并行串行通信接口课件

并行/串行通信接口6.1可编程并行I/O接口8255A6.2串行通信和串行I/O接口6.3可编程串行I/O接口8251A并行通信串行通信Dn~D0计算机计算机或外设数据线信号地控制/联络线数据线信号地控制/联络线计算机计算机或外设6.1可编程并行I/O接口8255A

Intel8255A是一个广泛用于微机系统的可编程并行I/O接口，不需附加外部电路便可和大多数外设直接连接，使用十分方便。8255A采用40脚双列直插式封装，有24条I/O管脚。 6.1.18255A的内部结构和管脚 6.1.28255A的控制字 6.1.38255A的工作方式 6.1.48255A的应用示例6.1.18255A的内部结构和管脚

1.8255A的内部结构图D7~D0RDWRA1A0RESETCS数据总线缓冲器读/写控制逻辑端口C（低4位）端口A端口C（高4位）端口BA组控制

B组控制PB7~PB0PC7~PC4PC3~PC0PA7~PA06.1.18255A的内部结构和管脚

2.8255A的管脚特性◆8255A与外设相连的有三个8位数据端口：端口A（PA7~PA0）、端口B（PB7~PB0）、端口C（PC7~PC）。◆8255A内部有A组（PA7~PA0，PC7~PC4）和B组（PB7~PB0，PC3~PC0）逻辑控制，分别控制A、B组的工作方式和读/写操作。◆8255A有一个8位数据缓冲器，D7~D0（双向、三态）数据线与系统数据总线相连。◆8255A有六条读/写控制逻辑管脚（RESET，WR，RD，CS，A1，A0）接收CPU和译码电路的控制信号或地址信号。6.1.18255A的内部结构和管脚

3.8255A控制信号与传输操作的对应关系CSRDWRA1A0传输操作说明00100端口A→数据总线00101端口B→数据总线00110端口C→数据总线00111非法状态01000数据总线→端口A01001数据总线→端口B01010数据总线→端口C01010数据总线→控制口1××××D7~D0呈高阻状态6.1.28255A的控制字

1.方式选择控制A组方式00:方式01:方式11×:方式2A口0:输出1:输入B组方式0:方式01:方式1特征位D7D6D5D4D3D2D1D01PC7~PC40:输出1:输入PC3~PC00:输出1:输入B口0:输出1:输入6.1.28255A的控制字

2.端口C置位/复位控制字未用位选择000：PC0001：PC1┇111：PC7置位/复位1：置位0：复位特征位D7D6D5D4D3D2D1D006.1.38255A的工作方式 8255A有三种工作方式：

方式0

——基本输入/输出方式。通常用于不需联络的数据传输，A，B，C任何一个端口均可作为输入口或输出口使用。

方式1

——选通输入/输出方式。方式1必须使用端口C提供的3位联络信号，且这些联络信号和端口C的管脚保持固定的对应关系，不能加以改变。

方式2

——双向传输方式。方式2相当于方式1的输入和输出组合，需用端口C提供的5位联络信号。 8255A的端口A可以选择方式0，方式1，方式2 8255A的端口B可以选择方式0，方式18255A的工作方式0

◆方式0可以将三个数据端口方便地组合成（多达16种组合）各种位数的I/O接口。各个端口都可用作并行输入或输出。◆方式0可以使用在无条件传送和查询传送两种场合。◆若使用查询传送，利用端口C一些位自定义为应答“联络”信号，在其配合下实现端口A和端口B的查询式数据传输。做法是：端口A或端口B作为数据的输入/输出口，端口C划分为高4位和低4位两部分，分别选择一些位作为状态/选通信号的输入，或者控制/选通信号的输出。8255A的工作方式1端口A，端口B工作在方式1的输入或输出时，由端口C提供规定的3位联络信号。端口方式联络线输入信号输出信号

端口A方式1PC7I/OOBFAPC6I/OACKA∕INTEAPC5IBFAI/OPC4STBA∕INTEAI/OPC3INTRAINTRA端口B

方式1PC2STBB∕INTEBACKB∕INTEBPC1IBFBOBFBPC0INTRBINTRB8255A方式1的工作特点

◆选定方式1，在规定一个端口的输入/输出方式的同时，就自动规定了有关的联络、控制和中断请求信号。◆若采用中断方式，将INTE置为1，端口A或端口B可以使用各自的INTR信号申请中断。◆若采用查询方式，CPU可以查询端口A或端口B相关IBF信号的当前状态，决定是否能进行数据传输。◆端口A和端口B均可工作在方式1的输入或输出方式。若端口A和端口B都工作在方式1，则需端口C的6位做联络信号，剩下的2位还可工作在方式0的输入或输出方式。若端口A和端口B中只有一个工作在方式1，而另一个工作在方式0，则端口C中有3位作为方式1的联络信号，端口C其余5位均可工作在方式0的输入或输出方式。8255A的工作方式2

◆

8255A的方式2是双向传输方式，只适用于端口A。

◆方式2需用端口C的5位（PC7~PC3）做指定的控制/联络信号，外设在端口A的8位数据线上分时向CPU发送数据或从CPU接收数据。RDWR≥1PC3&&INTE1INTE2PC7PC6PC4PC5STBAIBFAPA7～0PC2-0OBFAACKAINTRAA0A1D7～0PA7～0PB7～0CS

PC4～08255A

PC5A1

PC6A0

PC7CPU(8088)D7～0AB地址译码器M/IO2764A7～0D7～0A12～8CEPGMVPP+25V16.1.48255A的应用示例

【例6.1】8255A用作2764EPROM存储器编程接口。8255A的端口地址为0F8H~0FBH，编程数据放在8000H开始的8KB缓冲器内。6.1.48255A的应用示例

【例6.2】8255A作为中断方式的字符打印机接口，端口地址为0C0H~0C6H的偶地址。OBF打印机ACKPA7～0PC08255PC6PC3ACKAINTRACPU(8088)D7～0接8259A的IR36.2串行通信和串行I/O接口6.2.1串行通信方式6.2.2串行通信规程6.2.3串行I/O接口的基本结构6.2.1串行通信方式串行通信按照通信数据的格式，可分为：异步通信方式

——异步通信是利用字符的再同步技术，实现一个个数据传送的通信方式。同步通信方式

——同步通信是利用同步时钟和同步字符技术，实现一批数据传送的通信方式。串行通信的重要指标：传输速率、波特率异步通信方式

◆异步通信方式的数据以字符为单位。各个字符可以连续传送，也可以间断传送。异步通信双方各自用自己的时钟信号来控制发送和接收，通信是随机进行的。◆异步通信方式规定每个字符由起始位、数据位、奇/偶校验位、停止位（共7~12位）组成，这四部分信息合称为字符帧(Frame)。两个字符之间为若干个空闲位。111100/1…起始位第n个字符空闲位停止位100/10/10/10/10/10/10/10/10/18位数据位高位低位起始位奇偶校验位第n+1个字符同步通信方式

◆同步通信方式以若干字符组成的数据块为传输单位，是一种连续传送数据的方式。◆同步通信方式以1/2个同步字符指示数据块的开始，然后发送端连续发送数据块的一个个字符，接收端连续接收字符，直到一个数据块传送结束。◆同步通信要求使用统一的时钟，保证双方的时钟频率和相位完全相同。发送方除了传送数据外，还要把时钟信号（同步信号）同时传送出去。每一位的开始由同步时钟信号提供，每一个数据块的开始由同步字符提供。1/2个同步字符数据123……n1/2个CRC校验字符传输速率和波特率◆串行通信中有一个重要的指标叫做传输速率，它定义为每秒钟传送2#数码的位数（比特数），以位/秒（b/s）为单位。传输速率反映了串行通信的速率，也反映了对传输通道的要求──传输速率越高，要求传输通道的频带越宽。传输速率等于每秒传送的字符数和每个字符位数的乘积。

◆串行通信中另一个重要的指标叫做波特（baud）率，它定义为每位传送时间的倒数。每次传送1位时，波特率大小和传输速率相等。使用调相技术可以同时传输2位或4位，这时，传输速率大于波特率。一般异步通信的波特率在50~9600波特之间。6.2.2串行通信规程

1．全双工与半双工 全双工的通信站之间有两对传输信号线，每个通信站任何时刻既可以发送，又可以接收。 半双工的通信站之间只有一对传输线，尽管传输可以双向，但同一时刻只能有一个通信站发送。2．信号的调制/解调 为避免信号发生衰减和畸变，用被调制信号控制调制信号的某个参数（例如，幅值，频率，相位等），使调制信号随着被调制信号变化的过程称为调制。经调制后参数随调制信号变化的信号称为已调制信号。反之，从已调制信号中还原出被调制信号的过程称为解调。 把调制器和解调器集成在一起，称为调制解调器（MODEM）。3．串行通信总线RS-232C

串行通信的调制/解调示意数字信号数字信号模拟信号计算机MODEM计算机MODEM串行通信总线RS-232C◆RS-232C广泛应用于数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的通信。◆RS-232C总线采用EIA电平（负逻辑）标准：-5V~-15V为“1”，+5V~+15V为“0”。TTL信号和RS-232C信号之间要有相应的电平转换电路。◆RS-232C使用D型25芯（DB-25）或D型9芯（DB-9）连接器。◆RS-232C信号：保护地线，信号地线GND。接收线RxD，发送数据线TxD

。 控制信号：请求发送RTS，允许发送CTS，通信设备(DCE)准备好DSR，终端设备(DTE)准备好DTR，音响指示RI，载波检测DCD。6.2.3串行I/O接口的基本结构联络信号串入串出发送时钟接收时钟数据总线收发器控制信号逻辑地址译码中断请求D7~D0读/写端口选信号片选信号CSA0数据输入寄存器数据输出寄存器串入/并出并入/串出状态寄存器控制寄存器6.3可编程串行I/O接口8251A6.3.18251A的内部结构和管脚6.3.28251A的工作过程6.3.38251A的控制/状态字6.3.48251A的应用示例Intel8251A是具有多种同步/异步通信的接收/发送功能的可编程串行通信接口。6.3.18251A的内部结构和管脚

8251A的功能特点◆使用单一+5V电源和单相时钟。◆接收、发送数据分别有各自的缓冲器，可以进行全双工通信。◆提供与外部设备，特别是调制解调器的联络信号，便于直接和通信线路相连接。◆可以设定奇校验或偶校验。校验位的插入、检错及剔除都由芯片本身完成。◆用于异步通信时，每个字符的位数可以是5~8位，停止位可选1位、1.5位或2位，波特率为0~19200波特，时钟频率可设为波特率的1倍、16倍或64倍。◆用于同步通信时，每个字符的位数5~8位可选，波特率的范围为0~96000波特。可设为单同步、双同步或者外同步，同步字符可由用户自行设定。6.3.18251A的内部结构和管脚

1.8251A的内部结构

发送器发送控制TxDTxRDYTxETxC接收器接收控制RxDRxRDY

SYNDET

RxC读/写控制逻辑RESETCLKC/DRDWRCS调制/解调控制DTRDSRRTSCTSD7～D0状态缓冲器接收缓冲器发送数据/命令缓冲器6.3.18251A的内部结构和管脚

2.8251A的管脚特性

D7~D0：双向、三态数据线。

CLK：时钟信号，输入。

RESET：复位信号，输入，高电平有效。

CS：片选信号，输入，低电平有效。

C/D：控制/数据端口选择输入线。

RD，WR：读选通信号，写选通信号，输入，低电平有效。

RxRDY：接收准备好状态，输入，高电平有效。

SYNDET：同步状态输出信号，或者外同步输入信号。

TxRDY：发送准备好状态，输出，高电平有效。

TxE：发送缓冲器空闲状态，输出。

RxD，TxD：串行数据输入，串行数据输出。

RxC，TxC：接收器时钟输入，发送器时钟输入。

DTR：数据终端准备好状态，输出，低电平有效。

DSR：数据准备好状态，输入，低电平有效。

RTS：请求发送信号，输出，低电平有效。

CTS：允许传送信号，输入，低电平有效。6.3.28251A的工作过程

1.8251A接收器的工作过程◆8251A在异步方式接收中，当接收器接收到有效的起始位后，便接收后续的数据位、奇偶校验位和停止位等。然后将数据送入寄存器。此后RxRDY输出高电平，表示已收到一个字符，CPU可以来读取。◆8251A在同步方式接收中，若程序设定8251A外同步接收，则SYNDET用于输入外同步信号（来自MODEM），SYNDET的正跳变启动接收数据。若程序设定8251A内同步接收，则8251A先搜索同步字符（同步字符事先由程序装在同步字符寄存器中）。每当RxD线上收到一位信息就移入接收寄存器并和同步字符寄存器内容比较，若不相等则接收下一位后比较，直到两者相等。此时SYNDET输出高电平，表示已搜索到同步字符。接下来便把接收到的数据逐个地装入接收数据寄存器。6.3.28251A的工作过程

2.8251A发送器的工作过程◆8251A异步方式发送中，发送器在数据前加上起始位，并根据编程设定在数据后加上校验位和停止位等，然后作为一帧信息从TxD端逐位发送。◆8251A同步方式发送中，发送器先发送同步字符，然后逐位发送数据。若CPU没有及时把数据写入发送缓冲器，则8251A用同步字符填充，直至CPU写入新的数据。6.3.38251A的控制字和状态字

1.8251A的控制/状态字8251A的串行通信要靠命令控制和状态查询等配合完成。8251A除了发送、接收数据字符以外，还有与之相关的方式控制字、命令控制字和状态字的操作。

8251A的方式控制字

00:同步×101:异步×110:异步×1611:异步×6400:5位数据位01:6位数据位10:7位数据位11:8位数据位×0:不校验01:奇校验11:偶校验×0:内同步01:双同步字11:单同步字00:无效01:1位停止位10:1.5位停止位11:2位停止位D7D6D5D4D3D2D1D0异步同步方式?同步8251A的命令控制字

D7D6D5D4D3D2D1D0ENIRRTSERSBRKRXEDTRTXEN发送允许1：允许，0：禁止接收允许1：允许，0：禁止发送断点字符1：迫使TxD为低，0：正常数据终端准备好1：迫使DTR输出0进入搜索方式1：进行SYNC搜索内部复位1：8251A内部复位出错复位1：复位错误标志请求发送1：迫使RTS输出08251A的状态寄存器

溢出错1:表示未取走字符，又输入了下一个字符

D7D6D5D4D3D2D1D0DSRSYNDETFEOEPETxERxRDYTxRDY帧格式出错1:表示未检测到有效停止位1:奇偶错同管脚定义6.3.38251A的控制字和状态字

2.8251A的初始化设置No8251A复位设置方式控制字同步方式?输入同步字符输入第2个同步字符设置命令控制字传送数据YesYesNoNoNoYesYes复位8251?传送完?双同步?◆8251A的初始化流程在确保8251A复位情况下进行。◆首先输入方式控制字，以决定通信方式、数据位数、校验方式等，若是同步通信方式则紧接着输入1/2个同步字符，若是异步方式则这一步可省略，最后送入命令控制字。◆8251A初始化过程的信息全部写入控制端口，特征是C/D=1。6.3.48251