第八章 可编程接口芯片

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学习工具目录微型计算机基础01微处理器02指令系统（上）03指令系统（下）04汇编语言程序设计05存储器06输入输出与中断07可编程接口芯片08数模转换与模数转换09综合实践——交通灯控制系统10第八章可编程接口芯片本章导读计算机接口是实现计算机与外部设备之间信息交换的桥梁，它在微型计算机系统的设计和应用过程中起着极其重要的作用。本章将从应用角度出发，首先介绍计算机接口的相关知识，然后重点介绍典型可编程接口芯片8255A、8251A和8253A的外部引脚、内部结构、工作方式及编程方式。学习目标了解计算机接口的功能和结构。掌握并行接口技术和串行接口技术的相关知识，以及串行接口标准RS-232C。掌握可编程并行接口芯片8255A的结构、工作方式和编程方式。掌握可编程串行接口芯片8251A的结构和编程方式。掌握可编程定时器/计数器接口芯片8253A的结构、工作方式和编程方式。提升编程与系统设计能力，能够针对实际应用需求选择合适的接口解决方案。任务导航任务一微型计算机接口简介任务二可编程并行接口芯片8255A任务三可编程串行接口芯片8251A任务四

可编程定时器/计数器接口芯片8253A微型计算机接口简介018.1.1接口的功能与结构计算机接口是主机与外部设备的连接部件，是CPU与外部设备进行信息交换的桥梁。任何外部设备都必须通过接口电路与系统总线相连。微型计算机系统中的各种接口示意图接口的种类很多，有专门用于连接输入设备的输入接口，有专门用于连接输出设备的输出接口，也有用于连接通信设备的通信接口等。8.1.1接口的功能与结构CPU的处理速度很快，而外设的数据传输速度相对较慢，为了解决CPU与外设速度不匹配的问题，接口中一般会设置数据寄存器或锁存器，将数据在输入输出接口中缓存起来，从而起到缓冲、隔离和锁存的作用，避免因速度不一致而丢失数据。1．接口的功能2．接口的结构（1）数据缓冲功能微型计算机系统中一般连有多种外设，每种外设也可能有多台，而CPU在同一时间只能选择一个接口进行数据传送，因此，只有被选中的设备才能与CPU进行数据交换。（2）设备选择功能8.1.1接口的功能与结构由于计算机直接处理的信号形式和数据格式等可能与外设使用的不相同，接口可以在它们之间进行相互转换。1．接口的功能2．接口的结构（3）信息转换功能外设的接口电路通常包含若干可供CPU直接访问的寄存器或功能电路，称为端口，如数据端口、状态端口等。（4）I/O端口寻址功能例如数字量与模拟量的转换，串行数据与并行数据格式的转换等接口电路通过对端口地址进行译码，找到相应的端口每个端口都对应一个端口地址，只有被选中的端口才能与CPU进行信息交换8.1.1接口的功能与结构CPU与外设进行数据传送时，接口电路：1．接口的功能2．接口的结构（5）与CPU和外设进行联络在接口中可设置中断控制器，专门处理有关中断事务，使CPU与外设并行工作，以提高CPU的利用率。（6）中断管理功能现在的接口芯片基本上都是可编程的，这样不需要改变硬件，只需修改相应的程序就可以改变接口的工作方式，大大提高了接口的灵活性和可扩展性。（7）可编程功能一方面接收和执行CPU送来的命令，实施对外设的控制和管理另一方面将外设的状态信号或应答信号等工作状况反映给CPU8.1.1接口的功能与结构1．接口的功能2．接口的结构典型接口电路的内部结构可以读出，可以写入，用来存放CPU与外设之间进行交换的数据信息只能读出，不能写入，用来存放外设当前的工作状态信息只能写入，不能读出，用来存放CPU向外设发送的控制命令信息8.1.2并行接口技术接口并行接口串行接口按照与外部设备之间数据传输形式的不同作用：实现CPU与并行外设之间的近距离通信并行接口通信示意图并行接口中有多条数据线，并且数据线的长度必须相同，每次可同时在两个设备之间并行传输多位数据计算机内的总线并行打印机LED显示器采用并行传输方式同学们，大家平时用手机充电的时候，有没有发现不同的充电线（比如快充线和普通充电线）在传输数据（比如手机和电脑之间传输照片、文件）时速度不一样呢？如果让你设计一个数据传输系统，你是希望数据像排队一样一个接一个地过去（串行），还是希望数据能一起过去（并行）呢？你觉得哪种方式更适合近距离、快速传输大量数据，比如电脑和打印机之间传输打印文件呢？8.1.2并行接口技术并行接口一般具有以下几个特点：（1）（2）（3）在并行接口中，数据通道的宽度就是传输的位数。微型计算机中最常见的数据通道的宽度为8位，当采用并行接口与外设交换数据时，8位数据是同时传输的，称为8位并行接口并行接口中除了包括数据通道，还应有握手联络信号，以实现接口和外设之间的联络并行数据的传送格式不固定例如打印机的接口有8条数据线，每次可同时传送一个字符的ASCII码。数据通道的宽度也可以为16位、32位或更多位。优点传输速度快、处理简单缺点距离较远时，成本会大大增加实际上是控制信号，用来控制数据的传送。通过握手联络信号，发送端通知接收端是否有数据要发送，接收端通知发送端是否已经准备好接收数据。8.1.3串行接口技术接口并行接口串行接口按照与外部设备之间数据传输形式的不同1．串行接口的特点2．数据传送速率3．数据传送方式4．通信控制方式5．误码率和差错控制8.1.3串行接口技术1．串行接口的特点串行接口中一般只需要一条数据线，在串行通信传输时，数据一位一位按一定顺序进行传送，经过8个时间单位才能传送一个字节的数据。串行接口通信示意图如果是双向串行接口，需要两条数据线，每个方向使用一条。8.1.3串行接口技术1．串行接口的特点在实际传送过程中，发送端按固定的时间间隔依次向数据线发送高低不同的电平，接收端按照与发送端相同的时间间隔识别出相应的数据信息，并通过相应的联络线以保证数据传输的可靠性。优点通信线路简单，且只需一对数据线（可以是电话线），这样大大降低了成本，特别适用于远距离通信。另外，串行通信的抗干扰能力很强缺点传送速度慢，若并行通信所需时间为T，则串行通信的时间至少为NT（其中N为位数）8.1.3串行接口技术2．数据传送速率反映数据传送速率的指标：定义：单位时间内传输二进制代码的有效位数，其单位为bit/s

或

bps（位/秒）。数据传输率波特率例如在某串行通信中，每秒可以传送600个字符，每传送一个字符需要8位，则数据传输率为600字符/秒×8位/字符＝4800位/秒。数据传输率越高，要求传输通道的频带越宽8.1.3串行接口技术2．数据传送速率反映数据传送速率的指标：定义：单位时间内信号电平变化的次数，它反映的是数据信号对载波的调制速率。数据传输率波特率常用的标准波特率为

1101200600300180024001920096004800由于传送数据时除传送数据信息外，还需传送校验位等信息，故波特率要高于数据传输率数据未进行压缩数据传输率要高于波特率数据进行了压缩8.1.3串行接口技术3．数据传送方式在串行通信中，数据通常是在两个设备之间进行传送。数据传送方式：仅使用一条数据线，数据只能沿一个固定的方向传送。按照数据传送方式的不同串行通信分为：单工方式半双工方式全双工方式例如计算机与打印机之间只能是计算机向打印机传送数据，故为单工传送方式8.1.3串行接口技术3．数据传送方式数据传送方式：可以使用一条或两条数据线，通信双方既可发送数据又可接收数据，但不能同时收发数据。单工方式半双工方式全双工方式在这种方式下，同一时刻只能由一方发送数据，另一方接收数据，并通过收/发开关进行方向转换。8.1.3串行接口技术3．数据传送方式数据传送方式：通信双方在同一时刻既可以发送数据又可以接收数据，分别使用两条数据线进行传输。单工方式半双工方式全双工方式在这种方式下，无须转换方向，数据能同时在两个方向上进行传送。8.1.3串行接口技术4．通信控制方式按照收发双方同步的方式，串行通信可分为：异步通信同步通信定义：据以字符为单位按照约定的波特率进行传送，通信双方不需要专门的同步信号，分别用各自的时钟信号来控制发送和接收。异步通信数据格式异步通信数据格式8.1.3串行接口技术4．通信控制方式异步通信同步通信字符开始的标志，占用1位，发送端开始传送数据时，在要发送的字符前加上低电平。位数可以是5～8位，字符编码为7位。用来校验所传送数据的正确性。字符结束的标志，位数可以是1位、1.5位或2位，发送端在要发送的字符后加上高电平。使数据位和校验位中1的个数为奇数个如果是奇校验传输使数据位和校验位中1的个数为偶数个如果是偶校验传输这4部分将构成一个数据帧，它被作为异步通信传送数据时的基本单位。8.1.3串行接口技术4．通信控制方式例如，“A”的ASCII码是41H（十六进制），其二进制表示为01000001，其中，“1”的个数是2。校验位应为“0”，从而使“1”的数目为偶数传输数据时使用偶校验校验位应为“1”，从而使“1”的数目为奇数传输数据时采用奇校验接收方在收到数据后，会重新对数据进行奇（或偶）校验，如果校验后数据有误，则会向发送方发出数据传送错误信息，要求发送方重发数据。8.1.3串行接口技术4．通信控制方式每一个字符以起始位和停止位作为字符开始和结束的标志。传送时，各个字符可以连续传送，也可以随机传送。在一个字符的停止位之后，立即发送下一个字符的起始位，开始一个新字符的传输，称为连续的串行数据传送一个字符的停止位之后维持数据线的空闲状态，称为断续的串行数据传送异步通信同步通信8.1.3串行接口技术4．通信控制方式在同步通信方式中，去掉异步通信时每个字符的起始位和停止位，在数据块之前加上同步字符。这样，在发送数据信号的同时发送一个时钟信号，使发送端和接收端在约定的波特率下保持同步。异步通信同步通信同步字符8.1.3串行接口技术4．通信控制方式常见同步通信的数据格式CRC是循环冗余校验码8.1.3串行接口技术5．误码率和差错控制在进行远距离通信时，由于线路本身特性的影响而导致的随机噪声、信号衰减或畸变，以及各种外界因素，都会造成信号在传输过程中失真，即接收端接收到的二进制数与发送端实际发送的二进制数不一致。8.1.3串行接口技术5．误码率和差错控制差错控制：为保证通信的可靠性，通信系统必须具备检测差错和纠正差错的能力，使差错控制在所能允许的尽可能小的范围内。检错码0201差错控制编码纠错码最常用的差错控制方法8.1.3串行接口技术5．误码率和差错控制检错码纠错码能自动发现差错的编码自动请求重发（ARQ）：在发送信息中加入冗余位，接收端收到数据后进行校验，即检查信息位和附加的冗余位之间的关系，以检查传输过程中是否有差错发生。当接收端发现差错时，就设法通知发送端重发，直到收到正确的信息为止。不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码前向纠错（FEC）：接收端发现接收数据中的差错后，能确定二进制码元发生错误的位置，并且加以纠正。8.1.4串行接口标准RS-232CRS-232C（recommendedstandard232C）是一种常用的串行接口标准，由美国电子工业协会（EIA）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）联合制定。RS-232C中的信号电平与通常并行接口中使用的TTL电平是不同的，它规定－5V～－15V为逻辑“1”，＋5V～＋15V为逻辑“0”。接收器和发送器电路由于大部分微型计算机的输入输出信号电平是TTL标准，所以当使用RS-232C串行接口时，需要通过一个转换电路进行转换。从TTL电平向RS-232C的转换要借助于MC1488，而由RS-232C电平到TTL的转换则要借助于MC1489。8.1.4串行接口标准RS-232CRS-232C是一个25引脚（或9引脚）的D型连接器。RS-232C引脚定义及功能引脚号引脚名称功

能

引脚号引脚名称功

能2BA发送数据TxD

7AB信号地SG3BB接收数据RxD

8CF载波信号检测CD4CA请求发送RTS

20CD数据终端就绪DTR5CB清除发送CTS

22CE响铃指示RI6CC数据装置就绪DSR

课堂检测接口具备哪些核心功能？串行通信中异步通信与同步通信的数据格式主要区别是什么？课堂小结微型计算机接口简介接口的功能与结构并行接口技术串行接口技术串行接口标准RS-232C可编程并行接口芯片8255A028.2.18255A的引脚及功能8255A是Intel公司生产的一种高性能可编程输入输出并行接口芯片，可以通过编程的方法来设定各种功能。由于它通用性强，使用灵活，可以方便地连接在Intel系列的微处理器系统中，所以应用较为普遍。8255A是40引脚的双列直插式芯片。8255A的引脚及功能你知道8255A的引脚及功能是什么吗？8.2.18255A的引脚及功能8255A引脚图三态、双向数据线，与CPU数据总线相连，用于传送数据。片选信号，由CPU输入，低电平有效。读信号，输入，用于控制数据流的读出，低电平有效。写信号，输入，用于控制数据的写入。信号有效时，表示8255A被选中，允许与CPU交换信息信号有效时，表示允许CPU从8255A端口中读取数据或状态信息。信号有效时，表示允许CPU向8255A中写入数据。8.2.18255A的引脚及功能8255A引脚图端口选择信号，输入信号。8255A端口选择A1A0选择端口00端口A01端口B10端口C11控制寄存器8255A有3个独立的8位并行I/O端口A、B、C和一个控制寄存器，具有数据控制和锁存功能，利用该信号可以寻址各端口。8.2.18255A的引脚及功能8255A引脚图复位信号，输入信号，高电平有效。端口A的输入输出信号。端口C的输入输出信号。当该信号有效时，8255A复位，所有控制寄存器内容被清零，所有端口被置为输入方式。端口B的输入输出信号。8.2.28255A的内部结构

8255A的内部结构框图8.2.28255A的内部结构（1）输入输出端口3个8位的并行端口A、B、C。8255A端口功能表工作方式端口A端口B端口C0基本输入输出端口，输出锁存，输入三态基本输入输出端口，输出锁存，输入三态基本输入输出端口，输出锁存，输入三态1应答式输入输出端口，输入、输出均锁存应答式输入输出端口，输入、输出均锁存作为端口

A

和端口

B

的控制位及状态位2双向式输入输出端口，输入、输出均锁存

作为端口

A

的控制位和状态位被分成高4位和低4位，可作为基本输入输出端口、状态或控制信息传送端口，分别与端口A和端口B配合工作。均有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器同学们，我们都知道手机可以通过蓝牙、Wi-Fi或者USB线等方式传输数据，这些方式各有特点。现在想象一下，如果我们要设计一个“智能交通灯控制器”，它需要接收来自不同方向的车辆传感器信号（比如车辆数量、是否排队等），同时还要控制交通灯的显示（红灯、绿灯、黄灯的切换）。那么，你觉得这个控制器需要几个“数据通道”来同时接收和发送这么多信息呢？这些通道之间又该如何分工，才能让交通灯系统高效、准确地工作呢？8.2.28255A的内部结构（2）控制寄存器包括A组控制电路和B组控制电路，用于控制接收来自CPU的控制命令，控制端口A、B、C的工作方式。（3）数据总线缓冲器三态、双向、8位寄存器，用于与系统数据总线相连，是8255A与CPU进行信息传送的通道，可用来传送数据、控制命令和状态信息。控制端口A和端口C的高4位（PC7～PC4）控制端口B和端口C的低4位（PC3～PC0）8.2.28255A的内部结构（4）读/写控制逻辑8255A端口选择和读/写操作8.2.38255A的工作方式1．方式02．方式13．方式2特点：无须设置联络信号，8255A就可以直接与外设进行简单的无条件数据传送。适用：无条件数据传送或查询式数据传送。在这种方式下，3个端口都可以设置为输入输出端口，但不能同时既作为输入又作为输出。8255A方式0的功能图端口A和B为8位端口，输入、输出均有锁存能力端口C可分为两个4位端口（高4位和低4位），仅对输出有锁存能力8255A的基本输入输出方式8.2.38255A的工作方式1．方式02．方式13．方式2方式0输入时序图①CPU先发出地址信号，使8255A的片选信号和端口选择信号A1、A0有效②外设将数据送到8255A的输入缓冲器中③CPU发出地址信号后，经过tAR时间发出读信号④在读信号有效后，经过tRD时间数据得到稳定⑤将数据总线上稳定的数据读入CPU⑥信号结束后输入数据才消失⑦整个读周期结束后地址信号消失8.2.38255A的工作方式1．方式02．方式13．方式2方式0输出时序图①CPU先发出地址信号，使8255A的片选信号

和端口选择信号A1、A0有效②CPU发出地址信号后，经过tAW时间发出写信号

③数据必须在写信号结束前tDW就能出现在数据总线上，且保持tWD时间④

信号结束后，经过tWB时间将要输出的数据输出到8255A指定端口⑤整个写周期结束后地址信号消失8.2.38255A的工作方式1．方式02．方式13．方式2特点：与外设传送数据时，需要设置联络信号。在这种方式下，端口C的部分位用作选通控制信号，控制端口A和B的数据输入输出。（a）端口A在方式1时的输入信号（b）端口B在方式1时的输入信号

8255A在方式1时的输入信号一种选通式输入输出工作方式8.2.38255A的工作方式1．方式02．方式13．方式2选通信号，由外设输入，低电平有效。当该信号有效时，将外设输入的数据锁存到端口A

或B

的输入锁存器中。由端口C的PC4来接收信号由端口C的PC2来接收信号输入缓冲器满信号，向外设输出，是对的响应信号，高电平有效。当该信号有效时，表示由外设输入的数据已送到该端口的输入锁存器中。

8255A在方式1时的输入信号8.2.38255A的工作方式1．方式02．方式13．方式2中断请求信号，向CPU输出，用于请求以中断方式传送数据，高电平有效。中断允许信号。由于INTE没有外部引出端，但可通过软件对C口置1或清0，实现对中断的控制。若PC4＝1，则端口A的中断允许信号INTE＝1若PC4＝0，则端口A的INTE＝0如果PC2＝1，则端口B的中断允许信号INTE＝1若PC2＝0，则端口B的INTE＝0当INTE为1时，表示允许中断为0时，表示禁止中断

8255A在方式1时的输入信号8.2.38255A的工作方式1．方式02．方式13．方式2方式1输入时序图①来自外设的输入数据准备就绪后，选通信号有效②

有效后，经过tSIB时间输入缓冲器满信号IBF有效③

信号结束后，经过tSIT时间发出中断请求信号INTR④读信号

有效，经过tRIT时间INTR被撤销⑤

信号结束时数据已读到CPU的寄存器中，经过tRIB时间IBF信号变为低电平8.2.38255A的工作方式1．方式02．方式13．方式2（a）端口A在方式1时的输出信号

（b）端口B在方式1时的输出信号输出缓冲器满信号，向外设输出，低电平有效。此信号有效时，表示CPU已将数据写入数据端口。PC7用作从端口A输出的信号PC1用作从端口B输出的信号应答信号，由外设输入，是对的响应信号，低电平有效。此信号有效时，表示外设已接收到由8255A输出的数据。8.2.38255A的工作方式中断请求信号，输出信号，用于请求以中断方式传送数据，高电平有效。中断允许信号。这里也是通过软件操作改变C口的值来设置INTE。（a）端口A在方式1时的输出信号

（b）端口B在方式1时的输出信号若PC6＝1，则端口A的中断允许信号INTE＝1若PC6＝0，则端口A的INTE＝0若PC2＝1，则端口B的中断允许信号INTE＝1若PC2＝0，则端口B的INTE＝0当INTE为1时，表示允许中断为0时，表示禁止中断。1．方式02．方式13．方式28.2.38255A的工作方式方式1输出时序图①使用中断方式传送数据时，CPU响应中断后向8255A输出数据，并发出写信号②

信号有效后，经过tWIT时间撤销中断请求信号INTR③

上升沿后，经过tWB时间数据送入端口的输出缓冲器中④

上升沿后，经过tWOB时间输入缓冲器满信号

有效，通知外设准备接收数据⑤外设接收到数据后，发出应答信号，作为对的响应⑥ACK信号有效后，经过tAOB时间后

信号无效，表明数据传送结束1．方式02．方式13．方式28.2.38255A的工作方式1．方式02．方式13．方式28255A只允许端口A工作于方式2下，此时端口A作为双向数据端口，既可以发送数据又可以接收数据。双向输入输出工作方式，即同一端口的信号线既可以作为输入又可以作为输出8255A在方式2时的引脚信号8位双向数据输入输出端口提供5个控制信号PC7和PC6分别定义为输出缓冲器满信号和输入应答信号PC4和PC5分别定义为输入选通信号和输出缓冲器满信号IBFPC3定义为中断请求信号INTR作为基本I/O线8.2.38255A的工作方式另外，输入和输出合用一个引脚PC3向CPU发出中断请求信号，但中断允许信号有两个INTE1为输出中断允许信号，其状态由PC6决定INTE2

为输入中断允许信号，其状态由PC4决定方式2的时序图1．方式02．方式13．方式28.2.38255A的工作方式方式2的时序图从而开始下一个数据过程1．方式02．方式13．方式28.2.38255A的工作方式方式2的时序图1．方式02．方式13．方式28.2.48255A的编程方式在初始化编程时，8255A的A、B、C三个端口的工作方式可以通过向控制端口写入控制字和状态字来设定。控制字的格式02018255A的编程方式状态字的格式设置三个端口的工作方式对端口C进行位操作8.2.48255A的编程方式1控制字的格式8255A控制字的格式控制字标志位，恒为1设置端口A的工作方式D6D5＝00为方式0D6D5＝01为方式1D6D5＝1x为方式2设置端口A的数据传送方式D4＝1为输入D4＝0为输出8255A的编程方式你听说过8255A吗？你知道它的编程方式吗？8.2.48255A的编程方式8255A控制字的格式设置PC7～PC4的数据传送方向D3＝1为输入D3＝0为输出设置端口B的工作方式D2＝1为方式1D2＝0为方式0设置端口B的数据传送方式D1＝1为输入D1＝0为输出设置PC3～PC0的数据传送方向D0＝1为输入D0＝0为输出1控制字的格式8.2.48255A的编程方式8255A控制字的格式状态字标志位，恒为0无关，通常设置为0端口C的位选择，000～111分别对应表示PC0～PC7置位或复位端口C的指定位D0＝1为置位D0＝0为复位2状态字的格式8.2.48255A的编程方式例8-1设8255A的端口地址为FF80H～FF83H：编写8255A的初始化程序。初始化程序如下。MOVDX,0FF83H ;控制寄存器端口地址为FF83HMOVAL,10000110B ;设置端口A和端口B的工作方式OUTDX,AL ;将控制字写入控制端口MOVAL,00000001B ;PC0设置为高电平输出OUTDX,AL ;将控制字写入控制端口MOVAL,00001010B ;PC5设置为低电平输出OUTDX,AL ;将控制字写入控制端口端口A工作于方式0，输出数据端口B工作于方式1，输入数据端口C中的PC0设置为高电平输出，PC5设置为低电平输出8.2.5实战演练——并行打印机接口设计将8255A的A口连接到一个并行打印机，工作在方式1，数据输出采用查询方式，设8255A的端口地址为300H～303H，将内存输出缓冲区BUFFER中的100H个字节数据送打印机输出。1．接口电路设计2．打印驱动程序设计首先分析打印机的信号及功能，具体如下：1324BUSY＝1时为打印机忙状态，即未准备就绪BUSY＝0时为打印机准备就绪8.2.5实战演练——并行打印机接口设计1．接口电路设计2．打印驱动程序设计打印机各信号时序图①BUSY＝0时，打印机准备就绪，开始向打印机输出数据②当

负脉冲有效时，D7～D0上的数据被锁存到打印机内部的数据缓冲区中③将BUSY置1，表示打印机为忙状态，即正在处理输入的数据④数据处理完毕，将BUSY清0，并送出

负脉冲8.2.5实战演练——并行打印机接口设计1．接口电路设计2．打印驱动程序设计8255A连接打印机的电路使用8255A的A口与打印机连接时，应满足以下两个条件。①8255A应能输出

信号，以便将数据写入打印机的数据缓冲器②8255A应能接收打印机的BUSY和

信号8.2.5实战演练——并行打印机接口设计1．接口电路设计2．打印驱动程序设计8255A连接打印机的电路于是，采用单稳态电路74LS123即可满足8255A和打印机双方的时序要求，因为单稳态电路只要输入一个下降沿信号就可以输出一个低脉冲信号。8.2.5实战演练——并行打印机接口设计74LS123芯片包括两个可以重触发的单稳态触发器。1．接口电路设计2．打印驱动程序设计8.2.5实战演练——并行打印机接口设计1．接口电路设计2．打印驱动程序设计DSEGSEGMENTBUFFERDB100HDUP(?)DSEGENDSCSEGSEGMENTASSUMECS:CSEG,DS:DSEGSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAL,0A8H ;端口A工作于方式1,输出,PC4输入

MOVDX,303H ;将控制端口地址送入DX8.2.5实战演练——并行打印机接口设计OUTDX,AL ;将控制字写入控制端口

MOVCX,100H ;将传送字节数送入CXMOVSI,OFFSETBUFFER ;将数据缓冲区首地址送入SILOP:MOVDX,302H ;将端口C地址送入DXINAL,DX ;读端口C,查询BUSY信号

ANDAL,10H ;保留PC4状态,判断BUSY＝1？

JNZLOP ;若BUSY＝1,则打印机处于忙状态

MOVAL,[SI] ;若BUSY＝0,则打印机空闲,可以输出数据

MOVDX,300H ;将端口A地址送入DX1．接口电路设计2．打印驱动程序设计8.2.5实战演练——并行打印机接口设计OUTDX,AL ;输出数据

INCSI ;修改数据缓冲区地址

LOOPLOP ;若数据未传送完毕,继续传送

MOVAX,4CH ;数据传送完毕,返回DOSINT21HCSEGENDSENDSTART1．接口电路设计2．打印驱动程序设计课堂检测在8255A的引脚功能中，RESET复位信号的作用是什么？8255A的工作方式有哪些？课堂小结可编程并行接口芯片8255A

8255A的引脚及功能8255A的内部结构8255A的工作方式8255A的编程方式实战演练——并行打印机接口设计可编程串行接口芯片8251A038251A是一种可编程的通用串行通信接口芯片，用于CPU与外部设备之间进行串行通信。它具有双缓冲结构的发送器和接收器，可通过编程选择同步方式或异步方式传送，具有奇偶、溢出和帧错误等检测电路。传送字符可定义为5～8位，波特率可选择为0～64K，可自动检测同步字符，从而实现同步在同步方式下传送字符可定义为5～8位，波特率可选择为0～19.2K，时钟频率为通信波特率的1倍、16倍或64倍，可自动产生起始位和停止位在异步方式下8251A引脚图8.3.18251A的引脚及功能8251A的引脚信号线包括两类，分别是与CPU连接的信号线、与外设或调制解调器连接的信号线。8位三态、双向数据线，与系统数据总线相连，用于传送数据、控制信息和状态信息。读信号，低电平有效。该信号有效时，CPU从8251A读取数据或状态信息。写信号，低电平有效。该信号有效时，CPU向8251A写入数据或控制信息。片选信号，低电平有效。该信号有效时，表示8251A芯片被选中，通常由CPU的地址信号经译码后得到。8.3.18251A的引脚及功能控制/数据信号，用来作为数据端口/控制端口的选择信号。复位信号，输入，该信号有效时，芯片复位，芯片处于空闲状态，等待命令。时钟输入信号，为芯片内部电路提供定时信号。当前访问的是控制端口若此信号为高电平当前访问的是数据端口若为低电平8.3.18251A的引脚及功能发送器准备好信号，输出，高电平有效。该信号有效时，通知CPU该芯片已准备好发送数据。该信号可用作状态信号在查询方式下该信号用作中断请求信号在中断方式下发送器空信号，输出，高电平有效。该信号有效时，表示发送器中的并行到串行转换器空，发送器中的数据已经发送出去。8.3.18251A的引脚及功能接收器准备好信号，输出，高电平有效。该信号有效时，表示8251A已经接收到一个数据，可以传送到CPU。该信号可用来作为状态信号在查询方式下该信号可用来作为中断请求信号在中断方式下若其工作于内同步方式，该引脚作为输出端当检测到一个或两个同步字符后，该引脚输出高电平，表示8251A已达到同步当CPU执行一次读状态操作时，该信号复位若其工作于外同步方式，该引脚作为输入端输入一个正跳变信号后，使8251A在下一个

的下降沿开始收集数据，并且至少维持一个

周期同步检测信号，用于同步方式。8.3.18251A的引脚及功能数据终端准备好信号，输出，低电平有效。该信号有效时，表示8251A准备就绪。数据设备准备好信号，输入，低电平有效。该信号有效时，表示外设或调制解调器已经准备好。请求发送信号，输出，低电平有效。该信号有效时，表示CPU已经准备好发送。清除发送信号，输入，低电平有效，是对

信号的响应。该信号有效时8251A才能发送数据。发送器数据输出端，由CPU送来的并行数据被转换为串行数据后，通过该引脚送往外设。8.3.18251A的引脚及功能的时钟频率等于数据波特率在同步方式下

的时钟频率等于数据波特率的1倍、16倍或64倍在异步方式下接收器数据输入端，用来接收外设送来的串行数据，数据进入8251A后被转换为并行数据。发送器时钟输入信号，用来控制发送字符的速度。接收器时钟输入信号，用来控制接收字符的速度。

时钟频率与数据波特率的关系同8.3.28251A的内部结构8251A内部结构框图8.3.28251A的内部结构（1）数据总线缓冲器包括3个双向、三态的8位缓冲器在CPU执行输入输出指令时，CPU通过数据总线缓冲器发送和接收数据，并通过它写入控制字和命令字，以及从中读取执行命令时产生的各种状态信息。作用：将8251A与系统数据总线相连状态缓冲器发送数据/命令缓冲器接收数据缓冲器分别为8.3.28251A的内部结构（2）发送器当CPU要向外设发送数据时，发送器将要发送的并行数据锁存，并将其转换成串行数据后由TXD引脚发送出去。发送控制电路自动加上起始位，并根据程序的规定加上适当的奇偶校验位和停止位（1位、1.5位或2位）在异步方式下发送器在要发送的数据前插入一个或两个同步字符，在数据中插入奇偶校验位在同步方式下发送缓冲器发送控制电路包括同学们，我们平时用手机发短信或者用微信聊天的时候，信息是通过网络从手机发送到对方手机的。那你们有没有想过，这些文字信息在传输过程中是怎么被“打包”和“发送”出去的呢？比如，当我们输入一条消息，手机是怎么把这条消息从文字变成信号，然后通过网络发送出去的呢？8.3.28251A的内部结构（3）接收器接收器接收RXD引脚上的串行数据，并按规定的格式将其转换成并行数据存放在数据总线缓冲器中。接收缓冲器接收控制电路包括8251A允许接收时，接收器监视RXD引脚电平，检测到由高变低认定起始位后采样，经奇偶校验、去停止位将串行数据转并行存接收缓冲器，并发RXRDY信号通知CPU字符已收。接收器监测RXD同步字符，逐位比对寄存器内容，匹配则确认同步并置SYNDET信号高电平，随后接收串行数据、转并行、存缓冲器，同时发RXRDY信号。异步方式下同步方式下8.3.28251A的内部结构（4）读/写控制逻辑接收CPU发出的各种控制信号并进行译码，同时向8251A内部各功能部件发出有关的控制信号，实现对8251A的读/写操作方式。8251A的操作方式操

作001从8251A读数据010向8251A写数据101从8251A读状态110向8251A写控制字（5）调制解调控制逻辑使8251A直接与调制解调器相连，从而实现远程串行通信8.3.38251A的编程方式8251A是一个可编程的多功能串行接口芯片，在使用前必须对它进行初始化编程，以确定其工作方式、传送的波特率和字符格式等。8251A初始化编程的流程初始化编程必须在系统复位（RESET）以后，在8251A工作之前进行。8.3.38251A的编程方式编程过程如下，先使用方式选择字，如果8251A工作在异步方式下，那么必须紧跟操作命令字，然后才可以进行数据传送。8251A的编程8251A向CPU发送状态字CPU向8251A发送方式选择字和操作命令字0102在数据传送过程中，8251A的工作状态可使用操作命令字重新定义，或只用状态字读取。如果要定义新的工作方式，必须使用操作命令字使其返回到方式选择字选择新的方式，从而改变工作方式。8251A的方式选择字格式8.3.38251A的编程方式方式选择字用于对8251A的工作方式进行选择。1方式选择字确定是工作于同步方式还是异步方式用来确定异步方式下输入时钟频率与波特率之间的比例系数确定每个字符包含的位数确定是否校验及奇偶校验的性质8251A的方式选择字格式8.3.38251A的编程方式1方式选择字用来规定停止位的位数用来确定是内同步还是外同步，以及同步字符的个数8.3.38251A的编程方式1方式选择字例8-2某异步通信中，其数据位为8位，1位起始位，2位停止位，奇校验，波特率系数是16，其初始化程序为MOVDX,89H ;8251A的控制端口MOVAL,0DEH ;方式选择字为11011110B＝0DEHOUTDX,AL8.3.38251A的编程方式操作命令字用于使8251A处于某种规定的工作状态，以便接收或发送数据。2操作命令字8251A的操作命令字格式发送允许D0＝1时允许发送D0＝0时禁止发送它可作为发送中断屏蔽位数据终端准备好D1＝1时强制发送低电平，表示终端设备已准备好D1＝0时置无效接收允许D2＝1时允许8251A接收数据D2＝0时禁止接收数据它可作为接收中断屏蔽位8.3.38251A的编程方式2操作命令字8251A的操作命令字格式送中止字符D3＝1时强制TXD处于低电平，发送“0”信号正常通信过程中，SBRK应保持为0错误标志复位D4＝1时使全部错误标志（PE、OE和FE）复位内部复位D6＝1时使8251A内部复位，使之回到准备接收方式选择字状态请求发送D5＝1时强制发送低电平，表示请求向外部设备或调制解调器发送数据8.3.38251A的编程方式2操作命令字8251A的操作命令字格式同步搜索方式D7＝1时启动搜索同步字符例8-3使8251A内部复位且允许接收和发送数据的初始化程序为MOVDX,89H ;8251A的控制端口MOVAL,40H ;置D6＝1,操作命令字为01000000B＝40HOUTDX,ALMOVAL,05H ;置D2＝1,D0＝1,操作命令字为00000101B＝05HOUTDX,AL8.3.38251A的编程方式3状态字8251A中设有状态寄存器，CPU通过I/O操作读入状态字，从而获得状态信息，用以控制CPU和8251A之间的数据交换。8251A的状态字格式发送器准备好，即发送缓冲器空时，该位被置1发送器准备好有两个条件：在数据发送过程中，TXRDY状态和引脚总是相同，TXRDY状态供CPU查询，TXRDY引脚信号可作为向CPU发送的中断请求。使用操作命令允许发送，即TXEN＝1从8251A调制解调器输入一个低电平，使引脚为低电平8.3.38251A的编程方式3状态字8251A的状态字格式同8251A引脚定义奇偶错，当检测到奇偶错误时，PE置位溢出错，当下一个字符变为有效时，上一个字符未被CPU取走，则OE置位PE有效并不禁止8251A工作，它由操作命令字中的ER复位OE有效并不禁止8251A工作，但是上一个字符丢失，它由操作命令字中的ER复位8.3.38251A的编程方式3状态字8251A的状态字格式帧错误，接收到的任意字符结尾没有检测到规定的停止位时，FE置位FE有效并不禁止8251A工作，它由操作命令字中的ER复位。例8-4查询8251A接收器是否准备好的程序段如下。

MOVDX,89H ;8251A的状态端口NEXT:INAL,DX ;读状态口信息

ANDAL,02H ;查询D1＝1?,判断接收器是否准备好

JZNEXT ;未准备好,程序转移至NEXT

MOVDX,88H ;8251A的数据端口

INAL,DX ;已准备好,则读入数据8.3.4实战演练——两台PC机通过8251A进行串行通信1．电路设计2．程序设计利用8251A通过标准串行接口RS-232C，实现两台8086PC机之间相互通信的系统连接。两台PC机串行通信连接图8.3.4实战演练——两台PC机通过8251A进行串行通信1．电路设计2．程序设计两台PC机之间采用半双工通信方式，只需要将它们的串行数据发送端同串行数据接收端相连，并把地线连在一起，便可以实现通信。为了使8251A能够满足调制解调器在电平方面的要求，要利用RS-232C将8251A的TXD的TTL电平转换成RS-232C电平进行传送，然后再将它变回TTL电平由另一台PC机的8251A接收。8.3.4实战演练——两台PC机通过8251A进行串行通信两台PC机异步串行通信配置要点：设系统采用查询方式控制串行通信的过程，即CPU通过不断地采样串行接口的状态来确定其操作将两台PC机中的一台定义为发送器，发送器CPU通过查询TXRDY的状态信息控制发送数据另一台PC机定义为接收器，接收器CPU通过查询RXRDY的状态信息控制接收数据设待传数据长3CH，字符8位+1停位+偶校验，波特率因子16传前复位错误标志，设允许收发8251A控制端口49H、数据端口48H统一分配1．电路设计2．程序设计8.3.4实战演练——两台PC机通过8251A进行串行通信数据的发送程序和接收程序分开编写，每段程序都包括8551A的初始化、状态查询和数据输入输出三部分。（1）数据发送程序START:MOVDX,49H ;控制端口地址

MOVAL,7EH ;方式选择字为01111110B＝7EHOUTDX,ALMOVAL,11H ;操作命令字为00010001B＝11HOUTDX,AL ;允许发送,清除错误标志

MOVCX,3CH ;传送字节数

MOVSI,100H ;设置地址指针1．电路设计2．程序设计8.3.4实战演练——两台PC机通过8251A进行串行通信TXD:MOVDX,49H ;状态端口地址

INAL,DX ;读状态字

TESTAL,38H ;查询发送器是否有三种错误的任何标志

JNZERR ;有错,转出错处理

ANDAL,01H ;查询TXRDY是否有效

JZTXD ;无效则继续查询

MOVDX,48H ;数据端口地址

MOVAL,[SI] ;读取一个字节数据

OUTDX,AL ;向8251A发送一个字节数据

INCSI ;修改地址指针

LOOPTXD ;未传送完,继续传送下一个字节数据1．电路设计2．程序设计8.3.4实战演练——两台PC机通过8251A进行串行通信（2）数据接收程序BEGIN:MOVDX,49H ;控制端口地址

MOVAL,7EH ;方式选择字为01111110B＝7EHOUTDX,ALMOVAL,14H ;操作命令字为00010100B＝14HOUTDX,AL ;允许接收,清除错误标志

MOVCX,3CH ;传送字节数

MOVDI,300H ;设置地址指针

RXD:MOVDX,49H ;状态端口地址

INAL,DX ;读状态字

TESTAL,38H ;查询接收器是否有错1．电路设计2．程序设计8.3.4实战演练——两台PC机通过8251A进行串行通信 JNZERR ;有错,转出错处理

ANDAL,02H ;查询RXRDY是否有效

JZRXD ;无效则继续查询

MOVDX,48H ;数据端口地址

INAL,DX ;接收一个字节数据

MOV[DI],AL ;将接收到数据放入内存

INCDI ;修改地址指针

LOOPRXD ;未传送完,继续传送下一个字节数据1．电路设计2．程序设计课堂检测8251A芯片在初始化编程前，需要满足什么条件？8251A的编程方式有哪些？课堂小结可编程串行接口芯片8251A

8251A的引脚及功能8251A的内部结构8251A的编程方式实战演练——两台PC机通过8251A进行串行通信可编程定时器/计数器接口芯片8253A04作用：实现实时时钟的定时或延时控制，以及对外部事件进行计数。实时或延时控制的方法软件定时不可编程的硬件定时可编程的硬件定时定义：专用的硬件定时器/计数器，可以在简单软件控制下产生准确的延时时间。它的工作方式、功能、定时值及其范围可以很容易地由程序来控制和改变，使用方便、灵活，能够满足不同的定时和计数要求，具有广泛的应用。8.4.18253A的引脚及功能8253A是具有24个引脚的双列直插式芯片。8253A引脚图8253A是Intel公司生产的可编程定时器/计数器芯片，片内有3个独立的16位减法计数器，可以按照二进制或BCD码进行计数，每个计数器可编程设定为6种工作方式，计数频率可达到10MHz，所有输入输出都与TTL电平兼容。8253A与CPU相连的引脚与8255A相同，但没有RESET引脚通过3个计数器与外部设备相连，每个计数器有3条引脚8.4.18253A的引脚及功能8253A引脚图三态、双向数据线，与CPU数据总线相连，用于传送数据。功能与8255A类似，用于控制各个端口的读/写操作。计数脉冲输入信号，用于输入定时基准脉冲或计数脉冲。门控输入信号，用于控制计数器的启动或停止。计数输出信号，用于指示定时时间到或计数满。在不同的工作方式下，输出信号的波形不同。8.4.28253A的内部结构8253A内部结构框图8.4.28253A的内部结构（1）计数器它包括一个8位的控制寄存器、一个16位的计数寄存器（CR）、一个16位的计数工作单元（CE）和一个16位的输出锁存器（OL）。计数器内部结构框图8253A内部有3个结构相同而又相互独立的减法计数器，分别为：功能：对输入脉冲CLK按二进制或BCD码进行计数，从计数初值开始，每来一个计数脉冲就减1，减到零时从OUT端输出一个定时信号。计数器0计数器1计数器2同学们，我们都知道手表是用来计时的，它通过秒针的跳动来记录时间。现在假设我们有一个简单的“电子计时器”，它的任务是每隔一定的时间（比如每秒）发出一个信号，提醒我们时间到了。那么，你觉得这个电子计时器需要哪些关键部件来完成这个任务呢？比如，需要存储初始值的地方、记录每次减1的结果的地方，以及输出信号的地方。8.4.28253A的内部结构（2）控制寄存器8位寄存器，由CPU写入控制字，设定8253A的工作方式，只能写入不能读出。（3）数据总线缓冲器三态、双向、8位寄存器，用于与系统数据总线相连，是8253A与CPU进行信息传送的通道。8.4.28253A的内部结构（4）读/写控制逻辑接收来自CPU的控制信号，用于控制8253A内部寄存器的读/写操作。8253A的端口选择和读/写操作8.4.28253A的内部结构（4）读/写控制逻辑计数器0的CR和OL的公用地址，同一时刻只能有一个有效，由控制信号和决定是从OL中读出还是将计数初值写入CR分别为计数器1和计数器2的CR和OL的公用地址当A1A0＝00时当A1A0＝01和10时当A1A0＝11时8253A共占用4个I/O端口地址为3个计数器的3个控制寄存器的公用地址8.4.28253A的内部结构（4）读/写控制逻辑8253A在工作之前，在对其进行初始化编程时，CPU将计数初值写入CR，并在时钟脉冲的驱动下送入CE。当门控信号GATE有效时当CPU向某一计数器写入锁存命令时CE按时钟信号CLK进行减1计数OL将CE的当前值锁存起来，供CPU读取锁存时刻的计数值8.4.38253A的工作方式8253A有6种工作方式，同一芯片的每个计数器可以分别通过控制寄存器编程选择不同的工作方式。方式0—计数结束产生中断方式1—可编程单稳脉冲方式2—频率发生器方式3—方波发生器方式4—软件触发选通方式5—硬件触发选通0102030405068.4.38253A的工作方式1．方式0—计数结束产生中断方式0的时序图（一）①当控制字写入控制寄存器后，在信号的上升沿，OUT输出为低电平②检测GATE信号是否有效，若GATE为高电平，则在写入计数初值后，在CLK信号的下降沿，将初值装入CE中③在下一个CLK信号的下降沿时，CE开始减1计数，随后每一个CLK的下降沿计数器减1④在计数过程中，OUT引脚一直保持低电平，直到计数为0时，OUT变为高电平8.4.38253A的工作方式1．方式0—计数结束产生中断方式0工作的特点：①计数器只计一遍数。当计数减到0时，并不恢复计数初值，不开始重新计数，输出OUT变为高电平且保持为高。只有当写入一个新的计数初值时，OUT变低，才开始新的计数②写入计数值由信号控制。在信号的上升沿，计数初值装入计数寄存器，在信号上升沿后的下一个CLK脉冲，才开始计数因此，如果设置计数初值为N，则输出信号OUT在写入初值后经过N＋1个CLK脉冲后才变为高电平8.4.38253A的工作方式1．方式0—计数结束产生中断方式0工作的特点：③在计数过程中，由门控信号GATE控制暂停当GATE为低电平时，计数暂停当GATE变为高电平时继续计数方式0的时序图（二）④在计数过程中可改变计数值如果计数器为8位，在写入新的计数值后，计数器将按新的计数值重新开始计数如果计数器为16位在写入第一个字节后，计数器停止计数在写入第二个字节后，计数器按照新的数值开始计数⑤OUT信号可作为中断请求信号，但需要有外接的中断优先权排队电路与向量产生电路8.4.38253A的工作方式1．方式0—计数结束产生中断方式0工作的特点：8.4.38253A的工作方式2．方式1—可编程单稳脉冲方式1的时序图①当控制字CW写入控制寄存器后，在信号的上升沿，OUT输出为高电平②在写入计数初值后，直到在CLK的上升沿出现GATE的上升沿时，在此之后的下一个CLK的下降沿才将初值装入CE，开始计数，输出OUT变为低电平③在计数过程中，OUT引脚一直保持低电平，直到计数为0时，OUT变为高电平，输出是一个单拍脉冲8.4.38253A的工作方式2．方式1—可编程单稳脉冲方式1工作的特点：①当计数为0时，计数器可由GATE的上升沿再次启动，按原计数初值重新开始计数，而不必重新送入计数初值②在计数过程中，外部可发出GATE信号进行再触发，此时不管原来计数到何值，计数器将重新开始计数③在计数过程中可改变计数值，但对本次计数过程没有影响。当计数器再次触发启动时，才按新输入的计数值计数8.4.38253A的工作方式3．方式2—频率发生器方式2的时序图①当控制字CW写入控制寄存器后，在信号的上升沿，OUT输出为高电平②在写入计数初值后，出现第一个CLK的下降沿时，将初值装入CE，开始计数③在计数过程中，OUT引脚一直保持高电平，直到计数为1时，OUT变为低电平，经过一个时钟周期后，又恢复为高电平8.4.38253A的工作方式3．方式2—频率发生器方式2工作的特点：①不用重新设置计数初值，计数器能够连续工作，输出固定频率的脉冲。如果设置计数初值为N，则每经过N个CLK脉冲后输出一个脉冲②计数过程可由GATE信号控制GATE为低电平时暂停计数GATE变为高电平后的下一个CLK脉冲计数器恢复初值，重新开始计数③在计数过程中可改变计数值，但对本次计数过程没有影响。当计数为1时输出变为低电平，经过一个CLK周期输出又变为高电平，计数器将按新输入的计数值计数8.4.38253A的工作方式4．方式3—方波发生器方式3的时序图其原理与方式2类似，只是方式3在计数过程中输出的是一个对称的方波①当控制字CW写入控制寄存器后，在的上升沿，OUT输出为高电平②在写入计数初值后，出现第一个CLK的下降沿时，将初值装入CE，开始计数③在计数过程中，OUT引脚一直保持高电平，当计数为初值的一半时，OUT变为低电平，直到计数为0，又恢复为高电平8.4.38253A的工作方式4．方式3—方波发生器方式3工作的特点如下：①如果计数初值N为偶数，则输出为对称方波，正负脉冲的宽度为N/2个时钟周期；如果计数初值

N为奇数，则输出为不对称方波正脉冲的宽度为(N＋1)/2个时钟周期负脉冲的宽度为(N－1)/2个时钟周期②计数过程可由GATE信号控制GATE为低电平时暂停计数GATE变为高电平后的下一个CLK脉冲计数器恢复初值，重新开始计数如果OUT为低电平期间GATE为低电平，OUT将立即变为高电平8.4.38253A的工作方式4．方式3—方波发生器方式3工作的特点如下：③在计数过程中可改变计数值若在方波半周期结束之前没有出现GATE脉冲，则对本次计数过程没有影响若在方波半周期结束之前出现GATE脉冲，计数器将在下一个CLK脉冲时按新的计数初值开始计数8.4.38253A的工作方式5．方式4—软件触发选通方式4的时序图①当控制字CW写入控制寄存器后，在信号的上升沿，OUT输出为高电平②在写入计数初值后，出现第一个CLK的下降沿时，将初值装入CE，开始计数③在计数过程中，OUT引脚一直保持高电平。当计数为