第9章常用外设与通信接口PPT课件

1、1第第9章章 常用外设与通信接口常用外设与通信接口 29.1 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C551. 8255具有具有，提供，提供TTL兼容的并行接口。作为输入时提供三态缓冲器功能兼容的并行接口。作为输入时提供三态缓冲器功能，作为输出时提供数据锁存功能。其中，作为输出时提供数据锁存功能。其中，A口具有口具有双向传输功能。双向传输功能。2. 8255有有，方式，方式0、方式、方式1和方式和方式2，能使，能使用无条件、查询和中断等多种数据传送方式完成用无条件、查询和中断等多种数据传送方式完成CPU与与I/O设备之间的数据交换。设备之间的数据交换。3. B口和口和C口的引脚具有达林顿复合

2、晶体管驱动能力，口的引脚具有达林顿复合晶体管驱动能力，在在1.5V时输出时输出1mA电流，适于作输出端口。电流，适于作输出端口。4. C口除用做数据口外，口除用做数据口外，。 9.1.1 8255的基本功能的基本功能31. 内部结构内部结构 9.1.2 8255的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚42. 外部引脚外部引脚 58255的端口与操作选择表的端口与操作选择表A1A0 DR# WR#CS#操操 作作特征特征位位00010A口内容读至数据总线口内容读至数据总线无无输输入入01010B口内容读至数据总线口内容读至数据总线无无10010C口内容读至数据总线口内容读至数据总线无无00100

3、数据总线内容写至数据总线内容写至A口口无无输输出出01100数据总线内容写至数据总线内容写至B口口无无10100数据总线内容写至数据总线内容写至C口口无无11100数据总线内容写至控制寄存器数据总线内容写至控制寄存器D7=1数据总线内容写数据总线内容写C口按位置口按位置/清控制字清控制字D7=0XXXX1端口输出为高阻端口输出为高阻无无禁禁止止11010非法非法无无XX110端口输出为高阻端口输出为高阻无无69.1.3 8255的工作方式的工作方式 1方式方式0 方式方式0提供两个提供两个8位口（位口（A和和B）和两个）和两个4位位口（口（PC7PC4，PC3PC0），任何一个口都），任何一个

4、口都可用做输入可用做输入输出输出( (单向），由单向），由CPU用简单的用简单的I/O指令来进行读指令来进行读/写。写。 一般用于无条件传送的场合，也可以用一般用于无条件传送的场合，也可以用做查询式传送。做查询式传送。 习惯上将习惯上将A口和口和B口作为数据口，将口作为数据口，将C口作口作为控制输出和状态输入口。为控制输出和状态输入口。 78255A方式方式0输入时序和参数说明输入时序和参数说明88255A方式方式0输出时序和参数说明输出时序和参数说明9 2方式方式1 （A口和口和B口有此方式，单向）口有此方式，单向）（1）方式）方式1的输入的输入 A口和口和B口方式口方式l的输入组态的输入组

5、态 10 INTE为中断允许位，对应为中断允许位，对应PC口寄存器口寄存器(状态状态字字)的的D4位（位（INTEA）和）和D2位位 （INTEB） ，可，可通过对通过对PC口按位写方法设置；口按位写方法设置； PC2、PC4引脚作用：用作锁存数据口数据；引脚作用：用作锁存数据口数据； 中断条件：中断条件：STB#(引脚引脚)=1(无效无效)，IBF=1、INTE=1； PC6、7可作为数据线使用。可作为数据线使用。1112方式方式1下的输入过程：下的输入过程： 外设把数据送到外设把数据送到8255端口端口 外设用选通信号外设用选通信号STB#把数据打入端口的输入锁存器把数据打入端口的输入锁存

6、器 输入缓冲器满信号输入缓冲器满信号IBF有效，有效，CPU可查询该信号可查询该信号 如果如果INTE有效，有效，8255将使将使INTR有效，申请中断有效，申请中断 CPU向向8255发读信号发读信号RD#，从，从8255端口读数据端口读数据 中断请求信号中断请求信号INTR变无效，然后变无效，然后IBF无效，外设可送无效，外设可送下一个数据。下一个数据。13（2）方式）方式1的输出的输出 8255方式方式1输出组态输出组态14 INTE为中断允许位，对应为中断允许位，对应PC口寄存器口寄存器(状态状态字字)的的D6位（位（INTEA）和）和D2位位 （INTEB） ，可，可通过对通过对PC

7、口按位写方法设置；口按位写方法设置； PC2、PC6引脚作用：用作对引脚作用：用作对OBF#的回应；的回应； 中断条件：中断条件：ACK# (引脚引脚)=1(无效无效)， OBF#=1(无效无效)、INTE=1； PC4、5可作为数据线使用。可作为数据线使用。1516方式方式1下的输出过程：下的输出过程： CPU发发WR#信号，向信号，向8255送一个数据送一个数据 WR#使使INTR无效，无效，OBF#有效，通知外设可取数据有效，通知外设可取数据 外设接到数据后，向外设接到数据后，向8255回送回送ACK#信号信号 OBF#无效，接着无效，接着ACK#无效，其上升沿引发无效，其上升沿引发IN

8、TR有效有效，向，向CPU发中断申请，请求发送新数据。发中断申请，请求发送新数据。173方式方式2 8255方式方式2组态组态双向双向I/O，只有，只有A口有此方式口有此方式189.1.4 8255的控制字与初始化编程的控制字与初始化编程 1工作方式控制字（写，工作方式控制字（写，A1A011 ）8255工作方式控制字工作方式控制字19例例9.1 某系统要求使用某系统要求使用8255的的A口工作于方式口工作于方式1作输入，作输入，B口工作于方式口工作于方式0作输出，作输出，C口上半部输入，下半部输口上半部输入，下半部输出。出。8255端口地址为端口地址为60H-63H。 控制字为：控制字为：1

9、0111000B=0B8H 初始化程序为：初始化程序为： MOVAL，0B8H OUT63H，AL 202C口按位置口按位置/复位控制字（写，复位控制字（写，A1A011 ） C口按位置口按位置/复位控制字复位控制字例例9.2 如上例，若如上例，若A口工作于方式口工作于方式1作输入，要使用中作输入，要使用中断传送方式，则应当写断传送方式，则应当写PC4的按位置位字：的按位置位字： MOVAL，00001001B OUT63H，AL 21 方式方式1下下8255状态字中状态字中INTE位的置位和复位位的置位和复位 若禁止若禁止PA口输入中断请求口输入中断请求 MOV DX，303H ；8255命

10、令口命令口 MOV AL，0000B ；置；置=0，禁止中断请求，禁止中断请求 OUT DX，AL 若允许若允许PA口输入中断请求口输入中断请求 MOV DX，303H ；8255命令口命令口 MOV AL，00001B ；置；置=1，允许中断请求，允许中断请求 OUT DX，AL 若允许若允许PA口输出中断请求口输出中断请求 MOV DX，303H ；8255命令口命令口 MOV AL，00001B ；置；置=1，允许中断请求，允许中断请求 OUT DX，AL22 若允许若允许PB口输入中断请求口输入中断请求 MOV DX，303H ；8255命令口命令口 MOV AL，00001B ；置；

11、置，允许中断请求，允许中断请求 OUT DX，AL 若禁止若禁止PB口输入中断请求口输入中断请求 MOV DX，303H ；8255命令口命令口 MOV AL，0000B ；置；置，禁止中断请求，禁止中断请求 OUT DX，AL 若允许若允许PB口输出中断请求口输出中断请求 MOV DX，303H ；8255命令口命令口 MOV AL，00001B ；置；置，允许中断请求，允许中断请求 OUT DX，AL23例例9.3 下图采用一个下图采用一个8255芯片和软盘控制器相连，箭头芯片和软盘控制器相连，箭头标明了标明了I/O的方向，根据该图，试写出的方向，根据该图，试写出8255的初始化程的初始化

12、程序。设序。设8255端口地址为端口地址为0300-0303H。 8255用作软盘基本接口用作软盘基本接口24 A口工作在方式口工作在方式2，PC4-PC7作应答联络信号线，作应答联络信号线，PC3用作用作A组中断请求，组中断请求，B口和口和PC0-PC2作输出，工作在方作输出，工作在方式式0。 工作方式控制字为：工作方式控制字为：11XXX000B 初始化程序为：初始化程序为： MOVDX，303H MOVAL，0C0H OUTDX，AL MOVAL，00001001B OUTDX，AL MOVAL，00001101B OUTDX，AL 25例例9.4 某应用系统以某应用系统以8255A作为

13、接口，采集一组开关作为接口，采集一组开关S7S0 的状态，然后通过一组发光二极管的状态，然后通过一组发光二极管LED7LED0显示开关状态显示开关状态,(Si闭合，则对应闭合，则对应LEDi亮，亮，Si断开，则对断开，则对应的应的LEDi灭）电路连接如下图，已知灭）电路连接如下图，已知8255A、B两组两组均工作在方式均工作在方式0。1) 写出写出8255四个端口的地址。四个端口的地址。2) 写出写出8255工作方式控制字。工作方式控制字。3) 写出实现给定功能的汇编语言程序。写出实现给定功能的汇编语言程序。26LED7LED0S7S0PB7PB0PA7PA08255AD7D0D7D0WR#R

14、D#IOW#IOR#Y0 #G1G2A#G2B#CBA74LS138CS#A9AEN&A8A7A6A5A4A3A2A1A0A1A027答：答：1) A口、口、B口、口、C口和控制口的地址分别是口和控制口的地址分别是320H、321H、322H和和323H。2) A口工作在方式口工作在方式0输出，输出，B口工作在方式口工作在方式0输入，输入，C口口空闲，所以其控制字是空闲，所以其控制字是10000010b82H3) 程序如下：程序如下：MOVAL, 82H;置方式字置方式字MOVDX, 323H;置控制端口地址置控制端口地址OUTDX, ALL1:MOVDX, 321H;置置B口地址口地

15、址INAL, DX;读开关状态（读开关状态（1断，断，0通）通）NOTAL;状态取反状态取反MOVDX, 320H;置置A口地址口地址OUTDX, AL;输出（输出（1亮，亮，0灭）灭）JMPL128思考题：思考题：如果上题要求修改成：不用查询方式，而是每如果上题要求修改成：不用查询方式，而是每50ms来一次中断，在中断中读来一次中断，在中断中读B口，输出口，输出A口，口，请问电路和程序要怎么改动？假设系统提供一个请问电路和程序要怎么改动？假设系统提供一个2KHz的脉冲，的脉冲，8254和和8259的地址同的地址同PC机器。机器。29例例9.5 假设利用假设利用8255的的A口方式口方式0与打

16、印机相连，与打印机相连，将内存缓冲区将内存缓冲区BUFF中的字符打印输出。中的字符打印输出。 打印机接口在打印机接口在STB#有效时，接收数据，而有效时，接收数据，而在在BUSY有效时，表示打印机忙，不能接收有效时，表示打印机忙，不能接收数据。数据。 30打印机时序打印机时序返回#318255与打印机接口与打印机接口32.DATA BUFF DB HELLO,WORLD!，13，10，$ PORTA EQU60H PORTB EQU61H PORTC EQU62H PORTCN EQU63H.CODESTART：MOVAX，DATAMOVDS，AXMOVSI，OFFSETBUFF33 MOVA

17、L，88H OUTPORTCN，AL MOVAL，01H OUTPORTCN，ALWAIT：INAL，PORTC TESTAL，80H JNZWAIT MOVAL，SI CMPAL，$ JZPRINT_OVER OUTPORTA, AL34MOVAL, 00H OUT PORTCN ,AL MOV AL,01H OUT PORTCN ,AL INC SI JMP WAITPRINT_OVER: MOV AH,4CH INT 21HEND START 看图359.2.1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 串行通信是将数据的各个位一位一位地，通串行通信是将数据的各个位一位一位地，通过单条过单条

18、1位宽的传输线按顺序分时传送，即通信位宽的传输线按顺序分时传送，即通信双方一次传输一个二进制位。串行通信与并行通双方一次传输一个二进制位。串行通信与并行通信是两种基本的数据通信方式。信是两种基本的数据通信方式。 1. 串行通信串行通信 9.2 串行接口串行接口36与并行通信相比，串行通信的优势与并行通信相比，串行通信的优势372. 数据传送方式数据传送方式 单工方式单工方式TR 半双工方式半双工方式TRRT 全双工方式全双工方式TTRR383. 波特率与收波特率与收/发时钟发时钟：单位时间内传送的二进制数据的位数，以：单位时间内传送的二进制数据的位数，以位位/秒（秒（）表示，也称为数据位率。）

19、表示，也称为数据位率。 直接决定了通信线路上数据传输的速率直接决定了通信线路上数据传输的速率，对于收，对于收/发双方之间数据传输的同步有十分重要的发双方之间数据传输的同步有十分重要的作用。作用。 一般在发送端是由发送时钟的一般在发送端是由发送时钟的使送入移位使送入移位寄存器的数据串行移位输出。而接收端则是在接收寄存器的数据串行移位输出。而接收端则是在接收时钟的时钟的作用下将传输线上的数据逐位打入移作用下将传输线上的数据逐位打入移位寄存器。位寄存器。 39 为了提高串行通信的抗干扰能力，往往用多为了提高串行通信的抗干扰能力，往往用多个时钟调制一位二进制数据，调制一位二进制个时钟调制一位二进制数据

20、，调制一位二进制数据的收数据的收/发时钟个数称为发时钟个数称为。收收/发时钟频率与波特率之间的关系：发时钟频率与波特率之间的关系： 一般一般n取取1, 16, 32和和64等。对于异步通信，常采用等。对于异步通信，常采用n=16；对于同步通信，则必须取；对于同步通信，则必须取n =1。 404. 串行通信基本方式串行通信基本方式 在通信的数据流中，字符间异步，字符内在通信的数据流中，字符间异步，字符内部各位间同步。部各位间同步。然而，一旦传送开始，收。然而，一旦传送开始，收/发双方则以预发双方则以预先约定的传输速率，在时钟的作用下，传送这先约定的传输速率，在时钟的作用下，传送这个字符中的每一位

21、。个字符中的每一位。41 数据流中的字符与字符之间和字符内部的数据流中的字符与字符之间和字符内部的位与位之间都同步。同步串行通信是以数据块位与位之间都同步。同步串行通信是以数据块（字符块）为信息单位传送，而每帧信息包括（字符块）为信息单位传送，而每帧信息包括成百上千个字符，因此成百上千个字符，因此429.2.2 异步串行通信协议异步串行通信协议43比如比如ASCII 字符字符 A, 二进制是二进制是0100 0001(8位位)，它们在起始位和，它们在起始位和1位停止位之间传送，并使用位停止位之间传送，并使用了了1位偶校验位。位偶校验位。 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 14445例题：

22、例题： 异步传输异步传输7位位ASCII码，如果需要数据传输码，如果需要数据传输速率为速率为240字符字符/秒，使用秒，使用1位奇偶校验位和位奇偶校验位和1位位停止位，则：停止位，则：答：答：461. 串行通信系统串行通信系统数据源和目的地数据源和目的地使数据符合线路要求使数据符合线路要求 9.2.3 串行接口串行接口RS-232C标准标准47引脚引脚代号代号其他表示法其他表示法信号名信号名方向方向1AA（101）PG保护地保护地设备地设备地2BA（103）TxD，SD发送数据发送数据DTEDCE3BB（104）RxD接收数据接收数据DCEDTE4CA（105）RTS，RS请求发送请求发送DT

23、EDCE5CB（106）CTS，CS允许允许/清除发送清除发送DCEDTE6CC（108）DSR，MRDCE就绪就绪DCEDTE7AB（102）SG信号地信号地信号公共地信号公共地8CF（109）RLSD，DCD接收线路信号检测接收线路信号检测DCEDTE20CD（108.2） DTRDTE就绪就绪DTEDCE22CE（125）RI振铃指示振铃指示DCEDTE2. 常用的常用的RS-232C信号线信号线483. 常用的常用的RS-232C连接连接最简单连接（最简单连接（3线连接）线连接）494. 电气特性电气特性1) 应保证电平在应保证电平在( (515) )V之间之间 逻辑逻辑“1” (MA

24、RK)= -3V - 15V， 逻辑逻辑“0” (SPACE) = +3V+15V接通状态（接通状态（ON）即信号有效）即信号有效的电平的电平 = = +3V15V断开状态（断开状态（OUT）即信号无效）即信号无效的电平的电平= - 3 - 15V。 502) 必须进行电平转换必须进行电平转换 513) 必须抗共模噪声干扰必须抗共模噪声干扰 RS-232C由于在发送器与接收器之间有公由于在发送器与接收器之间有公共信号地，不可能使用双端信号，因此共模噪共信号地，不可能使用双端信号，因此共模噪声很容易引入信号系统中，且噪声幅度可高达声很容易引入信号系统中，且噪声幅度可高达好几伏，这是迫使好几伏，这

25、是迫使RS-232C使用较高传输电压使用较高传输电压的主要原因。另一个原因是为了补偿传输线上的主要原因。另一个原因是为了补偿传输线上的信号衰减和沿线附加电平的影响。的信号衰减和沿线附加电平的影响。 525. 机械特性机械特性-连接器连接器53 PC微机异步通信适配器是微机与微机、微机异步通信适配器是微机与微机、微机与微机与MODEM及微机与外设之间进行异步及微机与外设之间进行异步通信的接口。其核心是通信的接口。其核心是UART。 常见的常见的UART主要有主要有、和和。此外，还有带更大缓冲的。此外，还有带更大缓冲的UART，称为称为和和。目前的微机一般用。目前的微机一般用PC16550 9.2

26、.4 异步通信适配器异步通信适配器INS8250与与PC16550 541. INS8250外部引脚外部引脚551) 并行数据并行数据I/O及其控制线及其控制线 D7D0 8位双向三态数据线。位双向三态数据线。 CS0, CS1和和 CS2# 片选线。片选线。 ADS# 地址选通线地址选通线( () ) DISTR和和DISTR#数据输入选通数据输入选通( () ) DOSTR和和DOSTR#数据输出选通数据输出选通( () ) A0, A1和和A2 内部寄存器选择。内部寄存器选择。 CSOUT 片选输出。（片选输出。（ DDIS 驱动器禁止。驱动器禁止。( () ) 562) 串行数据串行数

27、据I/O线线 SOUT 串行数据输出。串行数据输出。 SIN 串行数据输入。串行数据输入。 XTAL1 外部时钟输入端。外部时钟输入端。 XTAL2 基准时钟信号输出端。基准时钟信号输出端。 BAUDOUT#工作时钟（发送时钟）输出。工作时钟（发送时钟）输出。 RCLK 接收时钟输入。接收时钟输入。可和可和BAUDOUT#相接相接 573)和和MODEM的握手信号线的握手信号线 RTS#请求发送，输出线。请求发送，输出线。 DSR#数据设备就绪，输入线数据设备就绪，输入线 DTR#数据终端就绪，输出线。数据终端就绪，输出线。 RI#振铃指示，输入线。振铃指示，输入线。 RLSD#接收线路信号检

28、测，输入线。接收线路信号检测，输入线。 CTS#清除发送，输入线。清除发送，输入线。 584)中断请求，复位输入及其他信号线中断请求，复位输入及其他信号线 INTPRT 中断请求输出。中断请求输出。 MR 主复位输入。主复位输入。 OUT1#和和OUT2#由用户指定的输出端。由用户指定的输出端。MODEM控制寄存器的第二、第三位决定。控制寄存器的第二、第三位决定。592.UART内部结构内部结构 60DLABA2A1A0被访问的寄存器被访问的寄存器0000接收缓冲寄存器接收缓冲寄存器( (读读) )，发送保持寄存器，发送保持寄存器( (写写) )0001中断允许寄存器中断允许寄存器1000波特

29、率除数寄存器波特率除数寄存器( (低字节低字节) ) 1001波特率除数寄存器波特率除数寄存器( (高字节高字节) )X010中断识别寄存器中断识别寄存器( (读读) )，FIFO控制器控制器( (写写) ) X011线路控制寄存器线路控制寄存器 X100MODEM控制寄存器控制寄存器X101线路状态寄存器线路状态寄存器X110MODEM状态寄存器状态寄存器X111Scratch寄存器寄存器DLAB是线路控制寄存器的是线路控制寄存器的D7位。位。611)线路控制寄存器线路控制寄存器LCRD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0WLS0WLS1PENSTBEPSSPSBDLABA2A1A0

30、=011 622)线路状态寄存器线路状态寄存器LSRD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0DROEFEPEBITHRETSREA2A1A0=101 633)发送保持寄存器发送保持寄存器THR 接收缓冲寄存器接收缓冲寄存器RBRD7 D0CPU来的来的8位数位数据并行进据并行进THRTHRD7 D0接收移位寄存器接收移位寄存器发送移位寄存器发送移位寄存器RBR8位数据并行进位数据并行进CPU 发送方发送方接收方接收方DLAB=0，A2A1A0=000644) 波特率除数锁存器波特率除数锁存器 这是一个软件控制的分频器，输出的工作时钟频这是一个软件控制的分频器，输出的工作时钟频率为率为16

31、倍的波特率。倍的波特率。 思考题：思考题： 使用使用INS8250异步传输异步传输7位位ASCII码，如果需要数据码，如果需要数据传输速率为传输速率为960字符字符/秒，使用秒，使用1位奇偶校验位和位奇偶校验位和1位停位停止位，波特率除数锁存器的值是多少？止位，波特率除数锁存器的值是多少？DLAB=1, A2A1A0=001()或或000() 655)中断识别寄存器中断识别寄存器IIR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0IPID1ID20A2A1A0=010（读）（读） 66ID2 ID1中断类型中断类型优先权优先权11接收出错接收出错(重叠、奇偶错、格式错和重叠、奇偶错、格式错和

32、中止中止)最高最高10接收缓冲器满接收缓冲器满次高次高01发送保持器空发送保持器空低低00MODEM状态状态(CTS、DSR、RI和和RLSD)改变改变最低最低676)中断允许寄存器中断允许寄存器IER D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0I2EI1EI3E0DLAB=0，A2A1A0=001 I0E0687)MODEM控制寄存器控制寄存器MCRA2A1A0=100 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0DTRRTSOUT10OUT20LOOP698)MODEM状态状态寄存器寄存器MSRA2A1A0=110 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CTS DSRTER

33、IRLSD RLSDRICTSDSR709)FIFO控制寄存器控制寄存器(FCR)A2A1A0=010（写）（写）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D071触发器水平即是指示在中断产生之前，接收缓触发器水平即是指示在中断产生之前，接收缓冲器应该装满多少个字节。冲器应该装满多少个字节。 D7D6触发器水平触发器水平001字节字节014字节字节108字节字节1112字节字节72常用常用UART比较比较8250 16450165501665016750FIFO-16字节字节 32字节字节 64字节字节超时检测超时检测-低功耗模式低功耗模式-睡眠模式睡眠模式-自动流量控制自动流量控制-临时寄存器临时寄存器-733. IA-32微机中的串行接口微机中的串行接口1）PC机的串行口机的串行口串口号串口号COM1COM2COM3COM4基地址基地址3F82F83E82E8中断号中断号IRQ4IRQ3IRQ4IRQ3742）PC机的串行口电路机的串行口电路754. INS8250（