第6章串并行通信及接口技术

第6章串并行通信及接口技术6．6．1接口的功能1．寻址功能一个接口部件内部有几个端口。2.输入/输出功能。3.数据转换功能。4.联络功能。READY,BUSY等信息与CPU联络。5.中断管理。中断控制器具有发中断请求，接受响应中断,送中断类型码，优先级排队等功能6.复位功能。接收复位，处于初始状态。7.可编程功能。8.错误检测功能（串行接口）。1）奇偶校验错误。2）覆盖错误——CPU未读走缓冲寄存器内容，而由于某种原因又输入新数据到寄存器，或输出寄存器未被外设取走，CPU又送一个输出。3）幀错误。8255并行通信接口并行接口优点：速度快，信息率高缺点：距离长，成本高一、8255内部结构1．有3个并行口A口输入/输出，数据均锁存B口输入/输出，输入不锁存，输出锁存。C口同A口C口除输入/输出外，还做A口、B口的联络信号。2．A口、B口、C口分成2个组A组:A口、C口高4位B组:B口、C口低4位3．读/写控制逻辑。由/CSA1A0决定口地址，由/RD/WR决定入/出。4．双向三态8位数据缓冲器。二、8255引脚功能40条1．PA0~PA7PB0~PB7PC0~PC72．D0~D7双向三态，可直接与8位D0~D7连3．RESET复位后A口、B口、C口均作输入4．/CS选片5．/RD,/WR决定输入/输出6．A1、A0决定口地址P250表6.3二、8255与系统的连接1．8位接口芯片与16位数据总线的连接。16位的数据分高8位，低8位低8位在偶地址，高8位在奇地址中。数据低8位与8255D0~D7相连。指令中，所有8255口地址都以偶地址形式。因此只要队8255的4个口地址都定义为偶地址，则对A口、B口、C口控制口的写入数据均在CPU的低字节上进行。解决方法：硬件上，A0不接到8255A0，而让A2A1接到8255A1A0，而指令中A0保持为02．硬件图三、8255的使用1．8255控制字A口：方式0、方式1、方式2B口：方式0、方式1C口：方式0在A口方式1或方式2时B口方式1时，C口作A口、B口的联络信号方式0——简单的输入/输出方式1——条件/中断输入/输出方式2（仅A口）——双向输入/输出2．对C口的置位/复位功能。C口常用控制用，所以对某一个要置“1”或“0”6．5．48255的工作方式1．方式0——简单的输入/输出当A口、B口均为方式0时，控制字格式为100☆☆0☆☆，可以有16种输入/输出组合，任何一个端口可以输入/输出，各端口之间无任何关系。输入时序P256CPU使用指令INＡＬ，ＸＸ１）ＣＰＵ首先送出地址，选中８２５５某个端口，即启动８２５５２）８２５５把数据送到输入缓冲器。３）ＣＰＵ发／ＲＤ信号。方式０时，输入实际上读引脚上的信号，信号不锁存，所以在整个读期间，引脚信号不能变。输出时序Ｐ257CPU使用OUTXX,AL１）用CPU应先发地址，启动8255。２）CPU发/WR保持一段时间后发数据方式0输出无锁存，所以输出直接到引脚上去。方式0的使用１）同步传送。输入总是准备好，输出总是空，只要用IN、OUT指令。２）查询传送。利用C口的高4位作A口的联络信号，低4位作B口的联络信号。后述在条件传送时举例2．方式1——条件传送或中断传送A口、B口方式1时，C口的高4位作A口的联络信号C口的低4位作B口的联络信号且有固定的关系。1）输入方式1P259/STB选通输入，外设送来数据时的选通信号，/STB有效时，8255接收外设数据送到缓冲器。IBF缓冲器满，高电平有效，表示8255缓冲器已接收了新的数据，由/STB置位，/RD复位。INTR8255向CPU中断请求，在/STB=1IBF=1INTE=1时,INTR=1,在中断服务程序中/RD使INTR=0INTE中断允许1送PC4允许A口输入中断1送PC2允许B口输入中断方式1输入时序P2602）输出方式/OBF输出缓冲器满CPU已向指定端口输出了数据，8255收到CPU数据/OBF=0，8255通知外设CPU已送来数据，由/WR置成低电平，/ACK置成高点平。/ACK外设响应，外设送给8255，表示外设已收到8255送来的数据,处理完毕。INTR向CPU请求中断，/ACK变电平,/OBF=1。/WR使INTR变低。INTE中断允许1送PC6允许A口输出中断。1送PC2允许B口输出中断。方式1输出时序P261例：把B口上开关值送A口LED显示MOVAL，0A6HOUT86H，ALS1：INAL，84HANDAL，02JZS1INAL，82HMOVAH，ALS2：INAL，84HANDAL，80HJZS2MOVAL，AHOUT80H，ALJMPS13．方式2——仅A口——双向1)INTRA中断请求输入/输出完成时2)/STBA外设把数据打入8255的输入缓冲器中3)IBFA表示已有数据输入到缓冲器中4)/OBFA输出缓冲器满，通知外设5)/ACKA允许8255A口输出，否则输出缓冲器高阻6)INTE11送PC6允许输出中断INTE21送PC4允许输入中断8255双机通信8255程序流程8255作为打印机的接口P2671．查询式打印机工作过程，要向打印机输出一个数据时，先查询BUSY。在空时，把数据送到8255A口后产生/STB即可。2．中断方式设口地址为00C0H、00C2H、00C4H、00C6H图6.37P268PC0作对打印机的选通信号PC6打印机应答信号，打印完成PC3作中断请求，接8259的IR3，中断类型码为0BH则中断服务地址放在11×4=44即2CH，2DH，2EH，2FH单元中。设对8259已初始化，打印数据的地址在DI中,打印的长度在CX中。程序流程：8255初始化A口方式11送PC0使/STB=10送DS书中程序有错6.2串行接口和串行通信1．什么叫串行通信？一位一位向外输出或接收。2．可编程串行接口的典型结构P225１）控制寄存器，CPU送给接口的控制信息。２）状态寄存器，在传输过程中的状态。３）数据输入/输出寄存器。发送时，CPU数据写入输出寄存器。输出寄存器——输出移位寄存器接收时，由移位寄存器移入，然后送到输入寄存器，由CPU来读出。3．几个基本概念1）半双工，全双工2）异步，同步3）波特率，每秒传输多少位4）RS232标准采用负逻辑。5）信号的调制与解调常用调幅和调频传输信息a.调幅方式用某种电平或电流表示逻辑1（称为MARK）用另一种电平或电流表示逻辑0（称为空号SPACE）4种标准：①TTL标准+5V表示逻辑10V表示逻辑0②RS232标准-3V~-25V（一般-10~-15V）表示逻辑1+3V~+25V（一般+10~+15V）表示逻辑0③20MA存在表示1，不存在表示0④60MA存在表示1，不存在表示0b．调频方式通过电话线等传输，常发生信号畸变使用调制解调器，将“1”“0”调制成易于鉴别的两个频率的模拟信号，称为频移键控FSK.当数据为1时，让较高频率1通过。当数据为0时，让较低频率2通过。这样输出即为调制后的信号。接收端频率高时，输出1，频率低时，输出04．三种错误标志１）奇偶错误接收到1的个数不符合规定２）帧错误接收到的字格式不合规定。在收发时钟频率相差太大时引起错位。３）溢出（丢失）错误——覆盖错误接收时，移位寄存器送到输入寄存器，CPU读取。在送到输入寄存器后，串行口可以接受新的信息，当接收到第二个字符的第二个停止位，要送到输入寄存器，此时CPU还未取走前一个字符就发生错误。5.可编程通信接口——8251（USART）可编程同步/异步接收发送器一、8251基本性能1．可用于同步/异步传送。2．同步传送5-8位/字符，内部或外部字符同步自动插入同步字。3．异步传送5-8位/字符，时钟频率为波特率的1/16/64倍。4．可产生中止字符。可产生1/1.5/2位停止位，检查假启动，自动检测和处理中止符。5．波特率异步：0-19.2K同步：0-64K6．全双工双缓冲器发送器、接收器。7．错误检测。6．3．28251基本工作原理1．编程结构１）数据输入缓冲器。２）数据接收移位寄存器。３）数据输出缓冲器。４）数据发送寄存器。５）控制寄存器。６）模式寄存器。７）状态寄存器。８）2个同步字符寄存器。2．功能结构及发送接收方式1）接收控制电路。串行---并行功能：异步时：在RXD上寻找启动低电平，条件RXE=1允许接收。消除假启动干扰。对收到的信息进行奇/偶校验，建立相应状态。测停止位，建立状态。并行数据送输入寄存器1送RxRdy同步时：监测RXD线，每当RXD上出一个数据位时，移入移位寄存器，移位寄存器与同步字符比较，若不等则接收下一位数据，且比较。若相等，则1送SYNDET表示找到同步字。接收器接收RXD上数据送移位寄存器达到规定数据后，送入缓冲寄存器1送RXRDY。2）发送部分并行—串行功能：异步时：为数据位加上起始位，校验位和停止位。条件：TXEN=1/CTS=0外设请求发送同步时：插入同步字符，CPU来不及提供新数据时，自动插入同步字，数据中插入校验符。条件：TXEN=1，/CTS=03）读/写控制电路写入：写入控制字，数据。读出：读状态，读数据。复位时：8251处于空闲状态。4）调制解调控制电路运程传送时数字---模拟发送模拟---数字接收8251引脚功能1．与CPU的连接信号。/CS选片D0~D7数据、命令、状态/RD读数据、状态/WR写数据、写控制字、同步字C/D区分命令/数据C/D=1读状态写命令C/D=0读数据写数据/CSC/D/RD/WR功能0001读数据0010写数据0100读状态0110写命令或同步字1XXX非选中输入和输出同一地址8251与CPU的连接2．收发联络信号。引脚TXRDY当/CTS=0TXEN=1TXE=1三条件满足时，引脚TXRDY=1通知CPU8251已准备好发送可以用TXRDY作中断请求信号。CPU也可以查询状态寄存器中的TXRDY状态，查到TXRDY=1，再根据TXE及/CTS状态决定CPU是否向8251发送。引脚TXRDY和状态TXRDY不相同。TXE发送器空，与状态寄存器中TXE相同，状态寄存器第2位，8251从并行到串行转换器空，表示完成了一次发送。8251从CPU获得一字符后TXE=0。RXRDY接收器准备好，表示已收到一个字符，等CPU来取，可用作中断请求，也可查询状态。与状态寄存器RXRDY相同。当CPU读取字符后，RXRDY=0SYNDET与状态寄存器中SYNDET相同。一般用于同步方式内同步时，作输出，表明已检测到同步字SYNDET=1。外同步时作输入。在/RXC下一个下降沿时装配字符。在异步时，当8251收到一个全0数位组成的字符时，SYNDET输出高点平。3.8251与外设的连接信号1）收发联络信号/DTR数据终端准备好，由8251送往外设，CPU对命令寄存器第1位的写入1，表示CPU已准备好。/DSR数据设备准备好，是外设送往8251，表示外设已准备。状态位DSR=1,则引脚/DSR=0CPU可以读状态寄存器的第7位。/RTS请求发送是8251送给外设，CPU写命令寄存器的第5位，写入1时，引脚/RST=0./CTS清除请求发送，是对/RTS的响应，由外设送给8251。/CTS=0时，8251才能发送。在无条件传送时，只要/CTS=0时，可以发送，其他可以不用，浮空。在只接收不发送数据时，/CTS也可浮空。当外设只要一组联络信号时，可使用/DTR和/DSR或使用/RTS和/CTS，但在发送时，/CTS仍要为低电平。２）数据信号（8251与外设之间）TXD、RXD3)电源4）时钟CLK要求：同步时，CLK大于数据频率30倍。异步时，CLK大于数据频率4.5倍。5）/TXC,/RXC同步时，等于字符传输频率。异步时，是字符的1/16/64倍，时钟频率=波特率因子X波特率。6.3.48251的编程1．初始化流程。P2392．模式寄存器。异步同步P240波特率（移位速率）同步时：和/TXC、/RXC上的时钟频率相等。异步时：波特率=/RXC或/TXC频率/波特率因子3．