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1、第六章 微机接口技术,6.1 可编程并行接口芯片8255A,并行通信就是把一个字符的各位同时用几根线进行传输。传输速度快，信息率高。电缆要多，随着传输距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题，所以，并行通信用在传输速率要求较高，而传输距离较短的场合。,一8255A基本功能概述,Intel 8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。,二8255A内部结构和引脚,1 内部结构,8255A由以下几部分组成：1）三个数据端口A，B，C 这三个端口均可看作是I/O口
2、，但它们的结构和功能也稍有不同。A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O口。也是仅对输出数据进行锁存。,2）A组和B组的控制电路这两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。,3）数据总线缓冲器8位的双向的三态缓冲
3、器。作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。4）读/写控制逻辑读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号及系统读信号、写信号、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。,28255A引脚功能,1）面向CPU的引脚信号及功能D0-D7：8位，双向，三态数据线，系统数据总线相连；RESET：复位信号，高电平有效，输入，清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；CS：片选，输入，用来决定芯片是否被选中；RD：读信号，输入，控制8255A将
4、数据或状态信息送给CPU；WR：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；A1，A0：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。8255A内部共有4个端口：A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。,2）面向外设的引脚信号及功能 PA0PA7：A组数据信号，用来连接外设；PB0PB7：B组数据信号，用来连接外设；PC0PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。,3、8255A的控制字,8255A的控制字涉及到两个内容：写控制字设置工作方式等信息，使C口的指定位置位/复位的功能。注：均写入控制端口,1)
5、、方式选择控制字,控制字要写入8255A的控制口，写入控制字之后，8255A才能按指定的工作方式工作。例1 某系统要求使用8255A的A口方式0输入，B口方式0输出，C口高4位方式0输出，C口低4位方式0输入。则控制字为：10010001 即91H 初始化程序为：MOV AL，91H OUT CTRL_PORT，AL,2、C端口的置位/复位功能,只有C口才有，它是通过向控制口写入按指定位置位/复位的控制字来实现的。C口的这个功能可用于设置方式1的中断允许，可以设置外设的启/停等。,例如A口方式2 要求发两个中断允许，即PC4和PC6均需置位。B口方式1要求使PC2置位来开放中断。初始化程序可补
6、充完整如下。MOV AL，0C4H OUT CTRL_PORT，AL；设置工作方式 MOV AL，09H OUT CTRL_PORT，AL；PC4置位，A口输入允许中断 MOV AL，ODH OUT CTRL_PORT，AL；PC6置位，A口输出允许中断 MOV AL，05H OUT CTRL_PORT，AL；PC2置位；B口输出允许中断,工作方式,方式0：基本输入输出方式适用于无条件传送和查询方式的接口电路方式1：选通输入输出方式适用于查询和中断方式的接口电路方式2：双向选通传送方式适用于与双向传送数据的外设适用于查询和中断方式的接口电路,1方式0：为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的
7、应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。方式0的应用场合有两种：一种是同步传送；一种是查询传送。,读写数据端口,初始化编程后：当数据端口作为输入接口时，执行输入IN指令将从外部输入设备得到外设数据当数据端口作为输出接口时，执行输出OUT指令将把CPU的数据送给外部输出设备8255A具有锁存输出数据的能力对输出方式的端口同样可以输入不是读取外设数据读取的是上次CPU给外设的数据,利用8255A输入和输出能力，可实现按位输出控制 开关和LED。MOV DX,025BH;MOV AL,90H OUT DX,AL KK:MOV DX,0258H
8、;INAL,DX;读出A端口原输出内容MOV DX,0259H;B端口假设为0259H OUT DX,AL；输出新的内容 JMP KK,2方式1,方式1是一种选通I/O方式，A口和B口仍作为两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。,1）输入,STB（PC4）选通信号，低电平有效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IBF（PC5）输入缓冲器满信号，高电平有效8255A输出的联络信号。当其有效时，
9、表示数据已锁存在输入锁存器INTR（PC3）中断请求信号，高电平有效8255A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INTE中断允许。对A口来讲，由PC6的置位来实现，对B口仍是由PC2的置位来实现。,方式1输入时序,方式1中断控制,8255A的中断由中断允许触发器INTE控制置位允许中断，复位禁止中断对INTE的操作通过写入端口C的对应位实现，INTE触发器对应端口C的位是作应答联络信号的输入信号的哪一位，只要对那一位置位/复位就可以控制INTE触发器选通输入方式下端口A的INTEA对应PC4端口B的INTEB对应PC2,2）输出,C口的PC3、PC6、PC7用作A口
10、的应答联络线，PC0-PC2则作用B口的应答联络线，PC4PC5则可作为方式0使用。OBF：输出缓冲器满。当CPU已将要输出的数据送入8255A时有效，用来通知外设可以从8255A取数。ACK：响应信号。作为对的响应信号，表示外设已将数据从8255A的输出缓冲器中取走。INTR：中断请求信号。INTR置位的条件是ACK为高且OBF为高且INTE为高。INTE：中断允许。对A口来讲，由PC6的置位来实现，对B口仍是由PC2的置位来实现。,方式1输出时序,方式2双向方式,方式2将方式1的选通输入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只有端口A可以工作于方式2，需要利用端口C的5个信
11、号线，其作用与方式1相同方式2的数据输入过程与方式1的输入方式一样方式2的数据输出过程与方式1的输出方式有一点不同：数据输出时8255A不是在OBF有效时向外设输出数据，而是在外设提供响应信号ACK时才送出数据,五8255A的编程及应用,作为通用的并行接口电路芯片，825A具有广泛的应用应用在IBM PC/XT微机上应用于打印机接口电路连接简易键盘驱动LED数码管,1打印机接口应用举例,例3 利用8255A的A口方式0与微型打印机相连，将内存缓冲区BUFF中的字符打印输出。试完成相应的软硬件设计。（CPU为8088）首先我们分析一下打印机的工作。微型打印机和主机之间的接口采用并行接口。,它的工
12、作流程是：主机将要打印的数据送上数据线，然后发选通信号。打印机将数据读入，同时使BUSY线为高，通知主机停止送数。这时，打印机内部对读入的数据进行处理。处理完以后使ACK有效，同时使BUSY失效，通知主机可以发下一个数据。,8255A的控制字为：10001000 即88H A口方式0，输出；C口高位方式0输入，低位方式0输出PC0置位:00000001 即 01HPC0复位：00000000 即 00H8255A的4个口地址分别为：00H，01H，02H，03H。,主机把数据送给引脚DATA0DATA7同时送出数据选通信号STROBE打印机在BUSY信号线上发出忙信号打印机处理好输入的数据时撤
13、消忙信号同时又送出一个响应信号ACK,MOV AL,88H;方式控制字：88HOUT 03H,AL;A端口方式0输出，C端口上输出、下输入.PRINTC PROCPUSH AXPRN:IN AL,02H;读取端口C,查询打印机状态AND AL,80H;PC7BUSY0？JNZ PRN;PC71，打印机忙，则循环等待 MOV AL,AH;PC70，打印机不忙，则输出数据 OUT 00H,AL;将打印数据从端口A输出,MOV AL,00H;置STROBE0OUT 02H,AL;从PC0送出控制低脉冲NOP;产生一定宽度的低电平NOPMOV AL,01H;置STROBE=1OUT 02H,AL;最终
14、，STROBE产生低脉冲信号 POP AXRET PRINTC ENDP,例4 将上例中8255A的工作方式改为方式1，采用中断方式将BUFF开始的缓冲区中的100个字符从打印机输出。（假设打印机接口仍采用Centronics标准）分析：仍用PC0作为打印机的选通，打印机的作为8255A的A口，8255A的中断请求信号（PC3）接至系统中断控制器8259A的IR3，其它硬件连线同上例，,8255A的控制字为：1010XXX0 PC6置位:00001101 即 0DH，允许8255A的A口输出中断由硬件连线可以分析出，8255A的4个口地址分别为：00H，01H，02H，03H。假设8259A初
15、始化时送ICW2为08H，则8255A A口的中断类型码是0BH，此中断类型码对应的中断向量应放到中断向量表从2CH开始的4个单元中。主程序：,MAIN：MOV AL，0A0H OUT 03H，AL；写控制字 MOV AX，1000H；功能号AH=25H的21H调用 MOV DS，AX；设置中断向量：MOV DX，2000H；DS：DX=中断向量 MOV AL，0BH；AL：中断类型号 MOV AH，25H INT 21H MOV AL，0DH OUT 03H，AL；使PC6为1，允许8255A中断 STI；开中断,中断处理子程序：MOV AL，DI；送字符PA口 OUT 00H，AL IRE
16、T,6.2串行通信及总线标准,6.2.1 串行通信基本概念一并行通信与串行通信 并行通信：是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送。特点：是传输速度快，适用于短距离通信。串行通信：是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。特点：是通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度慢,二串行通信方式1异步通信（ASYNC）及其协议异步通信以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。通信协议（通信规程）：是通信双方约定的一些规则。传送一个字符的信息格式：规定有起始位、数据位、奇偶校验位、
17、停止位等,起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符开始。数据位：紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性。停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有数据传送。,波特率：是衡量数据传送速率的指标。表示每秒钟传送的二进制位数。例如数据传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位，则其传送的波特率为101201200字符/秒1
18、200波特。,2同步串行(SYNC)通信及其规程,同步通信以一个帧为传输单位，每个帧中包含有多个字符。在通信过程中，每个字符间的时间间隔是相等的，而且每个字符中各相邻位代码间的时间间隔也是固定的。同步通信的数据格式如图所示,同步通信的规程有以下两种：面向比特(bit)型规程：以二进制位作为信息单位。现代计算机网络大多采用此类规程。最典型的是HDLC(高级数据链路控制)通信规程。面向字符型规程：以字符作为信息单位。字符是EBCD码或ASCII码。最典型的是IBM公司的二进制同步控制规程(BSC规程)。在这种控制规程下，发送端与接收端采用交互应答式进行通信。,3串行通信连接方式,根据数据传送方向的
19、不同有以下三种方式,4调制和解调MODEM,1）基带传输方式 传输线路上直接传输不加调制的二进制信号，如图所示。它要求传送线的频带较宽，传输的数字信号是矩形波。基带传输方式仅适宜于近距离和速度较低的通信,2）频带传输方式,传输经过调制的模拟信号在长距离通信时，发送方要用调制器把数字信号转换成模拟信号，接收方则用解调器将接收到的模拟信号再转换成数字信号，这就是信号的调制解调。实现调制和解调任务的装置称为调制解调器(MODEM)。采用频带传输时，通信双方各接一个调制解调器，将数字信号寄载在模拟信号(载波)上加以传输。因此，这种传输方式也称为载波传输方式。这时的通信线路可以是电话交换网，也可以是专用
20、线。,5 串行通信的校验方法,奇偶校验方阵校验循环冗余校验CRC,串行接口标准,串行接口标准：指的是计算机或终端(数据终端设备DTE)的串行接口电路与调制解调器MODEM等(数据通信设备DCE)之间的连接标准。1RS-232C标准RS-232C是一种标准接口，D型插座，采用25芯引脚或9芯引脚的连接器，,1）引脚定义,RS-232C标准规定接口有25根连线。只有以下9个信号经常使用.引脚和功能分别如下：TXD（第2脚）：发送数据线，输出。发送数据到MODEM。RXD（第3脚）：接收数据线，输入。接收数据到计算机或终端。RTS（第4脚）：请求发送，输出。计算机通过此引脚通知MODEM，要求发送数
21、据。CTS（第5脚）：允许发送，输入。发出作为对的回答，计算机才可以进行发送数据。,DSR（第6脚）：数据装置就绪(即MODEM准备好)，输入。表示调制解调器可以使用，该信号有时直接接到电源上，这样当设备连通时即有效。CD（第8脚）：载波检测(接收线信号测定器)，输入。表示MODEM已与电话线路连接好。RI（第22脚）：振铃指示，输入。MODEM若接到交换台送来的振铃呼叫信号，就发出该信号来通知计算机或终端。DTR（第20脚）：数据终端就绪，输出。计算机收到RI信号以后，就发出信号到MODEM作为回答，以控制它的转换设备，建立通信链路。GND（第7脚）：地,3）RS-232C的连接,3）电气特
22、征,RS-232C标准采用EIA电平，规定：“1”的逻辑电平在-3V-15v之间，“0”的逻辑电平在+3V+15V之间。由于EIA电平与TTL电平完全不同，必须进行相应的电平转换，MCl488完成TTL电平到EIA电平的转换，MCl489完成EIA电平到ITL电平的转换。,2RS-485总线,RS-485适用于收发双方共用一对线进行通信，也适用于多个点之间共用一对线路进行总线方式联网，通信只能是半双工的，典型的RS232到RS422/485转换芯片有：MAX481/483/485/487/488/489/490/491，SN75175/176/184等等，它们均只需单一+5v电源供电即可工作。,6.2.3 可编程串行接口芯片8250,串行接口的基本功能进行串行/并行转化实现串行数据格式化能进行可靠性校验实现数据通信设备间 的联络控制,一 主要功能简介,支持异步串行通信规程内部有可编程时钟产生电路有CPU发送MODEM的信号有优先排列的中断系统发送接收有双缓冲结构,二 内部结构和工作原理,三 8250引脚,四 内部寄存器、控制字和状态字,2 控制字,五 初始化编程,
