第八章常用可编程接口芯片及其应用

1、第八章第八章 常用可编程接口芯片及其应用常用可编程接口芯片及其应用8.1 概述概述通信：通信：计算机与外设之间或计算机与计算计算机与外设之间或计算机与计算 机之间的信息交换或数据传输。机之间的信息交换或数据传输。通信的两种基本方式通信的两种基本方式并行通信并行通信串行通信串行通信一、一、 并行通信与并行接口并行通信与并行接口1、并行通信、并行通信 将数据的各位将数据的各位同时同时在在多根并行传输线上多根并行传输线上进行传输。进行传输。 D0D1D2D3D4D5D6D7目目的的D0D1D2D3D4D5D6D7源源01010110数据的各位同时由源到达目的地数据的各位同时由源到达目的地 快快多根数

2、据线多根数据线 距离短、远程费用高距离短、远程费用高并行通信并行通信适于适于短距离短距离、高速高速通信通信2、并行接口概述、并行接口概述l 并行接口连接并行接口连接CPU与并行外设，实现与并行外设，实现 两者间的并行通信，两者间的并行通信， 在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。l 并行接口的典型硬件结构包括：并行接口的典型硬件结构包括：1、一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口、一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口2、与、与CPU进行数据交换所必须的控制和状态信号进行数据交换所必须的控制和状态信号3、与外设进行数据交换所必须的控制和

3、状态信号、与外设进行数据交换所必须的控制和状态信号4、端口译码电路、端口译码电路5、控制电路、控制电路1 1、串行通信、串行通信 将数据的各位将数据的各位按时间顺序按时间顺序依次在依次在一根传输线上一根传输线上传输。传输。 数据的各位依次由源到达目的地数据的各位依次由源到达目的地 慢慢数据线少数据线少 远程远程, 费用低费用低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 RD目目的的TD源源二、二、 串行通信与串行接口串行通信与串行接口2、串行接口、串行接口能够完成串行通信任务的接口能够完成串行通信任务的接口功能：功能： 1、接受并行数据转换为一定格式的串行数据送出；、接受并行数

4、据转换为一定格式的串行数据送出； 2、接收串行数据流，并将其转换为并行数据输入。、接收串行数据流，并将其转换为并行数据输入。 串行接口的典型硬件结构包括串行接口的典型硬件结构包括 除了包括并行接口芯片所具有端口及控制电路除了包括并行接口芯片所具有端口及控制电路之外，还有串入并出、并入串出移位寄存器。之外，还有串入并出、并入串出移位寄存器。 8.2 可编程并行通信接口芯片可编程并行通信接口芯片8255A一、一、8255A的的编程结构及引脚功能编程结构及引脚功能二、二、CPU与与8255A的接口的接口三、三、8255A的初始化编程的初始化编程四、四、8255A三种工作方式及应用三种工作方式及应用五

5、、五、键盘和显示接口键盘和显示接口数据数据总线总线缓冲器缓冲器内部控制线内部控制线内部数据线内部数据线D0D7A组组控制控制A组组端口端口AA组组端口端口C上部上部B组组控制控制B组组端口端口C下部下部B组组端口端口B读写读写控制控制逻辑逻辑 PC0PC3 PB0PB7 PC4PC7 PA0PA7RDWRA0A1CSRESET一一、 8255A的的编程结构及引脚功能编程结构及引脚功能VccGNDn外部引线外部引线n D D0 0-D-D7 7为双向数据信号线为双向数据信号线, ,用用来传送数据和控制字。来传送数据和控制字。n 为读信号线为读信号线, ,与其他信与其他信号线一起实现对号线一起实现

6、对82558255接口的接口的读操作。读操作。n 为写信号线为写信号线, ,与其他信与其他信号一起实现对号一起实现对82558255的写操作。的写操作。n 为片选信号线为片选信号线, ,当它为当它为低电平低电平( (有效有效) )时时, ,才能选中该才能选中该82558255芯片芯片, ,也才能对也才能对82558255进行进行操作。操作。RDWRCSn A A0 ,0 ,A A1 1为口地址选择信号线。为口地址选择信号线。 n RESETRESET为复位输入信号。为复位输入信号。n PAPA0 0-PA-PA7 7 为为A A口的输入输出信口的输入输出信号线。号线。n PBPB0 0-PB-

7、PB7 7 为为B B口的输入输出信口的输入输出信号线。号线。 n PCPC0 0-PC-PC7 7 8 8条线根据其工作方条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出式可作为数据的输入或输出线线, ,也可以用作控制信号的输也可以用作控制信号的输出或状态信号的输入线。出或状态信号的输入线。CS、A1、A0、RD、WR逻辑关系表逻辑关系表CS A1 A0 RD WR 功功 能能 0 0 0 0 1 对对端端口口 A 读读 0 0 1 0 1 对对端端口口 B 读读 0 1 0 0 1 对对端端口口 C 读读 0 1 1 0 1 非非法法，不不能能对对控控制制口口读读 输输 入入 0 0 0 1 0

8、对对端端口口 A 写写 0 0 1 1 0 对对端端口口 B 写写 0 1 0 1 0 对对端端口口 C 写写 0 1 1 1 0 对对控控制制口口写写 输输 出出 1 1 1 数数据据缓缓冲冲器器为为三三态态 断断开开 二、二、CPU与与8255A的接口的接口 D0D7 RD WR A2 A1 RESET A9 A8 A7 A6 A0 M/IO A5 A4 A3 D0D7RDWR PAA1 A0RESET PB PCCS GG2A Y6G2B C B A18086最小模式最小模式8255A A口口 B口口 C口口 控制口控制口端口地址：端口地址：1110110000B、3B2H、3B4H、3

9、B6H三、三、8255A初始化编程初始化编程 8255A的控制字8255A方式选择控制字方式选择控制字方式选择控制字置位复位控制字（对置位复位控制字（对C口任一位）口任一位）D7D6D5D4D3D2D1D0PC3PC01：输入0：输出00：方式 001：方式 11x：方式 2A端口1：输入0：输出PC7PC41：输入0：输出B组方式0：方式01：方式1B端口1：输入0：输出B组控制A组控制方式选择控制字识别位，为1选中置位复位控制字置位复位控制字0 复位复位1 置位置位0D7D6D5D4D3D2D1D0设置内容设置内容特征位，特征位，D7=0表示是表示是C口按位口按位置位置位/复位控制字复位控

10、制字无意义无意义选择设置位选择设置位D3 D2 D1设设置置位位0 0 0PC00 0 1PC10 1 0PC20 1 1PC31 0 0PC41 0 1PC51 1 0PC61 1 1PC7四、四、 8255A三种工作方式及应用三种工作方式及应用8255A8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。方式方式0 0简单输入简单输入/ /输出方式；输出方式；A A，B B，C C三个端口三个端口均可。均可。方式方式1 1选通输入选通输入/ /输出方式；输出方式；A A ，B B，两个端口，两个端口均可。均可。方式方式2 2双向输入双向输入/ /输出方

11、式。只有输出方式。只有A A端口才有。端口才有。工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。现。1、方式、方式0（基本输入（基本输入/输出方式）输出方式） 它适用于不需要应答信号的简单输入输出场它适用于不需要应答信号的简单输入输出场合，若需要联络时，可自定义合，若需要联络时，可自定义C口为联络信号。口为联络信号。 构成构成3个个8位端口位端口，或，或2个个4位、位、2个个8位端口位端口，以适应不同应用场合。以适应不同应用场合。例例1：设某：设某8086系统中连接一片系统中连接一片8255A，8255A的的A口接拨码盘，口接拨码盘，B口接共阴数码管

12、，设计程序段口接共阴数码管，设计程序段使数码管显示拨码盘的数字。使数码管显示拨码盘的数字。控制字：控制字：10010000Bhgfedcba设端口地址为设端口地址为3B0H3B0H、3B2H3B2H、3B4H3B4H、3B6H3B6HDATA SEGMENT DATA SEGMENT TAB1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH 7DH,07HTAB1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH 7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDATA ENDS

13、DATA ENDSCODE SEGMENT CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX,DATASTART:MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DS,AX XOR AX,AX XOR AX,AX MOV DX,3B6H MOV DX,3B6H MOV AL,90H MOV AL,90H OUT DX,AL OUT DX,ALADDR: MOV DX,3B0HADDR: MOV DX,3B0H IN AL,DX IN AL,DX AND AL,0FH AND AL,0FH MOV B

14、X,OFFSET TAB1 MOV BX,OFFSET TAB1ADD BX,AXADD BX,AXMOV AL,BXMOV AL,BXMOV DX,3B2HMOV DX,3B2HOUT DX,ALOUT DX,ALJMP ADDRJMP ADDRMOV AH,4CHMOV AH,4CHINT 21HINT 21HCODE ENDSCODE ENDS END START END START例例2 2：用：用8255A8255A作为作为CPUCPU与打印机接口，与打印机接口，8255A8255A与打印机及与打印机及CPUCPU的连线的连线如下图所示。试编写一程序，用查询方式将如下图所示。试编写一

15、程序，用查询方式将BLOCKBLOCK中中100100个字节数据个字节数据送打印机打印。假设控制口地址为送打印机打印。假设控制口地址为030EH030EH。BUSYSTBD0D7STB2、方式、方式1（选通输入（选通输入/输出方式）输出方式）PA7PA7PA0PA0PC4PC4PC5PC5PC3PC3INTEAINTEAPC4PC4与门与门IBFIBFA ASTBSTBA AINTRINTRA ARDRDPB7PB7PB0PB0PC2PC2PC1PC1PC0PC0INTEBINTEBPC2PC2与门与门RDRDIBFIBFB BSTBSTBB BINTRINTRB B A口输入口输入 B口输入

16、口输入对方式对方式1输入的端口，输入的端口，C口提供与外部联络的信号有：口提供与外部联络的信号有： STB 选通信号（低电平有效）选通信号（低电平有效）由外设发出，送给由外设发出，送给8255A，作用是将外设送来的数据锁存，作用是将外设送来的数据锁存到到8255A的输入端口。的输入端口。 IBF 输入缓冲器满信号（高电平有效）输入缓冲器满信号（高电平有效） 8255A 发出，表示外设送来的数据已进入输入端口。发出，表示外设送来的数据已进入输入端口。 当外设送来的数据送入输入端口后，当外设送来的数据送入输入端口后，8255A自动发出。自动发出。 INTR 中断申请信号（高电平或上升沿有效）中断申

17、请信号（高电平或上升沿有效）8255A 发出，用来向发出，用来向CPU发出中断申请。发出中断申请。STB、IBF、INTE均为时，均为时，8255A自动发出自动发出INTR。注意：注意：INTE无引出端，设计规定由软件对无引出端，设计规定由软件对PC4或对或对PC2置置1触发中断允许触发器。触发中断允许触发器。方式方式1输入信号时序图输入信号时序图从外设来的数据INTRSTBRD3421IBFPA7PA7PA0PA0PC6PC6PC7PC7PC3PC3INTEAINTEAPC6PC6与门与门OBFOBFA AACKACKA AINTRINTRA AWRWRPB7PB7PB0PB0PC2PC2P

18、C1PC1PC0PC0INTEBINTEBPC2PC2与门与门WRWROBFOBFB BACKACKB BINTRINTRB B A口输出口输出 B口输出口输出对方式对方式1输出的端口，输出的端口，C口提供与外部联络的信号有口提供与外部联络的信号有： OBF 输出缓冲器满信号（低电平有效）输出缓冲器满信号（低电平有效）当数据送至当数据送至8255A输出缓冲器后，输出缓冲器后，8255A自动发出。自动发出。 表示表示CPU送来的数据已进入送来的数据已进入8255A输出端口，可用来通知外输出端口，可用来通知外设把数据取走。设把数据取走。 ACK 外设响应信号（低电平有效）外设响应信号（低电平有效）

19、 由外设发出，送给由外设发出，送给8255A。作用是通知。作用是通知 8255A输出端口的数输出端口的数据已被外设取走，可以传送下一个数据。据已被外设取走，可以传送下一个数据。 INTR 中断申请信号（高电平或上升沿有效）中断申请信号（高电平或上升沿有效） 8255A 发出发出, 用来向用来向CPU发出中断申请。发出中断申请。当当OBF 、ACK、INTE均为时，均为时，8255A自动发出自动发出INTR。方式方式1输出时信号时序图输出时信号时序图INTR送外设的数据数据有效WROBFACK1234例3：利用利用8255A方式方式1驱动打印机，把缓驱动打印机，把缓冲区冲区BUFF中的中的400

20、H个字节的个字节的ASC码码送打印机打印。设端口地址分别为送打印机打印。设端口地址分别为60H、62H、64H、66H。 PA PC7 PC6 PC4D0D7STBACKBUSY控制字：控制字：10101000B MOV CX，400H MOV AL，0A8H OUT 66H ， AL MOV DI ，OFFSET BUFFROT1：MOV AL，DI OUT 60H，ALROT2：IN AL，64H TEST AL，10H JNZ ROT2 INC DI LOOP ROT1 3、方式、方式2 （双向传送方式）（双向传送方式）PAPA7 7PAPA0 0PC6PC6PC7PC7ACKACKA

21、AOBFOBFA ARDRDWRWRPC4PC4PC5PC5STBSTBA AIBFIBFA AINTEA1INTEA1PC4PC4INTEA2INTEA2PC6PC6与与门门PC3PC3INTRINTRA A或门或门与与门门工作在方式工作在方式2时，时，C口有口有5根引脚作为根引脚作为A口的联络信号，口的联络信号，是方式是方式1下下A口输入、输出联络信号的组合。口输入、输出联络信号的组合。（选学内容）五、键盘和显示接口（选学内容）五、键盘和显示接口1、LED数码显示接口 （8段）LED数码管分共阴LED和共阳LED，发光时通过的平均电流为10mA 20mA、电压为1.5V，实际使用时要加驱动

22、及限流。显示方式静态显示静态显示 各数码管能稳定地同时显示各自字符。各数码管能稳定地同时显示各自字符。动态显示动态显示 各数码管轮流地一遍一遍显示各自字各数码管轮流地一遍一遍显示各自字 符，人们因视觉器官惰性而看到的是符，人们因视觉器官惰性而看到的是 各数码管似乎在同时显示不同字型。各数码管似乎在同时显示不同字型。D0D1D2D3D4D5D6D7位位0a b c d e f g h位位1位位2同同相相驱驱动动器器 PB2 PB1 PB0 8255A PA共阴共阴动态显示接口动态显示接口静态显示接口静态显示接口3#MC14495a h2#MC14495a h1#MC14495a h 8255AP

23、A0 PA1 PA2PA3PB0PB1PB2 MC14495具有译码（具有译码（BCD显示码）、显示码）、锁存、驱动、限流作用。锁存、驱动、限流作用。2、键盘及其接口、键盘及其接口键盘 键盘是一组开关的集合，是微型计算机不可缺少的输入设备，人们通过它往计算机传递信息。n一般性问题一般性问题 检测是否有键按下；检测是否有键按下； 若有键按下，判定是哪一个键；若有键按下，判定是哪一个键； 确定被按键的读数；确定被按键的读数； 去抖动；去抖动； 不管一次按键持续的时间有多长，仅采用一个数据；不管一次按键持续的时间有多长，仅采用一个数据； 处理同时按键。处理同时按键。v键盘工作原理键盘工作原理键盘可以

24、分为独立连接式和矩阵式+5V+5V+5V 独立连接式也称为线性独立连接式也称为线性结构键盘结构键盘, ,是最简单的键盘。是最简单的键盘。n每一个引脚连接一个键每一个引脚连接一个键n输入输入0/10/1反映健是否高低反映健是否高低+5V+5V控制线控制线检检测测线线n常用的常用的矩阵结构矩阵结构键盘键盘n每行连接一个引脚每行连接一个引脚n每列连接一个引脚每列连接一个引脚n利用控制线为低、利用控制线为低、读取检测线来识别闭合读取检测线来识别闭合键键键盘接口及键的识别键盘接口及键的识别 为了识别键盘上的闭合键，通常采用两种方法，一种为行扫描法，另一种称为行反转法。n行扫描法行扫描法PA0PA1PA2

25、PA3PB0PB1PB2PB310k45V原理：原理：CPU每次使并行每次使并行输出端口的某位为零，输出端口的某位为零，而其它位为而其它位为1，然后，然后CPU只要读取输入端口中的只要读取输入端口中的数据，就可判别。数据，就可判别。0 1 2Cn行反转法行反转法5VPA0PA1PA2PA3PB0PB1PB2PB310k8原理：原理：第一步设第一步设A口输出口输出B口输入口输入A口输出全口输出全0值，然后值，然后从从B口读入；口读入；第二步设第二步设A口输入口输入B口输出口输出将将B口刚读入的值输出，口刚读入的值输出，再从再从A口读入口读入90前沿抖动前沿抖动后沿抖动后沿抖动键稳定键稳定键按下键

26、按下抖动和重健问题抖动和重健问题v机械按键的抖动现象机械按键的抖动现象 抖动的持续时间随操作员而异，通常总是不大于抖动的持续时间随操作员而异，通常总是不大于10ms，用，用软件方法软件方法可以很容易地解决抖动问题，这就可以很容易地解决抖动问题，这就是通过延迟来等待抖动消失，这之后再读入键码。另是通过延迟来等待抖动消失，这之后再读入键码。另外还可使用硬件消抖电路。外还可使用硬件消抖电路。+5V3.6K+5V3.6K输出信号输出信号+5V输出信号输出信号双稳态电路双稳态电路斯密特电路斯密特电路硬件消抖电路硬件消抖电路v重键问题重键指两个或多个键同时闭合n出现重键时，读取的键值必然出现有一个以上的0

27、，是否给予识别和识别哪一个键 简单情况：不予识别，认为是错误的按键 通常情况：只承认先识别出来的键n连锁法：直到所有键都释放后，读入下一个键n巡回法：等被识别的键释放以后，就可以对其他闭合键作识别，而不必等待全部键释放 正常的组合键：都识别出来定时功能的实现方法定时功能的实现方法n软件定时（延时）软件定时（延时）利用微处理器执行一利用微处理器执行一个延时程序段实现个延时程序段实现n硬件定时硬件定时采用分频器、单稳电路或简易采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间定时电路控制定时时间n可编程硬件定时可编程硬件定时软件硬件相结合、用可软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电

28、编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路路8.3 8253可编程定时器/计数器一、8253的结构及引脚功能3个独立的16位计数器通道每个计数器有6种工作方式按二进制或十进制（BCD码）计数可用于准确计数或精确定时1、内部结构、内部结构D7D0计数器0控制字寄存器计数器1计数器2内部数据总线数据总线缓冲器读写控制逻辑RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2VccGND计数器计数器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OU

29、T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 定时时间定时时间= =时钟周期时钟周期计数初值计数初值读/写逻辑D0 D7数据线A0 A1地址线RD读信号WR写信号CS片选信号CS A1 A0读操作RD写操作WR0 0 00 0 10 1 00 1 1读计数器0读计数器1读计数器2无操作写计数器0写计数器1写计数器2写控制字 D0D7 RD WR A2 A1 A7 A6 A0 M/IO A5 A4 A3 D0D7RD CLK0WR GATE0A1 OUT0A0CSGG2AG2B Y3 C B A18086最小模式最小模式82532 2、82538253引脚及

30、与引脚及与CPUCPU的连接的连接 计计0 计计1 计计2 控制口控制口端口地址：端口地址：10011000B、9AH、9CH、9EH二、 8253的工作方式两个周期两个周期时钟周期时钟周期 输入时钟输入时钟CLK的周期的周期输出周期输出周期 输出端输出端OUT的输出波形的周期的输出波形的周期主要区主要区别别启动计数方式（硬件、软件）启动计数方式（硬件、软件）计数结束信号计数结束信号GATE的作用的作用*方式方式0 计数结束中断计数结束中断GATEOUTCLK 031244方式方式0WR特征特征高电平触发高电平触发初始低电平初始低电平减到减到“0”0”时时OUTOUT由低变高由低变高方式方式1

31、 单稳负脉冲信号发生器单稳负脉冲信号发生器GATEOUTCLK 031244方式方式1WR特征特征上升沿触发上升沿触发初始高电平初始高电平开始计数开始计数OUTOUT由高变低，到由高变低，到0 0输出变低输出变低*方式方式2 速率信号发生器（分频器）速率信号发生器（分频器）03124GATEOUTCLK 4方式方式2031240312403124WR特征特征高电平和上升沿触发高电平和上升沿触发初始高电平初始高电平减到减到“1”1”时时OUTOUT由高变低，减到由高变低，减到“0”0”时重新时重新计数计数*方式方式3 方波发生器方波发生器03124GATEOUTCLK 4方式方式30312403

32、12403124WR特征特征高电平和上升沿触发高电平和上升沿触发初始高电平初始高电平计数完成一半时计数完成一半时OUTOUT由高变低，减到由高变低，减到0 0重新计数重新计数方式方式4 软件触发选通信号软件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式4223331 0WR特征特征高电平触发高电平触发初始高电平初始高电平计数到计数到“0” OUT0” OUT由高变低，维持一个由高变低，维持一个CLKCLK周周期期方式方式5 硬件触发选通信号硬件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式52233311 0WR特征特征上升沿触发上升沿触发初始高电平初始高电平计数到计数到“0” O

33、UT0” OUT由高变低，维持一个由高变低，维持一个CLKCLK周周期期需要注意需要注意：n处理器写入处理器写入82538253的计数初值只是写入了预的计数初值只是写入了预置寄存器，之后到来的第一个置寄存器，之后到来的第一个CLKCLK输入脉冲输入脉冲（需（需先由低变高，再由高变低先由低变高，再由高变低）才将预置寄）才将预置寄存器的初值送到减存器的初值送到减1 1计数器。计数器。n从第二个从第二个CLKCLK信号的下降沿，计数器才真正信号的下降沿，计数器才真正开始减开始减1 1计数。计数。三、 8253的编程方法1、控制字、控制字 SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BCD00

34、计计001 计计110 计计211 无操作无操作00 锁存锁存01 读读/写低写低8位位10 读读/写高写高8位位11 读读/写先低后高写先低后高0 0 0 方式方式00 0 1 方式方式11 0 方式方式21 1 方式方式31 0 0 方式方式41 0 1 方式方式50 二进制计数二进制计数1 十进制计数十进制计数2、初始化编程、初始化编程步骤：步骤：写入控制字写入控制字 可使计数通道复位可使计数通道复位写入计数初值写入计数初值 选择二进制时选择二进制时n计数值范围：计数值范围：0000HFFFFHn0000H是最大值，代表是最大值，代表65536 选择十进制时选择十进制时（BCD码）码）n计数值范围：计数值范围：00009999n0000是最大值，代表是最大值，代表100003、读取、读取8253计数值计数值n对对8位数据线，读取位数据线，读取16位计数值需分两位计数值需分两次次n读取方法读取方法 1.直接读取直接读取 2.锁存读取锁存读取 计数在不断进行，应该将当前计数计数在不断进行，应该将当前计数