令将把CPU的数据送给输出设备对端口C的数据输出有两种办法通过数据端口I/O地址：A1A010C口（同上）通过控制端口：A1A011向C端口写入位控制字，使C端口的某个引脚输出1或0，或置位复位内部的中断允许触发器,位控制字,8255方式控制字格式D7=1,例：要求A端口：方式1输入B端口：方式0输出C端口上半部：输出，C口下半部：输入方式控制字,10110001B或B1H,端口C的位控制字D7=0,位控制字写入控制字I/O地址（A1A011）使C端口的某个引脚输出1或0，或置位复位内部中断允许触发器INTE,825582538250小结结束,14-作业,1.假设某8253的CLK0接1.5MHZ的时钟，欲使OUT0产生频率为300KHZ的方波信号，则8253的计数值应为_,应选用工作方式_2.8253芯片有_个_位计数器通道,每个计数器有_种工作方式可供选择。计数器通道开始计数后，_信号端每来一个脉冲_就减13.（类似8253实验题1）8253的计数器0、1、2端口和控制端口地址依次是04A0H、04A2H、04A4H、04A6H，加到8253上的时钟信号CLK为750KHZ.若利用OUT2(计数器2，即第3个计数器)产生周期为0.25s的对称方波,请说明8253如何连接并编写相应程序4.试按如下要求分别编写8253的初始化程序。已知8253的计数器02和控制字I/O地址依次为204H207H（1）使计数器1工作在方式0，仅用8位2进制计数，计数初值为128（2）使计数器0工作在方式1，按BCD码计数，计数初值为3000（3）使计数器2工作在方式2，按2进制计数，计数初值为02F0H5.8253的计数器0、1、2端口和控制端口地址依次是300H303H，要求：设置8253计数器1为方式2，采用BCD计数，先低后高写入计数值，计数初值：2000H8253工作后PC机显示器上显示字符串8253MODE2可用09号功能调用显示字符串请编程实现。预习8253实验,(8253)作业-讲解,1.假设某8253的CLK0接1.5MHZ的时钟，欲使OUT0产生频率为300KHZ的方波信号，则8253的计数值应为_,应选用工作方式_答案:计数初值=CLK的频率0UT频率=1.5MHZ300KHZ=5方式32.8253芯片有_个_位计数器通道,每个计数器有_种工作方式可供选择。计数器通道开始计数后，_信号端每来一个脉冲_就减1答案:3个；16位；6种工作方式；CLK；计数值,(8253)作业3-讲解,3.（类似8253实验题1）8253的计数器0、1、2端口和控制端口地址依次是04A0H、04A2H、04A4H、04A6H，加到8253上的时钟信号CLK为750KHZ.若利用OUT2(计数器2，即第3个计数器)产生周期为0.25s的对称方波,请说明8253如何连接并编写相应程序,OUT2GATA28253CLK2OUT0GATA0CLK0,750KHZ时钟源,+5V,0.25s方波,分析:OUT2方波计数器2-方式3计数初值=CLK的频率0UT频率=f(clk)xT(out)T(out)=计数初值xT(clk)需2个以上计数器级联上一级OUT0输出兼作下一级时钟CLK2f(clk)=750KHZTout2=0.25s计数初值最大0(65536),则Tout2最大=65536(750 x1000)=0.087s0.25S,故需2个以上计数器级联计数器0、2计数初值(N0、N2)的选取设T(out0)=0.05s则计数初值N0=f(clk0)xT(out0)=750000 x0.05=37500=927CH要求T(out2)=0.25s而f(clk2)=f(out0)=1/0.05s则计数初值N2=f(clk2)xT(out2)=0.25/0.05=5,硬件连接图,(8253)作业3-程序,movdx,04a6h;控制寄存器moval,36h;00110110计数器0，方式3,二进制计数outdx,almovdx,04a0hmovax,37500;计数器0计数初值37500outdx,almoval,ahoutdx,almovdx,04a6hmoval,0b6h;10110110计数器2，方式3outdx,almovdx,04a4hmovax,5;计数器2计数初值5outdx,almoval,ahoutdx,alnext:nopjmpnext,(8253)作业4-讲解,(1)计数器1movdx,207h;控制端口moval,01010000B;控制字,只读写计数初值低字节(高8位为0)方式02进制outdx,almovdx,205H;计数器1的I/O地址moval,128;计数初值低8位,高8位为0outdx,al(2)计数器0movdx,207h;控制端口moval,00110011B;控制字,方式1BCD计数outdx,almovdx,204H;计数器0的I/O地址movax,3000H;计数初值outdx,almoval,ahoutdx,al(3)计数器2movdx,207h;控制端口moval,10110100B;控制字方式2outdx,almovdx,206H;计数器2的I/O地址movax,02F0H;计数初值outdx,almoval,ahoutdx,al,(8253)作业5-讲解,8253的计数器0、1、2端口和控制端口地址依次是300H303H，要求：1)设置8253计数器1为方式2，采用BCD计数，先低后高写入计数值，计数初值：2000H2)8253工作后用09号功能调用在PC机显示器上显示字符串8253MODE2,CRTDB8253MODE2,0DH,0AH,$MOVDX,303H;8253控制寄存器MOVAL,75H;8253方式控制字OUTDX,AXMOVDX,301H;8253计数器1MOVAL,00H;计数值低字节OUTDX,ALMOVAL,20H;计数值高字节OUTDX,ALMOVDX,OFFSETCRTMOVAH,09HINT21Hnext:nopjmpnext,方式控制字,方式控制字,写入方式控制字写入控制字I/O地址写入计数初值写入计数器各自I/O地址,09H号DOS功能调用,显示一个字符串功能调用号：AH09H入口参数：DS:DX欲显示字符串在内存中的首地址(字符串以ASCII码形式保存，以“$”结尾，$并不显示）功能调用：INT21H出口参数：无,例：显示字符串“Pressanykeytocontiune”;在数据段定义要显示的字符串msgkeydbPressanykeytocontiune,$;在代码段编写程序movah,9；设置功能调用号;设置入口参数DX字符串的偏移地址movdx,offsetmsgkeyint21h；功能调用,16-作业,1.8255具有_个外设数据引脚,分成_个端口,引脚分别是_、_、_。8255的A和B端口都定义为方式1输入,端口C高4位定义为输出,则方式控制字是_。8255的控制寄存器写入A0H,则端口C的PC7引脚被用作_信号线。2.设8255控制口地址为63H，要求：A端口：方式0输出，B端口：方式1输入C端口：上半部输出，下半部输入请写出8255的初始化程序（方式控制字）3.硬件连接图书299页图6.18，要求将20000H为首地址的顺序60个单元的数据，输出到打印机打印,请编程实现,(8255)作业1-讲解,1.8255具有_个外设数据引脚,分成_个端口,引脚分别是_、_、_。答案:24个；3；PA0PA7；PB0PB7；PC0PC78255的A和B端口都定义为方式1输入,端口C高4位定义为输出,则方式控制字是_。答案:10110110B8255的控制寄存器写入A0H,则端口C的PC7引脚被用作_信号线。答案:A口方式1输出,故PC7作联络信号OBF用,方式控制字格式D7=1,例：要求A端口：方式1输入B端口：方式0输出C端口上半部：输出，C口下半部：输入方式控制字,10110001B或B1H,C高4位,方式1输出引脚：A端口,方式1输出联络信号OBF*输出缓冲器满信号8255A输出给外设的一个控制信号，当其有效时，表示CP