并行IO接口技术

1、17.5 并行并行I/O接口技术接口技术一、并行接口概述一、并行接口概述二、可编程并行接口芯片二、可编程并行接口芯片8255A三、并行接口标准三、并行接口标准2一、并行接口概述一、并行接口概述并行通信就是把一个字符的各数位用几条数据线同时进行并行通信就是把一个字符的各数位用几条数据线同时进行传输。传输。与串行通信相比，并行通信的信息传输速度快，但并行通与串行通信相比，并行通信的信息传输速度快，但并行通信比串行通信所用电缆多，随着距离的增加，电缆的开销信比串行通信所用电缆多，随着距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题。会成为突出的问题。所以，并行通信总是用在数据传输率要求较高，而传输距所以，并行

2、通信总是用在数据传输率要求较高，而传输距离较短的场合。离较短的场合。3并行接口就是实现并行通信的接口电路，并行接口在多根并行接口就是实现并行通信的接口电路，并行接口在多根数据线上，以字节数据线上，以字节/字为单位与字为单位与I/O设备交换数据。设备交换数据。并行接口可以只作为输出接口，也可以只作为输入接口，并行接口可以只作为输出接口，也可以只作为输入接口，还可以把它设计成既作为输入接口又作为输出接口。还可以把它设计成既作为输入接口又作为输出接口。计算机内部数据是并行传送的，不需要固定格式计算机内部数据是并行传送的，不需要固定格式(协议协议)，因，因此并行接口电路相对简单。相比之下，串行接口电路

3、由于此并行接口电路相对简单。相比之下，串行接口电路由于要进行串并行转换因而比较复杂。要进行串并行转换因而比较复杂。可以采用两类芯片设计并行接口电路：可以采用两类芯片设计并行接口电路：普通的锁存器、缓冲器普通的锁存器、缓冲器可编程并行接口芯片，如可编程并行接口芯片，如8255一、并行接口概述一、并行接口概述4并行接口连接外设的示意图并行接口连接外设的示意图CPU数据总线数据总线读出信号读出信号写入信号写入信号复位复位准备好准备好中断请求中断请求地址译码地址地址控制寄存器控制寄存器输入缓冲寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器状态寄存器片选A0A1输入设备输入设备输出设备输出设

4、备数据输入准备好数据输入准备好数据输出准备好数据输出准备好数据输入回答数据输入回答数据输出回答数据输出回答数据输入数据输入数据输出数据输出一、并行接口概述一、并行接口概述58位三态缓冲器位三态缓冲器74LS244，由，由G1和和G2控制选通。控制选通。电阻的作用？电阻的作用？74LS244+5V10K x 8G1 G2数据总线数据总线CSRD并行接口设计实例并行接口设计实例开关状态输入接口电路开关状态输入接口电路一、并行接口概述一、并行接口概述68位三态锁存器位三态锁存器74LS373，由，由LE控制锁存，控制锁存，OE控制选通控制选通+5V74LS373300 x 8LE OE数据总线数据总

5、线CSWR并行接口设计实例并行接口设计实例发光二极管输出接口电路发光二极管输出接口电路一、并行接口概述一、并行接口概述7 二、可编程并行接口芯片二、可编程并行接口芯片8255A8255A 是一种可编程的外部接口芯片，可通过软件来设置是一种可编程的外部接口芯片，可通过软件来设置芯片的工作方式，用芯片的工作方式，用8255A连接外部设备时，通常不需要连接外部设备时，通常不需要附加外部电路，给使用带来很大的方便。附加外部电路，给使用带来很大的方便。IBM PC就是采用就是采用8255A与键盘、扬声器等其他外设进行接与键盘、扬声器等其他外设进行接口。口。在目前的主板中，功能已经集成在芯片组中，但使用和

6、编在目前的主板中，功能已经集成在芯片组中，但使用和编程与程与8255A完全一致。完全一致。8F8255A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚9RESETWRRDCSGNDA1A093231302928272625140239338437536635734833242322211718192013141516101112PB7PB3PB0PB2PC0PC3PC7PC4PA0PA3D0D7PA4PA78255AF8255A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚40PIN40PIN、DIPDIP封装，芯片体积较大封装，芯片体积较大10F8255A的内部结构和外部引脚的内部结构和外部引脚8255

7、A内部有内部有3个数据端口和个数据端口和1个控制端口，共个控制端口，共4个端个端口，口， 由端口选择信号由端口选择信号A1A0选择：选择：控制口控制口1 11 1C C口口0 01 1B B口口1 10 0A A口口0 00 0选中端口选中端口A A0 0A A1 1在在PC机中，机中，8255A的四个端口地址为的四个端口地址为60H63H118255A可通过指令在控制端口中设置控制字来决定它的工作方可通过指令在控制端口中设置控制字来决定它的工作方式。其控制字可分为两类：式。其控制字可分为两类：方式选择控制字方式选择控制字它可使它可使8255A的的3个数据端口工作在不同的工作方式。个数据端口工

8、作在不同的工作方式。方式选择控制字总是将方式选择控制字总是将3个数据端口分为两组来决定工作方个数据端口分为两组来决定工作方式，即端口式，即端口A和端口和端口C的高的高4位为位为1组，端口组，端口B和端口和端口C的低的低4位为位为1组。组。端口端口C按位置按位置0/置置1控制字控制字它可使端口它可使端口C中的任何一位进行置位或复位。中的任何一位进行置位或复位。这两类控制字通过控制端口的最高位即这两类控制字通过控制端口的最高位即D7位为位为0或或1来区别。方来区别。方式选择控制字的最高位为式选择控制字的最高位为1，而端口，而端口C置置1/置置0的控制字最高位的控制字最高位为为0。F8255A的控制

9、字的控制字12F8255A的控制字的控制字方式选择控制字方式选择控制字13注意：注意：C口控制字虽然是对端口口控制字虽然是对端口C操作，但应写入到操作，但应写入到控制口地址，而不是写入到控制口地址，而不是写入到C数据口数据口F8255A的控制字的控制字端口端口C按位置按位置0/置置1控制字控制字14例例1：设设 A、B、C数据口地址分别位数据口地址分别位60H、 61H、62H、控制口端口地址控制口端口地址 63H。A口方式口方式0，输出、，输出、B口方式口方式0，输，输入，入，C口高口高4位输出，位输出，C口低口低4位输入位输入MOV AL，10000011BOUT 63H，AL F8255

10、A的控制字的控制字例例2： PC7置置1，PC3置置0MOV DX，63HMOV AL，0000,1111B；PC7置置1OUT DX，ALMOV AL，0000,0110B；PC3置置0OUT DX，AL151. 工作方式工作方式0：基本型输入：基本型输入/输出方式输出方式A口、口、B口、上口、上C口、下口、下C口都可以独立设置作为输口都可以独立设置作为输入或输出使用。入或输出使用。 适合用于无条件或程序查询方式适合用于无条件或程序查询方式I/O传送。传送。2. 工作方式工作方式1：选通型：选通型(应答型应答型)输入输入/输出方式输出方式A口、口、B口可以分别作为数据口工作在方式口可以分别作

11、为数据口工作在方式1。需要使用需要使用C口中特定的引脚作为选通和应答使用。口中特定的引脚作为选通和应答使用。适合用于中断式传送和程序查询方式适合用于中断式传送和程序查询方式I/O传送。传送。3. 工作方式工作方式2：双向数据传送方式：双向数据传送方式只有只有A口可以工作在方式口可以工作在方式2。相当于是相当于是A口工作在方式口工作在方式1的输入和输出的叠加的输入和输出的叠加F8255A的工作方式的工作方式16工作方式工作方式0F8255A的工作方式的工作方式8255作为打印机接口，工作于方式作为打印机接口，工作于方式0打印机正在处理一个字符时，打印机忙信号打印机正在处理一个字符时，打印机忙信号

12、BUSY=1，否则，否则，BUSY=0。向打印机送数前，应先查询打印机状态，当。向打印机送数前，应先查询打印机状态，当BUSY=0时，时，可以向打印机送数。可以向打印机送数。当当 STB 有效（负脉冲）时，把数据线的数据送入打印机内。有效（负脉冲）时，把数据线的数据送入打印机内。17MOV AL，81H ；A口输出，上口输出，上C口输出，下口输出，下C口输入口输入OUT 0D3H，ALMOV AL，0DH ；PC6置置1，0DH=0000,1101OUT 0D3H, ALIN AL，0D2H ；读读PC口口AND AL，04D ； 打印机忙否（打印机忙否（PC2 =BUSY=？）？）JNZ L

13、PST ；PC2=1，打印机忙，等待，打印机忙，等待MOV AL, CLOUT 0D0H, AL ；CL中的字符送中的字符送PA口口MOV AL, 0CHOUT 0D3H, AL ；置置PC6=0，即，即STB=0；00001100=0CHINC ALOUT 0D3H, AL ；置置PC6=1，即，即STB=1，00001101=0DH设设A、B、C口和控制口的端口地址为口和控制口的端口地址为0D0H0D3H工作方式工作方式08255作为打印机接口，工作于方式作为打印机接口，工作于方式0LPST：18外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据中断请求信号请求CP

14、U再次输出数据PC6PC7PC3PA7PA0INTEAOBFAINTRAACKAD7D0WR方式1、输出(以A口为例)工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式中断允许寄存器：受PC6的置0/置1命令字控制19方式1的输出时序工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式20数据选通信号表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号表示A口已经接收数据中断请求信号请求CPU接收数据PC4PC5PC3PA7PA0INTEAIBFAINTRASTBA方式1、输入(以A口为例)RDD7D0工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式中断允许寄存器：受PC4的置0/置1命令字控制21方式1的

15、输入时序工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式22工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式B口、方式1、输出PC2PC1PC0PB7PB0INTEBOBFBINTRBACKBD7D0WRPC2PC1PC0PB7PB0INTEBIBFBINTRBSTBBB口、方式1、输入RDD7D023工作方式工作方式1F8255A的工作方式的工作方式8255作为中断方式打印机接口作为中断方式打印机接口24主程序主程序：MAIN：MOV AL，0A0H ；方式选择控制字；方式选择控制字OUT 0C3H，ALMOV AL，01H ；OUT 0C3H，ALCLI ；替换中断向量前关中断；替换中

16、断向量前关中断MOV AH，25H ；替换中断向量的典型方式；替换中断向量的典型方式MOV AL，0BH ；IR3的类型码为的类型码为0BHMOV DX，OFFSET ROUTINTRPUSH DSMOV AX，SEG ROUTINTRMOV DS，AXINT 21HPOP DSMOV AL，0DH ；PA方式方式1输出，输出，“置置PC6=1的操作的操作”OUT 0C3H，AL ；使；使8255允许中断（允许中断（INTEA=1）STI ；CPU开中断开中断假假设：设：A口地址口地址 0C0HB口地址口地址 0C1HC口地址口地址 0C2H控制口控制口 0C3H8255作为中断方式打印机接口

17、作为中断方式打印机接口258255作为中断方式打印机接口作为中断方式打印机接口中断处理程序中断处理程序ROUTINTR：MOV AL，DI ；DI为打印字符缓冲区地址为打印字符缓冲区地址OUT 0C0H，ALMOV AL，00H ；置；置PC0=0OUT 0C3H，ALINC AL ；置；置PC0=1OUT 0C3H，ALIRET26相当于是相当于是A口工作在方式口工作在方式1的输入和输出的叠加。的输入和输出的叠加。PC6PC7PC3PA7PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2用用PC6设置设置INTE1，用用PC4设置设置INTE2。输入和输出中断通

18、过输入和输出中断通过或门输出或门输出INTR信号。信号。D7D0WRRD工作方式工作方式2F8255A的工作方式的工作方式27F8255A在在PC机中的应用机中的应用 PC/XT机中有一片机中有一片8255A，用作键盘输入的并行接口，同，用作键盘输入的并行接口，同时提供扬声器发声控制信号。时提供扬声器发声控制信号。端口地址是端口地址是60H63H。正常工作时。正常工作时A、B、C三个口都是方三个口都是方式式0，其中，其中A口、口、C口输入，口输入，B口输出。工作方式控制字是：口输出。工作方式控制字是： 99H。D7D6D5D4D3D2D1D011000011288255APB1PB0驱动电路扬

19、声器GATE2CLK2时钟信号与门8253的2#通道 PA7PA0PB7PB6键盘扫描码输出0，使A口接收到的是键盘数据输出1，给键盘送时钟信号F8255A在在PC机中的应用机中的应用 29三、并行接口标准三、并行接口标准IEEE 1284是目前是目前PC机的并行接口标准，与原有的并行机的并行接口标准，与原有的并行外设接口标准（如打印机）保持先后兼容。外设接口标准（如打印机）保持先后兼容。IEEE 1284标准定义了五种数据传输模式：标准定义了五种数据传输模式：兼容模式兼容模式半字节模式半字节模式字节模式字节模式EPP模式模式ECP模式模式每种方式的数据传输可以是每种方式的数据传输可以是正向方

20、式正向方式（PC外设外设）、）、反反向方式向方式（ 外设外设PC ）或者是）或者是双向方式双向方式。30F兼容模式兼容模式兼容模式即标准并行端口兼容模式即标准并行端口 (SPP， Standard Parallel Port )，也称为也称为Centronics模式。模式。Centronics模式的数据传输是模式的数据传输是正向方式，正向方式，主要用来向打印主要用来向打印机传输数据。机传输数据。Centronics并行接口标准共有并行接口标准共有36个引脚信号。在系统连接个引脚信号。在系统连接时，打印机一端是时，打印机一端是36芯芯D型插座，主机一端是型插座，主机一端是25芯芯D型插座。型插座

21、。31F兼容模式兼容模式32F兼容模式兼容模式Centronics接口时序如下接口时序如下33F兼容模式兼容模式PC机一般有机一般有13个并行口，每个并行口占用个并行口，每个并行口占用3个个I/O端端口地址，分别对应数据寄存器、状态寄存器和控制寄口地址，分别对应数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器。端口的基地址可以从存器。端口的基地址可以从0000:0408-040D获得，一获得，一般情况下：般情况下：并行口并行口数据数据状态状态控制控制LPT1378H379H37AHLPT2278H279H27AH34F半字节模式（半字节模式（Nibble Mode）利用标准并行端口进行从外设利用标准并行端口

22、进行从外设PC的的反向数据传输，反向数据传输，使用状态线路每次传输使用状态线路每次传输4位数据位数据PC机标准并行端口有机标准并行端口有5条从外设条从外设PC的状态线，因此的状态线，因此可以将一个字节分成两个半字节分别传送到可以将一个字节分成两个半字节分别传送到PC机机优点：所有优点：所有PC机并行口都可以用这种方式机并行口都可以用这种方式缺点：速度受限制缺点：速度受限制F字节模式（字节模式（Byte Mode）IBM在在PS/2微机微机中采用的中采用的从外设从外设PC的的反向数据传反向数据传输方式输方式35CONTROL EQU 37AHSTATUS EQU 379HMOV DX, CONTROLIN AL, DXOR AL, 1 ;选择低选择低4位位OUT DX, ALMOV DX, STATUSIN AL, DXAND AL, F0HMOV CL, 4SHR AL, CL F半字节模式（半字节模式（Nibble Mode）多路复用器多路复用器74LS14536FEPP模式模式EPP =Enhanced Parallel Port，增强型并行端口，增强型并行端口为双向数据传输方式，主要用于非打印机类外设，为双向数据传输方式，主要用于非打印机类外设，如如CD-ROM、硬盘驱动器、磁带机等、硬盘驱动器、磁带机等技术特点：技术特点：8