微机原理讲义(第6章串并行通信及其接口技术)

1、第第7 7章章 串并行通信串并行通信 及其接口技术及其接口技术 湖南中医药大学湖南中医药大学 王志辉王志辉第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 2 7.1 串行通信和串行接口串行通信和串行接口 7.2 可编程串行通信接口可编程串行通信接口8251A 7.3 并行通信和并行接口并行通信和并行接口 7.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A 教学重点为: 串并行接口的用途；串并行接口的用途； 8251A的功能结构与工作原理、初始化流程；的功能结构与工作原理、初始化流程； 8255A的控制字；的控制字； 8255A的工作方式；的工作方式； 第第7 7章章 串并行通

2、信及其接口技术串并行通信及其接口技术 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 3第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 4 4第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 5ISA插插槽槽PCI插插槽槽AGP插插槽槽北桥北桥芯片组芯片组南桥南桥芯片组芯片组内存插槽内存插槽CPU插槽插槽IDE接口接口软驱接口软驱接口并口连接器并口连接器串口连接器串口连接器ROM BIOS鼠标键盘鼠标键盘USB接口接口主板主板电源电源插座插座6PCI插槽插槽北桥北桥芯片组芯片组南桥南桥芯片组芯片组内存插槽内存插槽CPU插槽插槽IDE接口接口鼠标键盘鼠标键

3、盘USB接口接口主板电源主板电源插座插座Intel “4”系列原装主板系列原装主板 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 7 微机与微机与I/OI/O设备的接口按照数据传送方式的不设备的接口按照数据传送方式的不同，可分为：同，可分为：并行接口并行接口和和串行接口串行接口两种。两种。串行通信接口与并行接口概述串行通信接口与并行接口概述CPUI/O接口接口外设外设串或并串或并图图(a) 并行和串行概念并行和串行概念第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 8CPU并行并行接口接口串行串行外设外设数据输出数据输出串行串行接口接口译码译码器与器与逻辑逻辑控制

4、控制ABABCBCB并行并行外设外设DBDBDB(8DB(8根根) )图图(b) 并行接口和串行接口的结构、功能示意图并行接口和串行接口的结构、功能示意图数据输入数据输入地址地址第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 97.1.1 串行通信涉及的几个问题串行通信涉及的几个问题7.1 串行通信和串行接口串行通信和串行接口串行通信：串行通信：将数据分解成二进制位用一将数据分解成二进制位用一 条信号线，一位一位顺序传条信号线，一位一位顺序传 送的方式。在传输过程中，送的方式。在传输过程中， 每一位数据占据一个每一位数据占据一个固定的时间长度固定的时间长度。数据的各位依次由源到达

5、目的地数据的各位依次由源到达目的地 慢慢数据线少、抗干扰能力强数据线少、抗干扰能力强 远程远程, 费用低费用低0 1 1 0 1 0 1 0 RD目目的的TD源源串行通信串行通信适于适于长距离长距离、中低速中低速通信通信第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 101. 按传输方式分：全双工、半双工、单工按传输方式分：全双工、半双工、单工全双工：全双工：双根传输线，数据的发送和接收采用双根传输线，数据的发送和接收采用不同的通道不同的通道，能，能够同时发送和接收够同时发送和接收半双工：半双工：单根传输线，数据的发送和接收采用单根传输线，数据的发送和接收采用同一的通道同一的通道

6、，不，不能同时发送和接收能同时发送和接收单工：单工：单根传输线只能在单根传输线只能在一个方向一个方向传输数据，只用作发送或只传输数据，只用作发送或只用作接收用作接收第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 112. 按时钟定时分：同步、异步按时钟定时分：同步、异步 多个字符组成一个多个字符组成一个数据块数据块（或称（或称信息帧信息帧、信息组），在每一个数据、信息组），在每一个数据块前附加一个或两个块前附加一个或两个同步字符同步字符或标识符，最后以或标识符，最后以校验字符校验字符结束在传送过程结束在传送过程中发送端和接收端使用同一时钟信号进行控制使每一位数据均保持位同步。中发

7、送端和接收端使用同一时钟信号进行控制使每一位数据均保持位同步。同步通信一个信息帧含有多个或上千字符。同步通信一个信息帧含有多个或上千字符。同步通信：同步通信：收发双方采用同一个收发双方采用同一个时钟信号时钟信号来定时来定时同步字符同步字符 字符字符1 字符字符2 字符字符n 校验字符校验字符数据块数据块第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 12异步通信：异步通信：收发双方收发双方不用统一的时钟不用统一的时钟来定时来定时每个字符一位一位地传输，传输一个字符时，以每个字符一位一位地传输，传输一个字符时，以起始位起始位开始，然开始，然后传输字符本身各位，接着传输后传输字符本身

8、各位，接着传输校验位校验位，最后以，最后以停止位停止位结束该字符结束该字符的传输。的传输。一次传输的起始位、字符各位、校验位、停止位构成一组完整的一次传输的起始位、字符各位、校验位、停止位构成一组完整的信息，称为异步通信的一个信息，称为异步通信的一个信息帧（信息帧（Frame），只含一个字符。），只含一个字符。帧与帧之间可有帧与帧之间可有任意个空闲位任意个空闲位。为了保证异步通信的正确，必须。为了保证异步通信的正确，必须在收发双方通信前在收发双方通信前约定约定字符格式、传送速率、时钟和校验方式等。字符格式、传送速率、时钟和校验方式等。v 收发双方不用采用同一时钟信号定时v 通过起始位和停止位来

9、识别信息帧v 一个信息帧只含1个字符第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 13v 起始位起始位每个字符开始传送的标志，每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑起始位采用逻辑0电平电平v数据位数据位数据位紧跟着起始位传送。数据位紧跟着起始位传送。由由58个二进制位组成，低位先传送个二进制位组成，低位先传送v校验位校验位用于校验是否传送正确；可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选择奇检验、偶校验或不传送校验位v停止位停止位表示该字符传送结束。停止表示该字符传送结束。停止位采用逻辑位采用逻辑1电平，可选择电平，可选择1、1.5或或2位位v空闲位空闲位传送字

10、符之间的逻辑传送字符之间的逻辑1电平，电平，表示没有进行传送表示没有进行传送图图7.1 标准的异步通信数据格式标准的异步通信数据格式第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 14异步通信数据格式总结：异步通信数据格式总结：无信息传输（或间隔）时，输出必须为无信息传输（或间隔）时，输出必须为“1”状态（标识态）；状态（标识态）；1到到0的跳变作为字符的开始的跳变作为字符的开始起始位；起始位；起始位后为起始位后为58位的数据位，位的数据位，低位在前，高位在后低位在前，高位在后；数据位后为奇偶校验位，可设为奇或偶校验，也可不设；数据位后为奇偶校验位，可设为奇或偶校验，也可不设；最

11、后有最后有1、1.5或或2位停止位，均为位停止位，均为“1”第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 15F传输速率传输速率 在串行通讯中，用在串行通讯中，用波特率波特率来描述数据的传输速率。来描述数据的传输速率。即每秒钟传送的二进制位数，简写为即每秒钟传送的二进制位数，简写为bps 串行通信无论收发都必须有时钟脉冲信号对传送的数串行通信无论收发都必须有时钟脉冲信号对传送的数据进行定位和同步控制。接收时钟据进行定位和同步控制。接收时钟/发送时钟是波特率的倍发送时钟是波特率的倍数数波特率因子波特率因子。【例例】：波特率：波特率=9600bps，波特率因子，波特率因子=16，则

12、接收时，则接收时钟和发送时钟频率钟和发送时钟频率=960016=153600Hz 波特率因子波特率因子=16 ，表明，表明16个时钟脉冲传送个时钟脉冲传送1位。位。3. 串行通信的传输率串行通信的传输率 国际上规定的标准波特率：国际上规定的标准波特率：110、300、600、1200、1800、2400、 4800、9600、19200。时钟频率=波特率因子*波特率第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 16 设每个字符对应设每个字符对应1个起始位、个起始位、7个信息位、个信息位、1个奇偶个奇偶校验位和校验位和1个停止位，如果波特率为个停止位，如果波特率为1200bps，

13、那么，那么，每秒钟每秒钟能传输的最大字符数为能传输的最大字符数为1200/10120个。个。 以以1200bps的波特率工作，用的波特率工作，用4个同步字符作为信个同步字符作为信息帧头部，但不用奇偶校验，那么，传输息帧头部，但不用奇偶校验，那么，传输100个字符所个字符所用的时间为用的时间为7(100+4)/12000.6067s，这就是说，这就是说，每每秒钟秒钟能传输的字符数可达到能传输的字符数可达到100/0.6067165个。个。例例1：异步传输过程：异步传输过程 例例2: 同步传输过程同步传输过程可见，在同样的传输率下，同步传输时实际字符传输可见，在同样的传输率下，同步传输时实际字符传

14、输率要比异步传输时高。率要比异步传输时高。 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 17 7.1.2 串行接口串行接口 1. 串行接口部件4个主要寄存器：u控制寄存器u状态寄存器u数据输入寄存器u数据输出寄存器2. 串、并行数据转换：u输入时，串行输入并行输出移位寄存器将接收的1个字符移位得到并行数据，并将之送到数据输入寄存器u输出时，数据寄存器将接收的并行数据传输给移位寄存器，然后将其转换成串行数据第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 187.1.2 串行接口串行接口图图7.2 可编程串行接口的典型结构可编程串行接口的典型结构四个寄存器只用2个端

15、口地址第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 197.2 可编程串行通信接口可编程串行通信接口 8251A7.2.0 8251A的基本性能的基本性能 通过编程，通过编程，8251A可以工作在可以工作在同步同步方式，波特率方式，波特率0 64K，也可以工作在，也可以工作在异步异步方式，波特率方式，波特率019.2K； 同步方式下可以用同步方式下可以用58位来表示字符，允许增加位来表示字符，允许增加1位位奇偶校验位，能自动检测同步字符，实现收发同步；奇偶校验位，能自动检测同步字符，实现收发同步； 异步方式下用异步方式下用58位来表示字符，位来表示字符，1位可选的奇偶校验位可选

16、的奇偶校验位，位，1位启动位，根据需要可设置位启动位，根据需要可设置1、1.5或或2位位停止位；停止位； 全双工、双缓冲的发送器和接收器；全双工、双缓冲的发送器和接收器； 具有奇偶、溢出和帧错误检测功能；具有奇偶、溢出和帧错误检测功能； 输入输出电路为输入输出电路为TTL电平。电平。 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 208251A的功能结构的功能结构(7个模块个模块) 7.2.1 8251A的基本工作原理的基本工作原理图图7.3 8251A的基本工作原理的基本工作原理数据、控制字、命令字、状态信息均通过数据总线缓冲器传输数模转换，实现远距离传输第第7 7章章 串并

17、行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 21vW9-1第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 22中断优先级问题怎么解决？中断优先级问题怎么解决？ v多个中断源产生中断，CPU首先为谁服务？中断优先级排队问题。(1) 解决中断优先级的三种办法：软件查询方式简单硬件方式菊花链法专用硬件方式可编程的中断控制器 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 23DMA传送的工作过程传送的工作过程? CPUCPU对对DMADMA控制器进行控制器进行初始化初始化设置设置 外设、外设、DMACDMAC和和CPUCPU三者通过应答信号建立联系：三者通过应答信号建立联系

18、：CPUCPU将将总线交给总线交给DMACDMAC控制控制 DMADMA传送数据传送数据 DMADMA读存储器：存储器读存储器：存储器 外设外设 DMADMA写存储器：存储器写存储器：存储器 外设外设 自动增减自动增减地址和计数地址和计数，判断传送完成否，判断传送完成否第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 24 v DMA控制器的6大功能： 向CPU发总线请求信号 实行对三大总线的控制 修改所用的存储器或接口的地址指针 发RW控制信号 字节计数器（存放数据长度直至为0） 交还总线控制权2、DMA控制器的功能有哪些？控制器的功能有哪些？第第7 7章章 串并行通信及其接口技

19、术串并行通信及其接口技术 25 多个字符组成一个多个字符组成一个数据块数据块（或称（或称信息帧信息帧、信息组），在每一个数据、信息组），在每一个数据块前附加一个或两个块前附加一个或两个同步字符同步字符或标识符，最后以或标识符，最后以校验字符校验字符结束在传送过程结束在传送过程中发送端和接收端使用同一时钟信号进行控制使每一位数据均保持位同步。中发送端和接收端使用同一时钟信号进行控制使每一位数据均保持位同步。同步通信一个信息帧含有多个或上千字符。同步通信一个信息帧含有多个或上千字符。同步通信数据帧的格式是怎样？同步通信数据帧的格式是怎样？同步字符同步字符 字符字符1 字符字符2 字符字符n 校验字

20、符校验字符数据块数据块第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 26异步通信数据帧格式是怎样的？异步通信数据帧格式是怎样的？第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 271. 8251A和CPU之间的连接信号 l片选信号：CSl数据信号:D7D0l读/写控制信号:lRDlWRlC/Dl收发联络信号:lTXRDYlTXElRXRDYlSYNDET8251A与CPU及外设的连接关系 发送接收同步 6.2.3 8251A6.2.3 8251A的外部信号（自学）的外部信号（自学）第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 28l收发联络信号：l

21、DTR数据终端lDSR数据设备lRTS请求发送lCTS清除请求l数据信号:lTXD发送器数据lRXD接收器数据发送接收接收发送 8251A 8251A的外部信号的外部信号 82518251A A芯片共有芯片共有2828个个引脚，其中：有引脚，其中：有1717个个引脚是与引脚是与系统系统相连接，有相连接，有6 6个个是与是与外部设备外部设备相连接，另外，还有相连接，另外，还有3 3个时钟输入端个时钟输入端，1 1个电源端个电源端，1 1个接地端。个接地端。第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 296.2.2. 8251A的发送和接收 l异步接收方式：将RXD线上的低电平作

22、为起始位，并开始计数。当计数到半位的传输时间，再次检测RXD，若仍为低电平，则确认收到有效起始位l异步发送方式：当控制寄存器中发送允许位TXEN位为1且CTS#有效，则开始发送l同步接收方式：8251A先搜索同步字符，将RXD线上的数据送入移位寄存器，然后将得到的字符与同步字符寄存器内容相比较。若相等，则SYNDET输出高电平表示同步字符已经找到。l同步发送方式:当控制寄存器中TXEN位为1且CTS#有效，则开始发送。先传送同步字符，后传送数据块。第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 302. 8251A的发送和接收的发送和接收（1）检测起始位）检测起始位设数据接收时钟

23、频率是数据传输频率的设数据接收时钟频率是数据传输频率的16倍。倍。低电平起始检测低电平起始检测确定已检测到起始位确定已检测到起始位起起 始始 位位RXCRXDT16 T8 T第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 31采样数据进行装配采样数据进行装配起始检测起始检测确定已检测到起始位确定已检测到起始位起起 始始 位位RXCRXDT16 T16 T8 T 每隔一字符（设每隔一字符（设16个脉冲）传输时间，对个脉冲）传输时间，对RxD进行一次采进行一次采样，数据送移位寄存器移位，并进行奇偶校验和去掉停止位，样，数据送移位寄存器移位，并进行奇偶校验和去掉停止位，得到并行数据。得

24、到并行数据。 （2）8251A进行常规采样并进行字符装配进行常规采样并进行字符装配第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 32注：注：对于少于对于少于8位的数据，位的数据，8251A将高位补将高位补0。 （3）通知）通知CPU接收数据接收数据 并行数据经过内部数据总线送接收数据缓冲器，并并行数据经过内部数据总线送接收数据缓冲器，并置置RxRDY有效，通知有效，通知CPU已收到一个数据，可以取用。已收到一个数据，可以取用。 8251A异步接收数据传输格式异步接收数据传输格式第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 33（2）8251A由由TxD线把串行数

25、据送出线把串行数据送出 。 8251A从从CPU接收到一个数据，移位形成接收到一个数据，移位形成串行数据串行数据，再加，再加上起始位、奇偶校验位以及停止位，由上起始位、奇偶校验位以及停止位，由TxD把数据送出。把数据送出。 注：注：数据及起始位、校验位、停止位总是在发送时钟数据及起始位、校验位、停止位总是在发送时钟TxC的下的下降沿从降沿从8251A发出，数据传输的波特率为发送时钟频率的发出，数据传输的波特率为发送时钟频率的1、1/16或者或者1/64，具体决定于编程时给出的波特率因子。，具体决定于编程时给出的波特率因子。 （1）程序置）程序置TxEN（允许发送）有效。允许发送）有效。 检测到

26、外设送来的检测到外设送来的CTS（请求发送信号的响应信号）有效，请求发送信号的响应信号）有效，开始发送。开始发送。 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 342. 8251A的发送和接收 l异步接收方式：将RXD线上的低电平作为起始位，并开始计数。当计数到半位的传输时间，再次检测RXD，若仍为低电平，则确认收到有效起始位l异步发送方式：当控制寄存器中发送允许位TXEN位为1且CTS#有效，则开始发送l同步接收方式：8251A先搜索同步字符，将RXD线上的数据送入移位寄存器，然后将得到的字符与同步字符寄存器内容相比较。若相等，则SYNDET输出高电平表示同步字符已经找到。

27、l同步发送方式:当控制寄存器中TXEN位为1且CTS#有效，则开始发送。先传送同步字符，后传送数据块。第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 35单同步字符单同步字符 8251检测检测RxD线，当线，当RxD线出现一数据位时，接收线出现一数据位时，接收送移位寄存器移位，并与同步字符寄存器的内容比较，送移位寄存器移位，并与同步字符寄存器的内容比较，如不等，继续接收，比较。相等时，如不等，继续接收，比较。相等时，8251A的的SYNDET引脚为高电平，表示同步已经实现。引脚为高电平，表示同步已经实现。（1）搜索同步字符）搜索同步字符双同步字符双同步字符 检测到第一个同步字符后

28、，再继续检测此后输入的移检测到第一个同步字符后，再继续检测此后输入的移位寄存器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相位寄存器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相同，不同重新比较第一个同步字符；相同，则认为同步同，不同重新比较第一个同步字符；相同，则认为同步已经实现。已经实现。内同步内同步（a）第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 36（b）外同步外同步 通过在同步输入端通过在同步输入端SYNDET加一高电位实现同步。当加一高电位实现同步。当SYNDET端出现一个高电平，并且维持一时钟接收周期，端出现一个高电平，并且维持一时钟接收周期，8251A认为已经完成同步。认

29、为已经完成同步。 （2）数据的同步传输数据的同步传输 接收器利用时钟信号对接收器利用时钟信号对RxD采样，把收到的数据送移位采样，把收到的数据送移位寄存器。当收到的数据位达到规定的一个字符位数时，将移位寄存器。当收到的数据位达到规定的一个字符位数时，将移位寄存器的内容送输入缓冲寄存器，且发出寄存器的内容送输入缓冲寄存器，且发出RxRDY信号，表示信号，表示收到一数据。收到一数据。 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 37（2）发送同步字符）发送同步字符 根据编程要求，发送器先发送一个或两个同步字符。根据编程要求，发送器先发送一个或两个同步字符。 注：注：如发送数据时，

30、如发送数据时，CPU来不及提供新数据，来不及提供新数据，8251A发送器发送器会自动插入同步字符，由会自动插入同步字符，由TxD送出。送出。 （3）发送数据块）发送数据块 发送数据块时，发送器根据要求对数据块中的数据加上奇发送数据块时，发送器根据要求对数据块中的数据加上奇偶校验位或不加。偶校验位或不加。 （1）程序置）程序置TxEN（允许发送）有效允许发送）有效 检测到外设送来的检测到外设送来的CTS（请求发送信号的响应信号）有效，请求发送信号的响应信号）有效，开始发送。开始发送。 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 38 1 1. . 用用错位连接错位连接结合结合软

31、件软件方法实方法实现现8 8位接口芯片与位接口芯片与1616位位CPUCPU总线的总线的连接连接 在在硬件硬件上将上将地址总线地址总线的的A A1 1与与82518251A A的的A A0 0（即即C/DC/D）引脚相连接，在引脚相连接，在软件设软件设计计时用时用连续的偶地址连续的偶地址代替代替端口的奇端口的奇/ /偶偶地址地址，在硬件上将，在硬件上将ABAB的的A2/A1A2/A1等与等与8251A8251A的的A1/A0A1/A0错位连接，就解决了错位连接，就解决了8 8位位接口芯片与接口芯片与1616位数据总线的连接；即位数据总线的连接；即就是将就是将8 8位的接口芯片与位的接口芯片与1

32、616位数据总线位数据总线的的低低8 8位数据线位数据线相连接。相连接。 7.2.3 87.2.3 8位接口芯片与位接口芯片与CPUCPU总线的连接（自学）总线的连接（自学）第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 39表表7.1 CPU总线与总线与8位接口错位连接小结位接口错位连接小结CPU字字长长数据线数据线位数位数选最低字节选最低字节错位连接错位连接低位地址初值低位地址初值相邻地址相邻地址差值差值8088168A0-A0A0=0180861616A0=0A1-A0A1A0=002803863232A1A0=0A2-A0A2A1A0=0004Pentium3264A2A

33、1A0=0A3-A0A3A2A1A0=00008v16位系统中，高位系统中，高8位位DB与奇地址相关，低与奇地址相关，低8位位DB与偶与偶地址相关。地址相关。v软件上，用连续偶地址代替奇偶地址。软件上，用连续偶地址代替奇偶地址。第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 40 2. . 用硬件方法实现用硬件方法实现8 8位外设与位外设与1616位数据总线的连接位数据总线的连接 两个硬件电路：两个硬件电路：（1 1）检测控制电路：检测控制电路：检测并识别检测并识别奇地址奇地址端口输入端口输入/ /输出指输出指令，确认是奇地址令，确认是奇地址I/OI/O指令时启动指令时启动高高/

34、 /低低字节复制器，并字节复制器，并控制数据复制方向。控制数据复制方向。（2 2）高高/ /低字节复制器：低字节复制器：执行执行ININ指令时，将外设来的数据指令时，将外设来的数据复制至数据总线高复制至数据总线高8 8位；执行位；执行OUTOUT指令时，将指令时，将CPUCPU的高的高8 8位位数据复制至数据总线的低数据复制至数据总线的低8 8位。位。第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 411. 方式寄存器的格式方式寄存器的格式 8251A的编程包括的编程包括两个方面两个方面的内容：的内容：由由CPU发出控制字，即发出控制字，即模式命令字模式命令字和和操作命令控制字操

35、作命令控制字 由由8251A向向CPU送出的状态字送出的状态字 模 式 字模 式 字是 在 对是 在 对8 2 5 1 A进 行 初进 行 初始化时，始化时，用 程 序用 程 序命 令 写命 令 写入 且 只入 且 只需 写 一需 写 一次。次。 7.2.4 8251A的寄存器及其初始化流程的寄存器及其初始化流程 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 422. 控制寄存器的格式控制寄存器的格式 控制字是在模式字之后写入，用来控制字是在模式字之后写入，用来控制控制8251A的工作的工作，使其处于规定的，使其处于规定的状态以及准备发送或接收数据，可进行多次写入操作。状态以及

36、准备发送或接收数据，可进行多次写入操作。 控制字和模式字共用一个奇地址端口，且又无特征标志，控制字和模式字共用一个奇地址端口，且又无特征标志，8251A是根据是根据写入的先后顺序来加以区分的，即写入的先后顺序来加以区分的，即先写入的是模式字，后写入的是控制字先写入的是模式字，后写入的是控制字。 第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 433. 状态寄存器的格式状态寄存器的格式 状态寄存器用来存放状态寄存器用来存放8251A的状态字，用来反映的状态字，用来反映8251A的的状态信息，可供状态信息，可供CPU读取查询。读取查询。第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信

37、及其接口技术 4444 8251A初始化的约定：初始化的约定： 复位后，第一次给复位后，第一次给奇地址奇地址端口写端口写入的值作为入的值作为方式字送入方式寄存器方式字送入方式寄存器 如规定为如规定为同步模式同步模式，那么，接下来，那么，接下来往往奇地址奇地址端口写入的是端口写入的是同步字符同步字符。如果是。如果是双同步双同步，则先后，则先后两次两次写入同步字符。写入同步字符。 接下来，只要不是复位命令，接下来，只要不是复位命令，CPU给奇地址写入的是给奇地址写入的是控制字控制字，给，给偶地址偶地址端口端口写入写入的是要的是要发送的数据发送的数据。 4. 8251A的初始化的初始化 8251A使

38、用前必须进行初始化，以确使用前必须进行初始化，以确定定工作方式、传送速率、字符格式工作方式、传送速率、字符格式以及以及停停止位长度止位长度等；改变等；改变8251A的工作方式时必的工作方式时必须再次进行初始化编程；须再次进行初始化编程；第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 45 8251A编程举例编程举例2.同步方式举例同步方式举例【例例】 假设假设 8251A的端口地址为：的端口地址为：42H、40H，按以下要求对，按以下要求对8251A进行初始化进行初始化。 （1）同步工作方式，）同步工作方式，2个同步字符个同步字符16H，内同步，采用偶校验，内同步，采用偶校验，7

39、个个数据位。数据位。 （2）使）使8251A对同步字符进行搜索，使错误位全部复位，启动发送对同步字符进行搜索，使错误位全部复位，启动发送器和接收器，通知调制器和接收器，通知调制/解调器解调器CPU已准备好进行数据传输。已准备好进行数据传输。第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 46MOV AL，38HOUT42H，ALMOV AL，16HOUT42H，ALOUT42H，ALMOV AL，0B7HOUT 42H，AL可知，方式字和控制字的端口地址为42H；方式字的内容为38H；控制字的内容为0B7H；同步字符为16H；设置方式字，同步方式，7个数据位，偶校验；两个同步字符

40、均为16H；控制字，启动发送、接收、并设置有关信息第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 47【例例】 假设假设 8251A的端口地址为：的端口地址为：82H、80H，按以下要求对，按以下要求对8251A进行初始化进行初始化。 （1）异步工作方式，）异步工作方式，1个停止位，采用偶校验，个停止位，采用偶校验，7个数据位，个数据位， 波特率因子为波特率因子为16。 （2）允许接收和发送数据，使错误位全部复位。）允许接收和发送数据，使错误位全部复位。 （3）查询）查询8251A的状态字，当接收准备就绪时则从的状态字，当接收准备就绪时则从8251A输入输入 数据，否则等待。数据

41、，否则等待。请思考？方式、状态、控制寄存器的值分请思考？方式、状态、控制寄存器的值分别是多少？别是多少？第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 48v 并行通信并行通信：把一个字符的各位用几条线同时进行传输的一种通信方式。例如一组8位数据或16位数据的同时传入或传出。v 并行通信的优点优点是传输速度快，信息率高；缺点缺点是电缆耗损高。并行通信适用于数据传输率较高、传输距离较短的场合。v 适合场合适合场合：（1）外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换u 例如：微机与并行接口打印机、磁盘驱动器 （2）微机系统中最基本的信息交换方法u 例如：系统板上各部件之间，接口

42、电路板上各部件之间7.3 并行通信和并行接口并行通信和并行接口第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 49v 并行接口：实现并行通信的接口称为并行接口。v 按照信息传送方向，分为：输入接口、输出接口和输入/输出接口v 按照可编程性分类：不可编程并行接口和可编程并行接口。u 不可编程的并行接口：接口的工作方式及功能由硬件连接来设定，不能用软件编程的方法改变，接口的工作方式固定不变。例如8位双向三态缓冲驱动器74LS245、8位三态数据锁存器74LS373等。多用于组成功能比较简单的接口电路。u 可编程的并行接口：一般由可编程通用接口芯片组成，这些芯片除了具有硬件连接接口的性

43、能外，最主要的就是可由编程人员通过编程来进行设定芯片性能。如有Zilog公司的Z80PIO， Intel的8255A等。因而可编程接口具有广泛的适应性和很高的灵活性，在微机系统中得到广泛的应用。2. 并行并行I/O接口接口第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 50图6.13 并行接口连接外设的示意图（输入过程）两个通道1、外设外设将数据送给接口，将数据送给接口，将将“数据输入准备好数据输入准备好”设置为有效电平设置为有效电平2、接口将数据存入输入缓冲器、接口将数据存入输入缓冲器3、在状态寄存器中设置、在状态寄存器中设置“输入准备好输入准备好”状态位状态位4、将、将“数据

44、数据输入回答输入回答”设置为设置为有效电平有效电平5、向、向CPU发出中断请求发出中断请求6、外设撤除外设撤除数据和数据和“数数据输入准备好据输入准备好”位，位， CPU读取数据，读取数据，接接口自动清除口自动清除状态寄存状态寄存器中设置器中设置“输入准备输入准备好好”状态位状态位第第7 7章章 串并行通信及其接口技术串并行通信及其接口技术 512. 输出过程 u当接口状态寄存器“输出准备好”位为1时，CPU将数据送到接口的输出缓冲器u接口清除“输出准备好”位，将数据送往外设，向外设发送“数据输出准备好”信号以启动外设u外设接收数据，向接口发送“数据输出响应”信号u接口将状态寄存器中 “输出准

45、备好” 位重新置16.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A8255A8255A的内部结构和外部信号的内部结构和外部信号1.1.数据端口数据端口A A、B B、C C 8255A8255A的三个数据端的三个数据端口都是口都是8 8位的，而各位的，而各有特点。有特点。(1)(1)端口端口A A 是一个独立的是一个独立的8 8位数位数据据I/OI/O口，它的内部口，它的内部有对有对数据输入数据输入/ /输出输出的锁存的锁存功能。功能。(2)(2)端口端口B B 是一个独立的是一个独立的8 8位数位数据据I/OI/O口，对口，对输入的输入的数据不锁存数据不锁存，仅对，仅对输出的数据锁存输

46、出的数据锁存。 (3)(3)端口端口C C 可以看作是一个可以看作是一个独立的独立的8 8位位I/OI/O口口；也；也可以看作是可以看作是两个独立两个独立的的4 4位位I/OI/O口。口。还可以还可以用作用作A A口和口和B B口的控制口的控制信号。对输出数据进信号。对输出数据进行行锁存，对输入数据锁存，对输入数据不锁存。不锁存。7.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A7 7. .4 4.1.1 8255A8255A的内部结构和外部信号的内部结构和外部信号2.2.A A组控制和组控制和B B组控制组控制 这两组控制部件这两组控制部件有两个功能：即有两个功能：即一是一是接收芯片内部

47、总线上接收芯片内部总线上的控制字；的控制字；二是二是接收接收来自读来自读/ /写控制逻辑写控制逻辑电路的读电路的读/ /写命令，写命令，据此而据此而决定两组端口决定两组端口的工作方式和读的工作方式和读/ /写写操作操作。7.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A7 7. .4 4.1.1 8255A8255A的内部结构和外部信号的内部结构和外部信号3.3.读读/ /写控制逻辑电路写控制逻辑电路 负责管理负责管理82558255A A的的数据传输数据传输过程。它接过程。它接收收CSCS及来自地址总线及来自地址总线的信号的信号A A1 1、A A0 0和和控制总控制总线的信号线的信号R

48、ESETRESET、RDRD、WRWR，将它们组合后，将它们组合后，得到对得到对A A组控制部件和组控制部件和组控制部件的控制组控制部件的控制命令，并将命令送给命令，并将命令送给这两个部件，再由它这两个部件，再由它们完成对们完成对数据、状态数据、状态和控制信息和控制信息的传输。的传输。7.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A7 7. .4 4.1.1 8255A8255A的内部结构和外部信号的内部结构和外部信号4. 4. 数据总线缓冲器数据总线缓冲器是一个双向三态的是一个双向三态的8 8位数据位数据缓冲器。缓冲器。82558255A A正是通正是通过它与系统过它与系统数据总线数据

49、总线相相连。连。输入数据、输出数据、输入数据、输出数据、CPUCPU发给发给82558255A A的控制字都的控制字都是通过该部件传递的。是通过该部件传递的。7.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A7 7. .4 4.1.1 8255A8255A的内部结构和外部信号的内部结构和外部信号82558255A A复位后，所有复位后，所有I/OI/O均处于输入状态，均处于输入状态，内部寄存器都被清除内部寄存器都被清除7.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A7 7. .4 4.1.1 8255A8255A的内部结构和外部信号的内部结构和外部信号分为两组：分为两组：l和外设一边

50、相连的信号和外设一边相连的信号 PA7PA0 PB7 PB0 PC7 PC0l和和CPU一边相连的信号一边相连的信号 RESET D7 D0 CS芯选信号芯选信号 RD读出信号读出信号 WR写入信号写入信号 A1、A0端口选择信号端口选择信号2. 8255A的外部信号的外部信号 注意：8255A有4个端口地址，3个数据端口和1个控制端口。 A1A0为00选中A端口，01选中B端口，10选中C端口，11选中控制端口。7.4 可编程并行通信接口可编程并行通信接口8255A7 7. .4 4. .2 2 8255A8255A的控制字的控制字v 8255A用指令在控制端口中设置控制字来决定其工作。v

51、控制字分为两类 方式选择控制字 C端口按位置1/置0控制字：使C端口中的任何一位置位或者复位8255A有三种基本工作方式：方式0、方式1、方式2u端口A可工作在任何一种方式，端口B只能工作在方式0或方式1，端口C配合端口A和B的工作u归为同一组的两个端口可以分别工作在输入方式和输出方式。具体方式有方式选择控制字决定1. 方式选择控制字方式选择控制字 图7.12 8255A的方式选择控制字端口C例：例：要求要求8255A各端口工作方式如下：端口各端口工作方式如下：端口A - 方式方式0，输，输出；端口出；端口B - 方式方式0，输入；端口，输入；端口C -高高4位输出，低位输出，低4位位输入。程

52、序段如下（设控制端口地址为输入。程序段如下（设控制端口地址为00E6H）：）：MOVAL,83H（10000011）MOVDX,0E6HOUTDX,AL若为1，则对端口C中某位置1v2、端口、端口C置置1/置置0控制字（控制字（ 先自己看书先自己看书P223 ） 决定对端口C中的哪一位置1或置0v 端口C置1/置0的例子MOVAL, 0FH;对PC7置1的控制字MOVDX, 00EEH;控制口地址送DXOUTDX, AL;对PC7进行置1操作MOVAL, 06H;对PC3置0的控制字OUTDX, AL;对PC3进行置0操作图图7.13 端口端口C的置的置1/置置0控制字控制字6.4.4 825

53、5A6.4.4 8255A的工作方式的工作方式1. 方式方式0： 也叫基本输入输出方式。也叫基本输入输出方式。 (1)(1)三个端口都可作为独立的输入或输出口，各端口间没有三个端口都可作为独立的输入或输出口，各端口间没有必然的关系。必然的关系。(2)(2)由端口由端口A A、端口端口B B和端口和端口C C的高的高4 4位、低位、低4 4位，这位，这4 4个端口可个端口可以有以有1616种不同的组合。种不同的组合。(3)(3)这种方式下，这种方式下，输出可锁存数据，输入是不锁存输出可锁存数据，输入是不锁存的。的。v 使用场合：v 同步传输v 查询式传输 同步传送时同步传送时，发送方和接收方由，

54、发送方和接收方由同一时序同一时序信信号来管理，所以号来管理，所以双方相互知道对方的动作双方相互知道对方的动作，不需，不需要应答信号。即要应答信号。即CPUCPU不需要查询外设的状态不需要查询外设的状态，对接，对接口要求很简单口要求很简单, ,只要能传送数据就行，此时只要能传送数据就行，此时82558255A A的的三个数据端口可以实现三路数据传送三个数据端口可以实现三路数据传送。 查询传送时查询传送时，因为没有应答信号，一般将，因为没有应答信号，一般将A A、B B口常作为数据口，把口常作为数据口，把C C口的两部分用来输出一些口的两部分用来输出一些控制信号和接收一些状态信号控制信号和接收一些

55、状态信号，这样端口，这样端口C C用来配用来配合端口合端口A A和和B B工作。工作。v方式方式1：又称为又称为选通的输入选通的输入/ /输出方式输出方式。 （1 1）端口）端口A A和端口和端口B B可以分别作为输入端口或输出端口。可以分别作为输入端口或输出端口。（2 2）如果端口）如果端口A A和端口和端口B B只有一个只有一个工作于方式工作于方式1 1，端口，端口C C中就有中就有3 3位位被规定为被规定为配合方式配合方式1 1工作的信号，这时，工作的信号，这时，另一个端口和端另一个端口和端口口C C的其它位可工作于方式的其它位可工作于方式0 0。（3 3）如果端口）如果端口A A和和B

56、 B都都工作在方式工作在方式1 1，那么端口，那么端口C C则有则有6 6位位分别作分别作为为A A口和口和B B口的应答联络信号，并且其排列是固定的，口的应答联络信号，并且其排列是固定的，剩余剩余的的2 2位位可工作于方式可工作于方式0 0。7.4.3 8255A7.4.3 8255A的工作方式的工作方式方式方式1时输入端口对应的控制信号和控制字时输入端口对应的控制信号和控制字图7.14 STB STB：选通信号输入端。它是选通信号输入端。它是由外设送往由外设送往 8255 8255A A的，当的，当STBSTB有有效效时时82558255A A的端口的端口A A或或B B的输入缓冲器接收到

57、一个来自的输入缓冲器接收到一个来自外设的外设的8 8位位数据。数据。方式方式1的输入组态和应答信号的功能的输入组态和应答信号的功能 IBF IBF：“输入缓冲器满输入缓冲器满”信号。它是信号。它是82558255A A输出的状态信号输出的状态信号，当当 IBF IBF 有效时，表示当前有效时，表示当前已有一个新的数据已有一个新的数据进入端口进入端口A A或或B B缓缓冲器中。此信号是对冲器中。此信号是对STBSTB的响应信号，它可以由的响应信号，它可以由CPU CPU 通过查询通过查询C C口的口的PCPC5 5或或PCPC1 1位获得。当位获得。当CPUCPU查的查的PCPC5 5（或（或P

58、CPC1 1)=1)=1时，便可以从时，便可以从A A口（或口（或B B口）读入数据。口）读入数据。 INTRINTR：是是82558255A A送往送往CPUCPU的的中断请求信号中断请求信号。当选通信号。当选通信号STB =1STB =1，置置IBF=1IBF=1，且端口处于中断允许状态（且端口处于中断允许状态（INTE=1)INTE=1)时，将时，将INTRINTR端置端置位高电平，向位高电平，向CPU CPU 发出中断请求信号。发出中断请求信号。方式方式1 使用场合使用场合 对方式对方式1 1，规定一个端口作为输入口的同时，规定一个端口作为输入口的同时，自动规定了有关自动规定了有关控制

59、信号控制信号，尤其规定了相应的，尤其规定了相应的中中断请求信号断请求信号。这样，在许多。这样，在许多采用中断方式进行输采用中断方式进行输入输出的场合入输出的场合，如果外设能为，如果外设能为82558255A A提供选择信提供选择信号或数据接收应答信号，那么，常使号或数据接收应答信号，那么，常使82558255工作于工作于方式方式1 1。 用方式用方式1 1工作比用方式工作比用方式0 0更加方便有效更加方便有效。方式方式1时时输出端口输出端口对应的控制信号和状态信号对应的控制信号和状态信号以及控制字有关信号（自学看书以及控制字有关信号（自学看书P228） 3. 方式方式2 也叫双向传输方式，具有

60、如下也叫双向传输方式，具有如下特点特点： （1 1）只适用于端口只适用于端口A A，相当于双向的方式相当于双向的方式1 1传输。传输。 （2 2）端口端口C C用用5 5条线作为条线作为A A口的联络信号，并且排列是固定口的联络信号，并且排列是固定的。的。 方式方式2 使用场合 v方式2是一种双向工作方式，如果一个并行外部设备既可以作为输入设备，又可作为输出设备，并且输入输出动作不会同时进行，那么，将这个外设和8255A的端口A相连，并使它工作在方式2，就非常合适。v比如，磁盘驱动器。7.4.4. 8255应用举例应用举例为某应用系统配置一个并行打印机接口，并且通过接为某应用系统配置一个并行打