第7章输入输出接口

1、PPT模板下载： 行业PPT模板： 节日PPT模板： PPT素材下载： PPT图表下载： 优秀PPT下载： PPT教程： Word教程： Excel教程： 资料下载： 范文下载： LOGO第第7章章 输入输出（输入输出（I/O)接口接口本章主要内容本章主要内容nI/O接口概述n并行接口8255An串行接口8251A1.通用串行接口USB6.1 I/O接口概述接口概述6.1 I/O接口概述接口概述为什么需要为什么需要I/O接口（电路）？接口（电路）？v微机的外部设备多种多样微机的外部设备多种多样v工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差别很大度

2、方面彼此差别很大v它们不能与它们不能与CPU直接相连直接相连v必须经过中间电路再与系统相连必须经过中间电路再与系统相连v这部分电路被称为这部分电路被称为I/O接口电路接口电路多种外设多种外设6.1 I/O接口概述接口概述什么是什么是I/O接口（电路）？接口（电路）？vI/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路数据传送和控制任务的逻辑电路6.1.1 I/O接口的主要功能接口的主要功能 数据缓冲功能数据缓冲功能为了解决为了解决CPUCPU高速与外设低速的矛盾，接高速与外设低速的矛盾，接口中一般都设置数据寄存器或锁存器，避免因口中一般都

3、设置数据寄存器或锁存器，避免因速度不一致而丢失数据信息或状态信息。速度不一致而丢失数据信息或状态信息。 输出锁存缓冲，输入锁存缓冲输出锁存缓冲，输入锁存缓冲（2）接收和执行）接收和执行CPU命令的功能命令的功能接口电路应具有接收和执行接口电路应具有接收和执行CPUCPU命令的功能命令的功能，以便，以便CPUCPU向向I/OI/O设备发出的控制命令（如开始、设备发出的控制命令（如开始、结束工作；设置工作方式以及各种工作参数等）结束工作；设置工作方式以及各种工作参数等）得以转达并实施。得以转达并实施。6.1.1 I/O接口的主要功能接口的主要功能（3）信号转换功能）信号转换功能由于外设所需的控制信

4、号和它所能提供的状由于外设所需的控制信号和它所能提供的状态信号往往与微机的总线信号不匹配，信号变换态信号往往与微机的总线信号不匹配，信号变换就不可避免。就不可避免。 信号转换包括信号转换包括CPUCPU的信号与外设信号的逻辑的信号与外设信号的逻辑关系、时序配合以及电平匹配上的转换，它是接关系、时序配合以及电平匹配上的转换，它是接口设计中的一个重要内容。口设计中的一个重要内容。6.1.1 I/O接口的主要功能接口的主要功能（4）设备选择功能）设备选择功能微机系统中一般带有多种外设，同一种外设也微机系统中一般带有多种外设，同一种外设也可能配备多台，一台外设也可能包含多个可能配备多台，一台外设也可能

5、包含多个I IO O端端口，这就需要接口具有设备和端口选择能力，以口，这就需要接口具有设备和端口选择能力，以便便CPUCPU能根据需要启动设备工作。能根据需要启动设备工作。 CPU CPU在同一时间里只能选择一个端口进行数据在同一时间里只能选择一个端口进行数据传送。传送。6.1.1 I/O接口的主要功能接口的主要功能（5）中断管理功能）中断管理功能当外设需要及时得到当外设需要及时得到CPUCPU的服务，特别是在出的服务，特别是在出故障时，在接口中设置中断控制器，为故障时，在接口中设置中断控制器，为CPUCPU处理处理有关中断事务（如发出中断请求、进行中断优先有关中断事务（如发出中断请求、进行中

6、断优先级排队、提供中断向量等），这样既做到微机系级排队、提供中断向量等），这样既做到微机系统对外界的实时响应，又使统对外界的实时响应，又使CPUCPU与外设并行工作与外设并行工作提高了提高了CPUCPU的效率。的效率。6.1.1 I/O接口的主要功能接口的主要功能（6）数据宽度变换的功能）数据宽度变换的功能CPUCPU能直接处理的是并行数据（能直接处理的是并行数据（8 8位、位、1616位或位或3232位等），而有的外设（如串行通信设备、绘图位等），而有的外设（如串行通信设备、绘图仪、打字机等）只能处理串行数据，在这种情况仪、打字机等）只能处理串行数据，在这种情况下，接口就应具有数据下，接口就

7、应具有数据“并并 串串”和和“串串 并并”变换变换的能力。的能力。6.1.1 I/O接口的主要功能接口的主要功能（7）可编程功能）可编程功能现在的接口芯片基本上都是可编程的，这样在现在的接口芯片基本上都是可编程的，这样在不改动硬件的情况下，只修改相应的驱动程序就不改动硬件的情况下，只修改相应的驱动程序就可以改变接口的工作方式，使一种接口电路能同可以改变接口的工作方式，使一种接口电路能同多种类外设连接，大大地增加了接口的灵活性和多种类外设连接，大大地增加了接口的灵活性和可扩充性。可扩充性。6.1.1 I/O接口的主要功能接口的主要功能2.CPU与与I/O设备之间的接口信息设备之间的接口信息CPU

8、CPU与外设之间交换信息，通常传送的有以下信号与外设之间交换信息，通常传送的有以下信号:1.数据：数据：包括有数字量、模拟量和开关量。包括有数字量、模拟量和开关量。2.状态信息：状态信息：在输入时在输入时, ,有输入设备有输入设备的状态信息是的状态信息是准准备好（备好（readyready）, ,在输出时在输出时, ,有输出设备有输出设备的状态信息是的状态信息是有空（有空（emptyempty）, ,若若输出设备正在输出输出设备正在输出信息信息, ,则以则以忙（忙（busybusy）指示。指示。3.控制信息：控制信息：例如控制输入输出设备启动或停止等例如控制输入输出设备启动或停止等信息。信息。

9、6.1.2 I/O接口的典型结构接口的典型结构控制总线控制总线CB地址总线地址总线ABI/O接口电路接口电路数据数据控制控制状态状态数据总线数据总线DBCPU外设外设控制寄存器控制寄存器状态寄存器状态寄存器数据寄存器数据寄存器1. 接口电路的内部结构接口电路的内部结构 CPUCPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要相与外设主要有数据、状态和控制信息需要相互交换，于是其内部结构包括：互交换，于是其内部结构包括： 数据寄存器数据寄存器n保存外设给CPU和CPU发往外设的数据 状态寄存器状态寄存器n保存外设或接口电路的状态 控制寄存器控制寄存器n保存CPU给外设或接口电路的命令2. 接口电路的外部

10、结构接口电路的外部结构 主要体现在引脚上，分成两侧信号主要体现在引脚上，分成两侧信号面向面向CPUCPU一侧的信号：一侧的信号：n用于与CPU连接n主要是数据、地址和控制信号面向外设一侧的信号：面向外设一侧的信号：n用于与外设连接n提供的信号五花八门n功能定义、时序及有效电平等差异较大3. 接口电路芯片的分类接口电路芯片的分类接口电路核心部分往往是一块或数块大规模集成接口电路核心部分往往是一块或数块大规模集成电路芯片（接口芯片）：电路芯片（接口芯片）：v通用接口芯片通用接口芯片支持通用的数据输入输出和控制的接口芯片v面向外设的专用接口芯片面向外设的专用接口芯片针对某种外设设计、与该种外设接口v

11、 面向微机系统的专用接口芯片面向微机系统的专用接口芯片与CPU和系统配套使用，以增强其总体功能4. 接口电路的可编程性接口电路的可编程性 在接口芯片中在接口芯片中, ,各硬件单元不是固定接死的，各硬件单元不是固定接死的，许多接口电路具有多种功能和工作方式，可由许多接口电路具有多种功能和工作方式，可由用户在使用中选择，即通过用户在使用中选择，即通过计算机指令计算机指令来选择来选择不同的通道和不同的电路功能，称为不同的通道和不同的电路功能，称为可编程可编程。接口进行物理连接的同时，还需要编写接口程序接口软件接口进行物理连接的同时，还需要编写接口程序接口软件有两类：有两类：n初始化程序段设定芯片工作

12、方式等n数据交换程序段管理、控制、驱动外设，负责外设和系统间信息交换6.1.3 I/O端口的编址端口的编址接口电路占用的接口电路占用的I/OI/O端口有两类编排形式端口有两类编排形式（1）I/O端口单独编址端口单独编址nI/O地址空间独立于存储地址空间n如8086/8088（2）I/O端口与存储器统一编址端口与存储器统一编址n它们共享一个地址空间n如M6800理解端口I/O端口单独编址端口单独编址优点：优点：I/O端口的地址空间独立控制和地址译码电路相对简单专门的I/O指令使程序清晰易读缺点：缺点：I/O指令没有存储器指令丰富，编程灵活性差内存内存空间空间I/O空间空间FFFFF0FFFF80

13、86采用采用I/O端口独立编址端口独立编址I/O端口与存储器统一编址端口与存储器统一编址优点：优点：不需要专门的I/O指令I/O数据存取与存储器数据存取一样灵活缺点：缺点：I/O端口要占去部分存储器地址空间，内存容量减小程序不易阅读（不易分清访存和访问外设）内存内存部分部分I/O部分部分存储器空间存储器空间00000FFFFF6.1.4 CPU与接口电路之间数据的传送形式与接口电路之间数据的传送形式CPUCPU与外设的信息交换称为通信与外设的信息交换称为通信基本的通信方式有两种：基本的通信方式有两种：v并行通信并行通信：数据的各位同时传送；：数据的各位同时传送；v串行通信串行通信：数据一位一位

14、按顺序传送。：数据一位一位按顺序传送。并行通信的特点并行通信的特点（1）并行传输以计算机的字长为传输单位（通常是并行传输以计算机的字长为传输单位（通常是8 8位、位、1616位或位或3232位），一次传送位），一次传送1 1个字长的数据个字长的数据（2）并行传输是微机系统中最基本的信息交换方法并行传输是微机系统中最基本的信息交换方法例如：系统板上各部件之间，接口电路板上各部件之间（3）适合于外部设备与微机之间进行近距离、大适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换量和快速的信息交换例如：微机与并行接口打印机、磁盘驱动器6.1.5 CPU与外设数据传送的方式与外设数据传送的方式CP

15、UCPU与外设进行信息传送时，有几种不同的传送方式与外设进行信息传送时，有几种不同的传送方式：v查询传送方式查询传送方式v中断传送方式中断传送方式v直接数据通道传送（直接数据通道传送（DMA）方式）方式1 . 查询传送方式查询传送方式 查询方式查询方式是指主机在传送数据（包括读入和写出是指主机在传送数据（包括读入和写出）之前，要检查外设是否）之前，要检查外设是否“准备好准备好”，若没准备好，若没准备好，则继续查其状态，直至外设准备好，即确认外部，则继续查其状态，直至外设准备好，即确认外部设备已具备传送条件之后，才能进行数据传送。设备已具备传送条件之后，才能进行数据传送。缺点：在这种方式下，CP

16、U每传送一个数据，需花费很多时间来等待外设进行数据传送的准备，且CPU与外设不能同时工作，各种外设也不能同时工作，因此，信息传送的效率非常低。优点：这种方式传送数据比无条件传送数据的可靠性高，接口电路也较简单，硬件开销小，在CPU不太忙且传送速度要求不高的情况下采用。2. 中断传送方式中断传送方式 中断传送中断传送是指：外设具有向是指：外设具有向CPU申请服务的能申请服务的能力。当输入输出设备已将数据准备好，或者输力。当输入输出设备已将数据准备好，或者输出设备可以接收数据时，便可以向出设备可以接收数据时，便可以向CPU发出中断发出中断请求，请求，CPU可中断正在进行的程序而和外设进行可中断正在

17、进行的程序而和外设进行一次数据传输。待输入操作或输出操作完成后，一次数据传输。待输入操作或输出操作完成后，CPU再恢复执行原来的程序。再恢复执行原来的程序。特点：与查询工作方式不同的是，这时的CPU不用去不断地查询等待，而可以去处理其他事情。因此，采用中断传送方式时，CPU和外设是处在并行工作的状况下，这样就大大提高了CPU的效率。 在查询方式和中断方式下，每进行一次传输只在查询方式和中断方式下，每进行一次传输只能完成一个字节或一个字的传送，这对于传送数据能完成一个字节或一个字的传送，这对于传送数据量大的高速外设是不适用的，必须要将字节或字的量大的高速外设是不适用的，必须要将字节或字的传输方式

18、改为数据块的传输方式，这就需要传输方式改为数据块的传输方式，这就需要DMADMA传送方式。传送方式。3. DMA方式方式 DMA方式方式就是直接存储器存取（就是直接存储器存取（Direct Memory Access）方式。在）方式。在DMA方式下，外设方式下，外设通过通过DMA的一种专门接口电路的一种专门接口电路DMA控制器（控制器（DMAC），向），向CPU提出接管总线控制权的总线请提出接管总线控制权的总线请求，求，CPU在当前的总线周期结束后，响应在当前的总线周期结束后，响应DMA请请求，把对总线的控制权的交给求，把对总线的控制权的交给DMA控制器控制器特点：在DMA控制器的管理下，外设

19、和存储器直接进行数据交换，而不需CPU干预，这样可以大大提高数据传送速度。6.2 并行接口电路并行接口电路8255A6.2 .1 8255A简介简介8255A是具有多种功能的是具有多种功能的可编程可编程并行接口电路芯片并行接口电路芯片其内部最基本的接口部件是：n三态缓冲器n锁存器此外，还包括与CPU的联络电路及与外设的联络电路：n状态寄存器n控制寄存器n端口译码电路n控制电路（如读写控制、中断控制）8255有有3个个8位的数据端口（位的数据端口（A/B/C），共），共24个个I/O引引脚，各端口共有脚，各端口共有3种输入输出工作方式种输入输出工作方式n方式0：基本输入/输出（A/B/C口）n方

20、式1：选通输入或选通输出（A/B口）n方式2：双向选通（A口）6.2 .1 8255A简介简介6.2.2 8255A的内部结构和引线的内部结构和引线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C上部上部B组组控制控制B组组端口端口BB组组端口端口C下部下部读写读写控制控制逻辑逻辑PC0PC3CL口口PB0PB7B口口PC4PC7CH口口PA0PA7A口口RDWRA0A1CSRESETA组组端口端口A1. 1.面向面向CPUCPU的信号线的信号线 8255A具有具有面向面向CPU和和面向外设面向外设两个方向的连两个方向的连接信号线接信号

21、线 面向系统总线的信号线有：面向系统总线的信号线有：D7D0：双向数据线。双向数据线。CPUCPU通过它向通过它向8255A8255A发送命令、数据；发送命令、数据；8255A8255A通过它向通过它向CPUCPU回送状态、回送状态、数据。数据。1. 1.面向面向CPUCPU的信号线的信号线CS：选片信号线，该信号低电平有效，选片信号线，该信号低电平有效，由系统地址总线经由系统地址总线经I IO O地址译码器产地址译码器产生。生。CPUCPU通过发高位地址信号使它变通过发高位地址信号使它变成低电平时，才能对成低电平时，才能对8255A8255A进行读写操进行读写操作。当作。当CSCS为高电平时

22、，切断为高电平时，切断CPUCPU与芯与芯片的联系。片的联系。1. 1.面向面向CPUCPU的信号线的信号线A1，A0：芯片内部端口地址信号线，与系统地址芯片内部端口地址信号线，与系统地址总线低位相连。该信号用来寻址总线低位相连。该信号用来寻址8255A8255A内部寄存器内部寄存器。两位地址，可形成片内。两位地址，可形成片内4 4个端口地址。个端口地址。1. 1.面向面向CPUCPU的信号线的信号线RD：读信号线，该信号低电平有效。读信号线，该信号低电平有效。CPUCPU通过执行通过执行ININ指令，发读信号将数据或状态信号从指令，发读信号将数据或状态信号从8255A8255A读读至至CPU

23、CPU。WR：写信号线，该信号低电平有效。写信号线，该信号低电平有效。CPUCPU通过执通过执行行OUTOUT指令，发写信号，将命令代码或数据写入指令，发写信号，将命令代码或数据写入8255A8255A。1. 1.面向面向CPUCPU的信号线的信号线RESET：复位信号线，该信号高电平有效。复位信号线，该信号高电平有效。 它清除控制寄存器并将它清除控制寄存器并将8255A8255A的的A A、B B、C3C3个端口均个端口均置为输入方式；输出寄存器和状态寄存器被复位置为输入方式；输出寄存器和状态寄存器被复位，并且屏蔽中断请求。，并且屏蔽中断请求。1. 与处理器（与处理器（CPU）的接口）的接口

24、CS A1 A0I/O地址地址读操作读操作RD写操作写操作WR0 0 00 0 10 1 00 1 160H61H62H63H读端口读端口A读端口读端口B读端口读端口C非法非法写端口写端口A写端口写端口B写端口写端口C写方式字和位控字写方式字和位控字2.面向面向IO设备的信号线设备的信号线v端口端口A：PA0-PA7，8位端口，支持工作方式位端口，支持工作方式0、1、2v端口端口B：PB0-PB7，8位端口，支持工作方式位端口，支持工作方式0、1v端口端口C：PC0-PC7，拆分为两个，拆分为两个4位端口，仅支持位端口，仅支持工作方式工作方式0连接外设的数据端口数据端口数据端口A、B、C825

25、5A8255A包括包括3 3个个8 8位输入输出端口（位输入输出端口（POPTPOPT）。每个端口都有一个数据输入寄存器和一个数据。每个端口都有一个数据输入寄存器和一个数据输出寄存器，输入时端口有三态缓冲器的功能，输出寄存器，输入时端口有三态缓冲器的功能，输出时端口有数据锁存器功能。在实际应用中，输出时端口有数据锁存器功能。在实际应用中，PCPC口的口的8 8位可以分为两个位可以分为两个4 4位端口（方式位端口（方式0 0下），也下），也可以分成一个可以分成一个5 5位端口和一个位端口和一个3 3位端口（方式位端口（方式1 1下）下）来使用。来使用。二二.内部机构内部机构n端口端口A：PA0-

26、PA7 (A组控制组控制)n常作数据端口使用，功能最强大常作数据端口使用，功能最强大n端口端口B：PB0-PB7 (B组控制组控制)n常作数据端口使用常作数据端口使用n端口端口C：PC4-PC7 (A组控制组控制)， PC0-PC3 (B组控制组控制)n可作数据、状态或控制端口使用可作数据、状态或控制端口使用n可拆分成两个可拆分成两个4位端口分别输入或输出位端口分别输入或输出n每位可独立进行输出控制（位控制）每位可独立进行输出控制（位控制）n使用最灵活，较难掌握使用最灵活，较难掌握数据端口A、B、C二二.内部机构内部机构A组和组和B组控制电路组控制电路控制控制A A、B B和和C3C3个端口的

27、工作方式，个端口的工作方式，A A组控制组控制A A口和口和C C口的上半部（口的上半部（PC7PC7PC4PC4），），B B组控制组控制B B口口和和C C口的下半部（口的下半部（PC3PC3PC0PC0）的工作方式和输入）的工作方式和输入输出。输出。A A组、组、B B组的控制寄存器还接收按位控制组的控制寄存器还接收按位控制命令，以实现对命令，以实现对PCPC口的按位置位复位操作。口的按位置位复位操作。二二.内部机构内部机构数据总线缓冲器数据总线缓冲器这是一个三态双向这是一个三态双向8 8位缓冲器，它是位缓冲器，它是8255A8255A与与CPUCPU系统数据总线的接口。所有数据的发送与

28、接系统数据总线的接口。所有数据的发送与接收、以及收、以及CPUCPU发出的控制字和发出的控制字和8255A8255A来的状态信息来的状态信息都是通过该缓冲器传送的。都是通过该缓冲器传送的。二二.内部机构内部机构读写控制逻辑读写控制逻辑读写控制逻辑由读信号读写控制逻辑由读信号RD、写信号、写信号WR、选、选片信号片信号CS以及端口选择信号以及端口选择信号A1A1、A0A0等组成。等组成。 读写控制逻辑控制了总线的开放与关闭和信读写控制逻辑控制了总线的开放与关闭和信息传送的方向，以便把息传送的方向，以便把CPUCPU的控制命令或输出数的控制命令或输出数据送到相应的端口；或把外设的信息或输入数据据送

29、到相应的端口；或把外设的信息或输入数据从相应的端口送到从相应的端口送到CPUCPU。6.2.3 8255A的工作方式的工作方式(1)方式方式0：基本输入输出方式（不带联络）：基本输入输出方式（不带联络）方式0的特点：方式0下8255A的24条IO线全部由用户分配功能，不设置专用联络信号。输出锁存，输入只有缓冲能力而无锁存功能。方式方式0：基本输入输出方式：基本输入输出方式方式0下，8255A分成彼此独立的两个8位和两个4位并行口，这4个并行口都能被指定作为输入或者作为输出用，共有16种不同的使用组态。端口信号线之间无固定的时序关系，由用户根据数据传送的要求决定输入输出的操作过程。方式0没有设置

30、固定的状态字。是单向IO，一次初始化只能指定某一端口作输入或作输出，不能使该端口同时既作输入又作输出。适用于无条件传送和查询方式的接口电路方式方式0的输入时序（数据来自外设）的输入时序（数据来自外设）外设提供数据外设提供数据输入端口输入端口D0D7 CS、A1A0请体会这里请体会这里8255A的数据缓冲作用的数据缓冲作用数据数据8255外设外设CPU内总线内总线外总线外总线RD方式方式0的输出时序（数据来自的输出时序（数据来自CPU）WRCPU数据数据数据数据输出端口输出端口D0D7 CS、A1A08255A对对CPU输出的数据进行锁存输出的数据进行锁存8255外设外设CPU内总线内总线外总线

31、外总线方式方式1：选通输入输出方式：选通输入输出方式(2)方式方式1：选通输入输出方式（带输入联络或输出联络）：选通输入输出方式（带输入联络或输出联络）方式方式1的特点的特点在面向在面向I IO O设备的设备的2424根线中，设置专用的根线中，设置专用的中断请求和联络信号线。因此，这种方式通常用中断请求和联络信号线。因此，这种方式通常用于查询条件（条件）传送或中断传送，数据的输于查询条件（条件）传送或中断传送，数据的输入输出都有锁存能力。入输出都有锁存能力。PAPA和和PBPB为数据口，而为数据口，而PCPC口的大部分引脚分口的大部分引脚分配作联络信号用，用户对这些引脚不能再指定作配作联络信号

32、用，用户对这些引脚不能再指定作其他用途。其他用途。方式方式1：选通输入输出方式：选通输入输出方式各联络信号线之间有固定的时序关系，传送数据各联络信号线之间有固定的时序关系，传送数据时，要严格按照时序进行。时，要严格按照时序进行。输入输出操作产生确定的状态字，这些状态信输入输出操作产生确定的状态字，这些状态信息可作为查询或中断请求之用。息可作为查询或中断请求之用。适用于查询和中断方式的接口电路方式方式1输入引脚：端口输入引脚：端口APC4PC5PC3PA7PA0INTEAIBFAINTRASTBA中断允许触发器中断允许触发器输入缓冲器满信号输入缓冲器满信号表示表示A口已经接收数据口已经接收数据数

33、据选通信号数据选通信号表示外设已经准备好数据表示外设已经准备好数据中断请求信号中断请求信号请求请求CPU接收数据接收数据外设数据外设数据征用征用C口口3引脚和引脚和1个控制位个控制位方式方式1输入引脚：端口输入引脚：端口BPC2PC1PC0PB7PB0INTEBIBFBINTRB中断允许触发器中断允许触发器输入缓冲器满信号输入缓冲器满信号表示表示B口已经接收数据口已经接收数据数据选通信号数据选通信号表示外设已经准备好数据表示外设已经准备好数据中断请求信号中断请求信号请求请求CPU接收数据接收数据外设数据外设数据征用征用C口口3引脚和引脚和1个控制位个控制位STB方式方式1 输入输入 联络信号联

34、络信号v 选通信号，低电平有效选通信号，低电平有效n由外设提供的输入信号，当其有效时，将输入设备送来的数据锁存至8255A的输入锁存器vIBF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n8255A输出的联络信号。当其有效时，表示数据已锁存在输入锁存器vINTR中断请求信号，高电平有效中断请求信号，高电平有效n8255A输出的信号，可用于向CPU提出中断请求，要求CPU读取外设数据STB方式方式1 输入输入 时序时序外设数据外设数据INTRIBF 数据数据输入端口输入端口D0D7RDSTB和和IBF是外设和是外设和8255A间的一对应答联络信号间的一对应答联络信号，为的是可靠地输入

35、数据，为的是可靠地输入数据STB方式方式1中断控制中断控制v8255A的中断由中断允许触发器的中断由中断允许触发器INTE控制控制置位允许中断，复位禁止中断v对对INTE的操作通过写入端口的操作通过写入端口C的对应位实现，的对应位实现，INTE触发器对应端口触发器对应端口C的位是作应答联络信号的位是作应答联络信号的输入信号的那一位，只要对那一位置位的输入信号的那一位，只要对那一位置位/复位复位就可以控制就可以控制INTE触发器触发器v选通输入方式下选通输入方式下端口A的INTEA对应PC4端口B的INTEB对应PC2方式方式1输出引脚：端口输出引脚：端口APC6PC7PC3PA7PA0INTE

36、AOBFAINTRAACKA输出缓冲器满信号输出缓冲器满信号表示表示CPU已经输出了数据已经输出了数据外设响应信号外设响应信号表示外设已经接收到数据表示外设已经接收到数据中断请求信号中断请求信号请求请求CPU再次输出数据再次输出数据征用征用C口口3引脚和引脚和1个控制位个控制位中断允许触发器中断允许触发器通过位控通过位控PC6 设置设置INTEA输出数据输出数据方式方式1输出引脚：端口输出引脚：端口BPC2PC1PC0PB7PB0INTEBOBFBINTRBACKB输出缓冲器满信号输出缓冲器满信号表示表示CPU已经输出了数据已经输出了数据外设响应信号外设响应信号表示外设已经接收到数据表示外设已

37、经接收到数据中断请求信号中断请求信号请求请求CPU再次输出数据再次输出数据征用征用C口口3引脚和引脚和1个控制位个控制位中断允许触发器中断允许触发器通过位控通过位控PC2设置设置INTEB输出数据输出数据方式方式1输出联络信号输出联络信号vOBF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8255A输出给外设的一个控制信号，当其有效时，表示CPU已将输出数据锁存在8255A指定的端口，外设可以来取vACK响应信号，低电平有效响应信号，低电平有效外设提供的响应信号，通知8255A其端口数据已被外设接收vINTR中断请求信号，高电平有效中断请求信号，高电平有效当输出设备已接受数据后，8

38、255A输出此信号向CPU提出中断请求，要求CPU继续提供数据端口端口A的的INTEA对应对应PC6端口端口B的的INTEB对应对应PC2方式方式1 输出输出 时序时序8255外设外设CPU内总线内总线外总线外总线 INTR CPU数据数据数据数据输出端口输出端口D0D7WROBFACK OBF和和ACK是外设和是外设和8255A间的一对应答联络信间的一对应答联络信号，为的是可靠地输出数据号，为的是可靠地输出数据方式方式2：双向选通方式：双向选通方式(3)方式方式2：双向选通方式（同时带输入联络和输：双向选通方式（同时带输入联络和输出联络）出联络）方式方式2 2将方式将方式1 1的选通输入与选

39、通输出功能组合成的选通输入与选通输出功能组合成一个双向数据端口，可以发送数据和接收数据一个双向数据端口，可以发送数据和接收数据只有端口只有端口A A可以工作于方式可以工作于方式2 2，需要利用端口，需要利用端口C C的的5 5个信号线（个信号线（PC3PC3PC7PC7） ，5 5位控制端口是用作端位控制端口是用作端口口A A的控制状态信息的控制状态信息方式方式2 双向选通方式双向选通方式方式方式2 2的数据输入过程与方式的数据输入过程与方式1 1的输入方式一样的输入方式一样方式方式2 2的数据输出过程与方式的数据输出过程与方式1 1的输出方式有一点的输出方式有一点不同：数据输出时不同：数据输

40、出时8255A8255A不是在不是在OBF有效时向外有效时向外设输出数据，而是在外设提供响应信号设输出数据，而是在外设提供响应信号ACK有有效时才送出数据效时才送出数据适用于可双向传送数据的外设适用于可双向传送数据的外设适用于查询和中断方式的接口电路适用于查询和中断方式的接口电路方式方式2 双向双向选通选通引脚引脚PC6PC7PC3PA7PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2数据数据输入中断和输出中断输入中断和输出中断通过或门输出通过或门输出INTRA信号信号征用征用C口口5引脚和引脚和2个控制位个控制位中断允许触发器中断允许触发器（控制中断输出）（控

41、制中断输出）通过位控通过位控PC6设置设置INTE1中断允许触发器中断允许触发器（控制中断输出）（控制中断输出）通过位控通过位控PC4设置设置INTE2方式方式2 双向选通时序双向选通时序该例中：该例中：CPU先输出数据，再读取外设输入的数据先输出数据，再读取外设输入的数据 INTR 输出数据输出数据输入数据输入数据输入数据输入数据PA0PA7D0D7IBF WROBFACKSTBRD输出数据输出数据 8255有有3种工作方式，可以用编程来指定它种工作方式，可以用编程来指定它的工作方式。所谓的编程就是向芯片中的控制寄的工作方式。所谓的编程就是向芯片中的控制寄存器送入不同的控制字来确定。这种通过

42、编程来存器送入不同的控制字来确定。这种通过编程来确定其工作方式的过程称为确定其工作方式的过程称为初始化初始化。6.2.4、 8255A的初始化编程的初始化编程6.2.4、 8255A的编程的编程v初始化编程：只写初始化编程：只写 1 个方式控制字到控制口个方式控制字到控制口控制口I/O地址：A1A011v工作过程中：通过数据端口对外设数据进行读工作过程中：通过数据端口对外设数据进行读写写数据口数据口A、B和和C的的I/O地址，分别为：地址，分别为： A1A0 00、01、101. 向控制口写方式字向控制口写方式字控制字格式控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0101001011 A口工作方

43、式口工作方式 00 方式方式0 01 方式方式1 1x 方式方式2A口输出口输出/输入输入0 输出输出1 输入输入 CH口输口输出出/输入输入0 输出输出1 输入输入 B口工作口工作方式方式0 方式方式0 1 方式方式1B口输口输出出/输入输入0 输出输出1 输入输入CL口输口输出出/输入输入0 输出输出1 输入输入A组控制组控制B组控制组控制表示：表示：A口方式口方式1输出，输出，CH口输出，口输出，B口方式口方式1输出输出，CL口输入。口输入。0A5h例如例如1. 向控制口写方式字向控制口写方式字示例示例例题：要求：例题：要求：A口：方式1输入CH口：输出CL口：输入B口：方式0输出方式控

44、制字：方式控制字：1 0110 001 B或或0B1H初始化的程序段：初始化的程序段：mov dx,0fffeh;假设控制端口为假设控制端口为FFFEHmov al,0b1h;方式控制字方式控制字out dx,al;送到控制端口送到控制端口2. 读写数据端口读写数据端口(A口口/B口口/C口口)初始化编程后：初始化编程后：n当数据端口作为输入接口时，CPU执行输入IN指令， CPU将从输入设备得到外设数据n当数据端口作为输出接口时， CPU执行输出OUT指令，将把CPU的数据送给输出设备8255A具有锁存输出数据的能力具有锁存输出数据的能力n对设置为输出的端口同样可以输入（读）n此时不是读取外

45、设数据，而是读取的是前次CPU输出给外设的数据（锁存在锁存器中）2. 读写数据端口读写数据端口(A口口/B口口/C口口)2. 读写数据端口：示例读写数据端口：示例利用利用8255A的输出锁存能力，可实现对某一位的输出控制的输出锁存能力，可实现对某一位的输出控制 例题：对输出端口例题：对输出端口B的的PB7位置位的程序段：位置位的程序段：mov dx,0fffah;B端口假设为端口假设为FFFAHin al,dx;读出读出B端口原输出内容端口原输出内容or al,80h;使使PB71out dx,al;输出新的内容输出新的内容3. 向控制口写入位控字向控制口写入位控字-位控字格式位控字格式D7D

46、6D5D4D3D2D1D00标志标志xxx位编码位编码位数据位数据0：复位：复位1：置位：置位 位控字用于控制C口的输出引脚（ CH/CL口工作于基本方式）或内部的中断允许位（A/B口工作于选通方式），可以对某一位置位（1）或复位（0）。D3D2D1选择选择000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7例题：位控字应写入例题：位控字应写入8255的控制口，例如：的控制口，例如： mov al,0dh out 控制口控制口,aln当CH工作在非选通输出方式时，令PC6引脚输出1；n当A口工作在选通输出或双向选通输出方式时，将相应的中断允许位INT

47、EA或INTE1置1（开中断）。0 xxx1101向控制口写入位控字向控制口写入位控字-示例示例4.状态字状态字 状态字反映了状态字反映了C端口各位当前的状态。当端口各位当前的状态。当8255的的A口、口、B口工作在方式一或口工作在方式一或A口工作在方口工作在方式二时，通过读取式二时，通过读取C口的状态可以检测口的状态可以检测A口和口和B 口当前的工作情况。口当前的工作情况。D7D6D5D4D3D2D1D0方式方式1 输入（输入（ A口、口、B口）口）I/OI/OIBFAINTEA INTRAINTEBIBFBINTRB方式方式1 输出（输出（ A口、口、B口）口）OBFAINTEAI/OI/

48、OINTRAINTEBOBFBINTRB方式方式2 双向（双向（A口）口）OBFAINTE1IBFAINTE2INTRA从端口从端口C读到状态字读到状态字A组控制组控制B组控制组控制6.2.5 8255A的应用的应用作为通用的并行接口电路芯片，作为通用的并行接口电路芯片，8255A具有广具有广泛的应用，如泛的应用，如:n应用于打印机接口电路n用于连接简易键盘n用于驱动LED数码管 在使用之前必须进行初始化，即将适当的控制字写入控制器寄存器中。在数据传送过程中，CPU还要通过8255向外发出控制信号并接收外设的状态信息。一一. 用用8255A方式方式0与打印机接口与打印机接口BUSY DATA0

49、78255APC7PC2PA0PA7打印机打印机STROBE主机通过主机通过A口把数据送给打印机引脚口把数据送给打印机引脚DATA0DATA7同时通过同时通过PC7口送出数据选通信号口送出数据选通信号STROBE打印期间，打印机在打印期间，打印机在BUSY信号线上向信号线上向PC2口发出忙信号口发出忙信号打印机处理好输入的数据时打印机处理好输入的数据时撤消忙信号，同时又送出一个响应信号撤消忙信号，同时又送出一个响应信号ACK8255A的初始化mov dx,0fffeh;控制口地址：控制口地址：FFFEHmov al,1 0000 001B;方式控制字：方式控制字：91H ;A口方式口方式0 输

50、出，输出， CH输出、输出、 CL输入输入 out dx,al;方式控制字送控制寄存器方式控制字送控制寄存器mov al,0 000 111 1B; C口位控字，令口位控字，令PC71，即，即STROBE ；无效；无效out dx,al ;C口位控字送控制寄存器口位控字送控制寄存器打印子程序：查询printcprocpush axpush dxprn: mov dx,0fffch;读取端口读取端口C地址地址in al,dx;查询打印机状态（查询打印机状态（busy信号）信号）and al,04h;测试测试PC2（BUSY）jnz prn ;信号为信号为1，打印机忙，则循环，打印机忙，则循环 ；

51、等待；等待打印子程序：输出mov dx,0fff8h ;为为0，打印机不忙，则输出数据，打印机不忙，则输出数据mov al,ahout dx,al ;将打印数据从端口将打印数据从端口A输出输出打印子程序：打印mov dx,0fffeh;从从PC7送出控制负脉冲送出控制负脉冲mov al,0 000 111 0B;置置STROBE0（有效）（有效）out dx,alnop ;产生一定宽度的负脉冲产生一定宽度的负脉冲nopmov al,0 000 111 1B;置置STROBE =1（无效）（无效）out dx,al ;打印机打印机STROBE端输入负脉冲端输入负脉冲打印子程序：返回pop dxp

52、op axretprintcendp 二二. 用用8255A方式方式1与打印机接口与打印机接口1000pf2K15321441LS123单稳单稳电路电路+5VDATA078255APC6INTRPC3PC7PA0PA7打印机打印机ACKACKOBFSTROBE调整调整STROBE负脉冲的宽度负脉冲的宽度8255A的初始化mov dx,0fffehmov al,0a0h ;方式字方式字1 0100 000out dx,almov al,0ch ;位控字，令位控字，令INTEA（PC6）为）为0，禁止中断，禁止中断out dx,almov cx,counter;打印字节数送打印字节数送CXmov

53、bx,offset buffer;取字符串首地址取字符串首地址call prints;调用打印子程序调用打印子程序打印子程序：输出printsprocpush ax;保护寄存器保护寄存器push dxprint1:mov al,bx;取一个数据取一个数据mov dx,0fff8hout dx,al;从端口从端口A输出输出 打印子程序：查询mov dx,0fffchprint2: in al,dxtest al,80h;检测检测PC7，即，即OBFA状态状态jz print2;为为0，说明打印机方面未响应，说明打印机方面未响应， ;继续检测继续检测 打印子程序：返回inc bx;为为1时打印机已

54、接收数据时打印机已接收数据loop print1;准备输出下一个数据准备输出下一个数据pop dx;打印结束，恢复寄存器打印结束，恢复寄存器pop axret ;返回返回printsendp6.3.1 串行通信概述一. 串行数据传送方式二 .波特率和发送/接收时钟三 .串行通信的基本方式四. 信号调制与解调五. 串行接口的任务一一. 串行数据传送方式串行数据传送方式1全双工全双工2半双工半双工 1全双工全双工 当数据的发送和接收分流分别由两根不同的传输线传送当数据的发送和接收分流分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收

55、操作，这样的传送方式就是全双工（的传送方式就是全双工（Full DuplexFull Duplex）制。）制。 发送器发送器 发送器发送器 接收器接收器 接收器接收器 B站站 A站站全双工方式示意图全双工方式示意图2半双工半双工 若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工（据，这样的传送方式就是半双工（Half DuplexHalf Duplex）制。）制。 A站站 B站站 发送器发送器 发送器发送器 接收器接收器 接收器接收器半

56、双工方式示意图半双工方式示意图二二. 波特率和发送波特率和发送/接收时钟接收时钟1波特率波特率2发送发送/接收时钟接收时钟 v 并行通信中，传输速度以每秒传输的字节（并行通信中，传输速度以每秒传输的字节（B/s）表示）表示 。在串行通信中，传输速率用波特率来表示。在串行通信中，传输速率用波特率来表示。v 所谓波特率，是指单位时间内传送二进制数据的位数，单所谓波特率，是指单位时间内传送二进制数据的位数，单位为位位为位/秒（秒（b/s）。）。 v 每秒钟所传输的字符数（字符速率）和波特率是两种概念每秒钟所传输的字符数（字符速率）和波特率是两种概念 1波特率波特率2发送发送/接收时钟接收时钟n发送端

57、使用的用于决定数据位宽度的时钟称为发送时钟。n接收端使用的用于测定每一位输入数据位宽度的时钟称为接收时钟。n接收/ 发送时钟频率n波特率n（n1，16，32，64） 三三 .串行通信的基本方式串行通信的基本方式两种基本的串行通信方式：两种基本的串行通信方式：1异步通信异步通信2同步通信同步通信 串行通信的数据是逐位传送的，发送方发送的每一位都具有固定的时间间隔，这就要求接收方也要按照同样的时间间隔来接受。而且接收方还要确定一个信息组的开始和结束。所以，串行通信对传送的数据的格式有严格的规定，不同的通信方式有不同的数据格式。1异步通信异步通信异步串行通信格式异步串行通信格式 0 0/1 0/1

58、0/1 0/1 0/1 0/1 1 1 1 0 0/1 起起 始始 位位奇偶奇偶校验校验位位 （可有可无）（可有可无） 58位数据位（先送最低位）位数据位（先送最低位） 空空 闲闲 位位停止位停止位（1，11/2 或或2位）位） 第第n个字符（个字符（812位）位） 第第n1个字符个字符异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的规定字符有起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成，由这几位构成的一串信息称为帧典型的帧格式是：一位起始位，七位数据位，一位奇偶校验位，两位停止位2同步通信同步通信v 同步通信的特点是不仅字符内部保持同步通信的特点是不仅字符内

59、部保持“同步同步”，而且字符，而且字符与字符之间也是同步的。与字符之间也是同步的。v 在这种通信方式下，收在这种通信方式下，收/发双方必须建立准确的位定时信发双方必须建立准确的位定时信号，也就是收号，也就是收/发时钟的频率必须严格地一致。发时钟的频率必须严格地一致。v 同步通信在数据格式上也与异步通信不同，每个字符不增同步通信在数据格式上也与异步通信不同，每个字符不增加任何附加位，而是连续发送。加任何附加位，而是连续发送。同步通信是在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相位始终保持一致（同步），这就保证了通信双方在发送和接收数据是具有完全一致的定时关系四四. 信号调制与解调信号调制与解调 计算机通信时的信息是数字信号，频带很宽计算机通信时的信息是数字信号，频带很宽，但长距离通信时的电话线频带很窄。直接传送，但长距离通信时的电话线频带很窄。直接传送会造成信号的畸变，所以为了数据的正常传送，会造成信号的畸变，所以为了数据的正常传送，要利用调制解调器来实现。要利用调制解调器来实现。v在发送站，调制解调器把在发送站，调制解调器把“1”和和“0”信号调制信号调制在载波信号上，在目的站再把载波信号恢复成原在载波信号上，在目的站再把载波信号恢复成原来的来的1”和和“0”脉冲信号脉冲信号四四. 信号调制与解调信号调制与解调l MODEM与计算机连接的方式分成内接式和外接式。与计算机连