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1、1,本章主要教学内容可编程接口芯片的基本概念可编程DMA控制器8237A及其应用定时/计数器芯片8253的编程结构与使用方法并行接口芯片8255A的编程结构与使用方法串行接口芯片8251的编程结构与使用方法,第8章 通用可编程接口,2,8.1 可编程DMA控制器8237A 微机系统中通常选用Intel公司的8237A集成器件作为DMA控制器，它有两种不同的工作状态：当DMA控制器取得总线控制权后，就可以进行DMA过程的数据传送，这种工作方式称为主态方式；DMA控制器未取得总线控制权时，CPU处于主控状态，DMA控制器只作为CPU的一个外围设备，这种工作方式称为从态方式。,第8章,通用可编程接口
2、,3,8.1.1 8237A的内部结构及引脚1.8237A的内部结构 8237A有4个独立的DMA通道，使用单一的+5 V电源，其内部结构如图8-1所示。,第8章,通用可编程接口,4,第8章,8237A的内部结构,图8-1,5,2.8237A引脚功能8237A芯片为40引脚双列直插式封装，引脚排列如图8-2所示。,第8章,通用可编程接口,6,8.1.2 8237A的工作方式 8237A可以完成3种不同的传送：I/O接口到存储器的数据传送；存储器到I/O接口的数据传送；存储器到存储器的数据传送。数据传送的工作方式有以下4种：1.单字节传送方式 每次进行DMA传送时只传送一个字节的数据，数据传送后
3、字节计数器自动减1。传送完一个字节后8237A放弃系统总线，将总线控制权交回CPU。该方式下DRQ信号必须保持有效。,通用可编程接口,第8章,7,2.数据块传送方式 该传送方式下DMA控制器一旦获得总线控制权便开始连续传送数据。每传送一个字节后自动修改地址，并将要传送的字节数减1，直到所有规定的字节全部传送完毕，或收到外部信号才结束传送，将总线控制权交给CPU。3.请求传送方式 该方式下8237A可以进行连续的数据传送，直到字节数计数器减到0或由外界送来一个有效的信号或外界的DRQ信号变为无效时才停止传送。,第8章,通用可编程接口,8,4.级联方式 可将多个8237A级联起来扩展系统中DMA通
4、道数量。如图8-3所示。8237A从片HRQ与HLDA信号与主片某通道的DREQ端和DACK端相接。主片传送从片DMA请求信号，CPU响应从片DREQ请求并输出DACK作为响应，此时主片输出信号除HRQ外都被禁止。,第8章,通用可编程接口,9,8.1.3 8237A内部寄存器功能及格式8237A的内部可编程寄存器的内容可由CPU读出或者按要求写入，主要有以下10个。1.当前地址寄存器 存放DMA传送的存储器地址值。2.当前字节计数寄存器 保存当前DMA传送的字节数。3.基地址寄存器 存放对应通道当前地址寄存器的初值。4.基字计数寄存器 存放对应通道当前字计数器的初值。5.命令寄存器 控制823
5、7A的操作。,第8章,通用可编程接口,10,第8章,6.工作方式寄存器 指定DMA的操作类型、传送方式等。7.请求寄存器 由软件来启动DMA请求的设备。8.屏蔽寄存器 对8237A允许写入两种屏蔽字，可以使各屏蔽位置位或复位。9.状态寄存器 存放状态信息，可供CPU读出。10.暂存寄存器 在存储器至存储器传送期间用来暂存从源地址单元读出的数据。,通用可编程接口,11,第8章,11.软件命令 8237A设置了3条软件命令，只要对某个地址进行写入操作就会自动执行清除功能。（1）主清除命令（2）清除字节指示器命令（3）清除屏蔽寄存器命令,通用可编程接口,12,8.1.4 8237A的编程及应用823
6、7A的初始化编程:（1）输出主清除命令，8237A处于复位状态；（2）写工作方式寄存器，确定8237A的工作方式和传送类型；（3）写命令寄存器，控制8237A的工作；（4）输入相应通道当前地址寄存器和基地址寄存器的初始值；（5）输入当前字节计数器和基字节寄存器的初始值；（6）写屏蔽寄存器；（7）写请求寄存器。,通用可编程接口,第8章,13,8.2 可编程定时器/计数器接口芯片8253 8.2.1 8253的内部结构和引脚1.8253的内部结构 8253内部可分为数据总线缓冲器、读/写逻辑电路、控制寄存器及三个独立的功能相同的计数器0、计数器1和计数器2。其内部结构如图8-10所示。,第8章,通
7、用可编程接口,14,图8-10 8253的内部结构,第8章,15,2.8253的引脚功能8253采用双列直插DIP封装，有24个引脚，其引脚排列如图8-11所示。,第8章,通用可编程接口,16,8.2.2 8253的工作方式 8253芯片的每个计数通道都有6种工作方式可供选择。区分这6种工作方式的主要标志有3点：一是OUT端的输出波形不同；二是计数过程的启动方式不同；三是计数过程中门控信号GATE对计数操作产生的影响不同。8253的6种工作方式功能、输出波形特点、触发性质等内容比较如表8-2所示。,第8章,通用可编程接口,17,第8章,表8-2 8253的6种工作方式比较,18,8.2.3 8
8、253的初始化及编程8253的控制字：对8253芯片的初始化编程包括写入控制字和写入计数值两方面，任一通道的控制字要从8253的控制口地址写入，控制哪个通道由控制字的D7D6位来决定。计数初始值经由各通道的端口地址写入，可以采用二进制或十进制来计数。8253的控制字格式如图8-12所示。,通用可编程接口,第8章,19,第8章,通用可编程接口,图8-12 8253的控制字格式,20,8.3 可编程并行接口芯片8255A8.3.1 8255A内部结构及引脚特性1.8255A内部结构 8255A芯片的内部结构如图8-13所示，它包括4个部分：数据总线缓冲器；读写控制逻辑；A组和B组控制电路；端口A、
9、B、C。,通用可编程接口,第8章,21,第8章,图8-13 8255A芯片的内部结构,22,通用可编程接口,2.8255A引脚特性及其与外部的连接8255A并行接口芯片有40条引脚，如图8-14所示。这40条引脚可分别与外设连接和与CPU连接。,图8-14 8255A引脚图,第8章,23,8.3.2 8255A的控制字与工作方式1.8255A控制字 8255A通过编程可对芯片进行初始化，决定每个端口的工作方式和工作状态。8255A有两个控制字，即工作方式控制字和相对C口进行置位或复位的控制字。（1）工作方式控制字 8255A的工作方式控制字格式和各位的含义如图8-15所示。,第8章,通用可编程
10、接口,24,第8章,通用可编程接口,图8-15 8255A工作方式控制字格式,25,（2）端口C的置位/复位控制字 实现对端口C的每一位进行控制。置位是使该位输出为“1”，复位是使该位输出为“0”。控制字的格式如图所示。,第8章,通用可编程接口,26,2.8255A工作方式 8255A有3种工作方式，端口A可以工作在方式0、方式1和方式2，端口B只能工作在方式0和方式1。（1）方式0：基本输入/输出方式。（2）方式1：选通输入/输出方式。（3）方式2：双向选通输入/输出方式。,第8章,通用可编程接口,27,8.4 可编程串行通信接口芯片8251A 8.4.1 串行通信概述 串行通信是指数据一位
11、一位地顺序传送，只占用一条传输线，通过专用的通信接口，可将并行数据转换为串行数据。串行通信节省传输线，多用在数据位数较多，传输距离较长的情况下。例如，将微型计算机的信息传送到远方的终端，或者传送到大型计算中心，常用通信线路（电话线）进行传送。串行通信可分为异步传送和同步传送两种方式。,第8章,通用可编程接口,28,8.4.2 8251A的内部结构及引脚功能 8251A是Intel公司生产的可编程串行接口芯片，通过编程可选择工作在同步方式或异步方式。1.8251A的内部结构 8251A的内部结构如图8-19所示，由数据总线缓冲器、发送器、接收器、读写控制电路和调制解调器控制电路等组成。,第8章,
12、通用可编程接口,29,第8章,图8-19 8251A内部功能结构图,30,第8章,2.8251A的引脚功能8251A有28个引脚，其排列如图所示。,通用可编程接口,31,第8章,3.8251A内部寄存器 8251A内部有数据寄存器、控制字寄存器和状态寄存器。控制字寄存器用于8251A的方式控制和命令控制，状态寄存器则存放8251A的状态信息。,通用可编程接口,32,第8章,8.4.3 8251A的初始化及编程应用1.8251的初始化 8251A初始化在复位状态时开始，其过程为：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，紧接着输入一个或两个同步字符，若是异步方式
13、，这一步可省略，最后送入命令控制字，就可以开始发送或接收数据了。2.8251A和CPU的通信方式 在初始化程序后，可以用查询方式来实现发送数据的功能。,通用可编程接口,33,第8章,DMA控制器8237A有总线主模块和总线从模块两种不同的工作状态。在总线主模块下DMA控制器可以直接控制系统总线，在总线从模块下和其他接口一样，接受CPU对它的读/写操作。8237A DMA控制器含有4个独立的DMA通道，可以用来实现内存到接口、接口到内存及内存到内存之间的高速数据传送。8253接口芯片有定时和计数功能。内部包含3个16位计数器，每个计数器可按二进制或十进制计数，有6种工作方式，可通过编程选择。在不
14、同的工作方式下，计数过程的启动方式、OUT端的输出波形都不一样。,本章小结,34,8255A可编程并行接口芯片为外设提供3个8位并行接口，工作在三种工作方式，即方式0（基本的输入/输出工作方式）、方式1（选通的输入/输出方式）和方式2（双向选通输入/输出方式）。对8255A进行初始化编程时，通过向控制字寄存器写入方式选择控制字，可以让3个数据端口以用户需要的方式工作。8251A可编程串行接口芯片为CPU提供并/串行转换功能，为外设提供串/并行转换功能。8251A内部有可编程寄存器，要采用片选信号、读/写控制信号进行译码。初始化时要设置传输波特率、停止位位数、校验位、数据位位数以及是否允许中断等。8251和CPU通信的方式主要有查询方式和中断方式。,第8章,本章小结,35,第8章内容到此结束,谢谢各位!,
