第7章可编程接口芯片及应用New.ppt

30.05.2020,机械系统计算机控制课件,1,第7章可编程接口芯片及应用,机械系统计算机接口技术机电学院,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,2,7、可编程接口芯片及应用,并行接口8255定时计数8253,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,3,7.1可编程并行接口8255,8255的基本功能8255的内部结构和外部引脚8255的命令字8255的工作方式8255的初始化编程,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,4,7.1.18255的基本功能,8255具有2个独立的8位I/O口（A口和B口）和2个独立的4位I/O（C口上半部和C口下半部），提供TTL兼容的并行接口。输入时提供三态缓冲器功能;输出时提供数据锁存功能。(A口具有双向传输功能)8255有3种工作方式，方式0、方式1和方式2，能使用多种数据传送方式完成CPU与I/O设备之间的数据交换，如无条件方式、查询方式和中断方式。B口和C口的引脚具有达林顿复合晶体管驱动能力，在1.5V时输出1mA电流，适于作输出端口。C口除用做数据口外，当8255工作在方式1和方式2时，C口的部分引脚作为固定的联络信号线。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,5,7.1.28255的内部结构和外部引脚,内部结构A组：PA7-PA0PC7PC4B组PB7-PB0PC3PC0数据缓冲D7D0读写控制逻辑RD、WRA1、A0、CSRESET,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,6,7.1.28255的内部结构和外部引脚,2.外部引脚（40脚)CPU侧D7-D0RD、WRCS、A1、A0外设侧PA0PA7PB0PB7PC0PC7其它RESETVCC、GND,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,7,7.1.28255的内部结构和外部引脚,8255的端口与操作选择表,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,8,7.1.38255的命令,1工作方式控制字（写，A1A011）,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,9,7.1.38255的命令,2C口按位置/复位控制字（写，A1A011）,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,10,7.1.48255的工作方式(方式0),1方式0(基本输入输出方式)方式0提供两个8位口（A和B）和两个4位口（PC7PC4，PC3PC0），任何一个口都可用做输入或输出(单向），由CPU用简单的I/O指令来进行读/写。习惯上将A口和B口作为数据口，将C口作为控制输出和状态输入口。方式0输入时序和参数说明,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,11,7.1.48255的工作方式(方式1),2方式1（A口和B口有此方式，单向）1）方式1的输入INTEx为中断允许位，对应PC口寄存器(状态字)的D4位（INTEA）和D2位（INTEB），可通过对PC口按位写方法设置；PC2、PC4引脚作用：用作锁存数据口数据；中断条件：STB#(引脚)=1(无效)，IBF=1、INTEx=1；PC6、7可作为数据线使用。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,12,7.1.48255的工作方式(,2方式1（A口和B口有此方式，单向）1）方式1的输入（续）输入过程外设把数据送到8255端口外设用选通信号STB把数据打入端口的输入锁存器输入缓冲器满信号IBF有效，CPU可查询该信号如果INTE有效，8255将使INTR有效，申请中断CPU向8255发读信号RD，从8255端口读数据中断请求信号INTR变无效，然后IBF无效，外设可送下一个数据。外设判IBF数据外设STB8255的IBF8255的INTRCPU的RD,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,13,7.1.48255的工作方式(方式1输出),2方式1（A口和B口有此方式，单向）2）方式1的输出INTEx为中断允许位，对应PC口寄存器(状态字)的D6位（INTEA）和D2位（INTEB），可通过对PC口按位写方法设置；PC1、PC7引脚作用：用作锁存数据口数据；PC2、PC6引脚作用：用作对OBF的回应；中断条件：ACK(引脚)=1(无效)，OBF=1(W无效)、INTEx=1；PC4、5可作为数据线使用。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,14,7.2.48255的工作方式,2方式l（A口和B口有此方式，单向）2）方式1的输出输出过程CPU发WR信号，向8255送一个数据WR使INTR无效，OBF有效，通知外设可取数据外设接到数据后，向8255回送ACK信号OBF无效，接着ACK无效，其上升沿引发INTR有效，向CPU发中断申请，请求发送新数据。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,15,7.1.48255的工作方式,3方式2（双向I/O，只有A口有此方式）输入控制信号：INTE为中断允许位，对应PC口寄存器(状态字)的D4位（INTEIN）可通过对PC口按位写方法设置；PC4引脚作用：STB；选通输入，低电平有效。PC5引脚作用：IBF；输入缓冲器满，高电平有效。输出控制信号：INTE为中断允许位，对应PC口寄存器(状态字)的D6位（INTEOUT）可通过对PC口按位写方法设置；PC6引脚作用：ACK；来自外设的响应信号，低电平有效。PC7引脚作用：OBF；输出缓冲器满，低电平有效。中断条件：PC3（INTR）ACK(引脚)=1(无效)，OBF=1(W无效)、INTE=1；STB#(引脚)=1(无效)，IBF=1、INTE=1；PC0、PC1、PC2可作为数据线使用。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,16,7.1.58255的初始化编程,初始化编程步骤依据PA、PB、PC的作用选择工作方式向写控制寄存器写命令字例程：8255初始化已知某系统要求使用8255的A口工作于方式1作输入，B口工作于方式0作输出，C口上半部输入，下半部输出。8255端口地址为60H-63H。编写初始化程序段分析：控制字为：10111000B=0B8H初始化程序为：MOVAL，0B8H；OUT63H，AL；PC置位/复位如上例，若A口工作于方式1作输入，要使用中断传送方式，则应当写PC4的按位置位字：MOVAL，00001001BOUT63H，AL,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,17,例7-1,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,18,例8255输入输出（续）,A_PORTEQU8020H；定义端口的符号地址B_PORTEQU8022HC_PORTEQU8024HCTRL_PORTEQU8026HDATASEGMENT：定义数据段TAB1DB3FH，06H，5BH，4FH，31H；定义段码表DATAENDSCODESEGMENT；定义代码段ASSUMEDS：DATA,CS：CODESTART：MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAL,90H；设置8255A方式字MOVDX，CTRL_PORTOUTDX,ALADD1:MOVDX,A_PORTINAL,DX;取键盘信息ANDAL,OFH;屏蔽高4位MOVBX,OFFSETTAB1;取段码表首地址XLAT;查表得段码MOVDX，B_PORTOUTDX,AL;输出显示MOVCX,0600HADD2:LOOPADD2;循环延时JMPADD1CODEENDSENDSTART,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,19,7.2定时计数8253,定时与计数1.定时定义：提供的时间基，实现延时或计时准。分类：内部定时、外部定时。2.计数定义：对外部事件进行计数。定时与计数本质上是一致的。计数的信号随机，定时的信号具有周期性。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,20,7.2定时计数8253,定时方法1.软件定时通过软件指令周期方法定时，如执行循环程序。增加CPU负担，通用性好，一般用于短延时。2.不可编程硬件定时采用中小规模IC构成。不增加CPU负担，成本低，定时值不可改变。3.可编程硬件定时采用可编程计数器完成，软件可改变计数值。可编程定时/计数器：实质上定时和计数本质上都是脉冲计数器，定时计的是内部基准时钟源产生的脉冲，计数是计外部脉冲。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,21,7.2定时计数8253,定时/计数器基本原理1.内部逻辑CPU接口：译码、操作外设接口：时钟信号、控制、输出内部逻辑：REG2.工作过程设初值控制输出,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,22,7.2Intel8253,8253基本功能3个独立的16位定时/计数器（T/C）；每个T/C功能：可按二、十进制（BCD）计数；有6种不同的工作方式；最高频率2.6MHz。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,23,7.2Intel8253,8253结构与引脚1.内部逻辑总线缓冲器8位R/W：写工作方式、计数初值、当前计数值2.外部引脚1)译码：CS与A1A0：2)读/写：RD、WR；,8253,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,24,7.2Intel8253,8253结构与引脚（续）3.计数器内部逻辑CR：16位写入两次、清零CE：16位写入、计数、输出OL：16位先锁存再读出注意：GATE信号的作用与应用，重写CR的效果。计数初值：N=fclki/fouti,在不同工作方式及定时/计数时的应用不同。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,25,7.2Intel8253,8253结构与引脚（续）4.CPU操作功能及命令I/O端口地址：8253提供四个端口(使用A1A0)；命令：初始化设置工作方式、设置计数器初值；操作重写计数器初值、读计数器计当前数值。状态：计数器当前计数值。I/O端口操作冲突时解决方法：写工作方式与写读取状态命令采用特征位方法；读取当前计数值采取时序方法。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,26,7.2Intel8253,8253内部寄存器操作8253命令关系表：,A1A0,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,27,7.2Intel8253,8253命令及编程1.工作方式控制字（A1A0=11)D7D6选择计数器：00T/C0；01T/C1；10T/C2D5D4选择读/写方式：00锁存操作（读）；01只读/写低字节；10只读/写高字节；11先读/写低字节再读/写高字节（16位）D3D2D1选择工作方式：000方式0；001方式1；X10方式2，X11方式3；100方式4；101方式5D0选择计数方式：0二进制计数；1BCD码计数,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,28,例：8253设置命令字,例：已知口地址依次40H、41H、42H、43H，要求：用计数器1，16位计数，采用方式2、2进制计数。分析：T/C1，先低后高字节；方式2，二进制方式工作方式控制字：01110100B；对应控制寄存器的口地址位43H。解答：MOVAL，01110100B；OUT43H，AL；,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,29,7.2Intel8253,8253命令及编程（续）2.计数初值1)不同通道的计数初值写到不同地址中；A1A0=00：计0；01：计1；10：计22)每次写入一个字节；3)根据控制字定义，决定高、低字节写入方法。4)初始值的范围是：二进制为65536(0000H)1(0001H)。十进制为10000(0000H)1(00001H)。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,30,7.2Intel8253,8253命令及编程（续）3.T/C初始化1)工作方式控制字2)设置计数初值注意：1)每个使用的T/C均要初始化；2)计数初值的设置与T/C的CLK密切相关；3)计数初值的设置方法由控制字决定。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,31,例程：计数器0和计数器1初始化,已知口地址依次40H、41H、42H、43H，要求：用计数器1，16位计数，采用方式2，计数初值2000。计数器1，采用方式3，计数初值50H。分析：计数器1：41H；BCD计数；01110101B计数器0：40H；二进制计数；00010110B解答：MOVAL，01110101B;T/C1,先低后高字节,方式2,BCDOUT43H，ALMOVAX,2000H;计数初值为2000OUT41H,AL;MOVAL,AHOUT41H，AL;MOVAL，00010110B;T/C0,只低字节,方式3,二进制OUT43H，ALOUT40H，50H;计数初值为50H（80）,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,32,7.2Intel8253,8253命令及编程（续）4.T/C数据读取读取当前计数值方法工作方式控制字(A1A0=11)D7D60001，D5D4=00A)锁存当前计数值或禁止计数B)读取当前计数值例程：读计数1的计数值例：MOVAL，01000101B；T/C1,锁存；先低后高字节,方式2,BCDOUT43H，ALINAL，41HMOVAH，ALINAL，41HXCHGAH，AL；AX为T/C1当前计数值,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,33,7.2Intel8253,8253工作方式1.方式0计数结束时中断特点：一次计数；GATE高允许、下降暂停、低禁止、上升继续计数；WR#写重写后下一脉冲下降沿重新计数；OUT在控制字或计数初值写完时变低、计数值为0时变高(N+1个低)。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,34,7.2Intel8253,8253工作方式2.方式1硬件可重触发单稳特点：一次计数；GATE上升重新、高与下降和低不影响计数；WR#写重写在下次GATE从0到1的跳变时有效；OUT在写入控制字后变高，开始计数时变低、计数值为0时变高(N个低)。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,35,7.1.2Intel8253,8253工作方式3.方式2频率发生器特点：多次计数；GATE上升重新、高允许、下降停止、低禁止计数；WR#写重写在下次计数时有效；OUT在计数值为1时输出宽度为1个CLK的负脉冲(周期为N，频率为1/N)。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,36,7.2Intel8253,8253工作方式4.方式3方波发生器特点：多次计数；GATE上升重新、高允许、下降停止、低禁止计数；WR#写重写在下次计数时有效；OUT在写入控制字后变高，计数开始后，采用每脉冲计数减2：当计数初值为偶数时，计数到0时反向。脉冲宽度Tn/2当计数初值为奇数时，OUT变高的第一CLK减1后装入CE，其余每个脉冲计数减2。OUT正脉冲时，计数到0的下一个CLK时OUT反向OUT正脉冲宽度为T(n+1)/2；OUT负脉冲时在计数到0时反向。负脉冲宽度为T(n-1)/2,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,37,7.2Intel8253,8253工作方式5.方式4软件触发选通特点：一次计数；GATE上升重新、高允许、下降停止、低禁止计数；WR#写重写会立即重新计数（软件触发）；OUT在写入控制字及计数当中为高电平，计数值为0时输出1个CLK的负脉冲。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,38,7.2Intel8253,8253工作方式6.方式5硬件触发选通特点：一次计数；GATE上升重新、高与下降和低不影响计数；WR#写重写在下次GATE从0到1的跳变时有效；OUT在计数值为0时输出1个CLK的负脉冲。,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,39,8253不同方式的工作特点,30.05.2020,机械系统计算机控制课件,40,例7-4,8253地址80-86H要求0.5s亮0.5灭(方波）1MHz对应1us1Hz对应1sN1s/1us=1000000=1000 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