第6章 常用的输入输出接口芯片

第6章常用的输入输出接口芯片第6章常用的输入输出接口芯片6.1简单接口6.2总线控制器82886.3总线裁决器82896.4可编程并行接口82556.5可编程定时器82536.6可编程串行接口82506.7A/D及D/A变换器接口第6章常用的输入输出接口芯片6.16.1.1一个典型的三态门接口芯片(74LS244)如图2.12所示。从图中不难看出该芯片由8个三态门构成，其中每4个三态门由一个控制端(或)来控制。当控制端有效时(低电平)，三态门导通；当它们为高电平时，相应的三态门呈现高阻状态。12EE第6章常用的输入输出接口芯片在图61中，三态门74LS244采用部分地址译码——地址线A1和A0未参加译码，故它所占的地址为83FCH~83FFH。我们可以用其中任何一个地址，而其他重叠的3个地址空着不用。第6章常用的输入输出接口芯片图6.1三态门输入接口第6章常用的输入输出接口芯片利用程序可以判断任何一个开关的状态。例如，当K2闭合时，程序转向CLOSK2；而当它打开时程序转向OPENK2。START：MOVDX，83FCHINAL，DXANDAL，02HJZCLOSK2JMPOPENK2第6章常用的输入输出接口芯片6.1.274LS273用低电平的复位，用CP脉冲上升沿将输入端DX的状态锁存在QX输出端。74LS273的数据锁存输出端Q是通过一个一般的门(二态门)输出的。也就是说，只要74LS273正常工作，其Q端总有一个确定的逻辑状态(0或1)输出。S第6章常用的输入输出接口芯片图6.274LS273引线图和真值表第6章常用的输入输出接口芯片图6.374LS374引线图和真值表第6章常用的输入输出接口芯片图6.474LS374的内部结构第6章常用的输入输出接口芯片图6.574LS374作为输出接口第6章常用的输入输出接口芯片图6.674LS374用作输入接口第6章常用的输入输出接口芯片6.1.31.LEDLED数码管分为共阳和共阴两种结构。在封装上有将一位、二位或更多位封装在一起的。由于篇幅限制，只介绍一位共阳封装的LED数码管，如图67所示。第6章常用的输入输出接口芯片图6.7共阳LED数码管的示意图第6章常用的输入输出接口芯片2.这种七段LED数码管与微机系统总线有多种接口方式。而生产厂家为数码管生产了多种译码器，可直接作为LED数码管接口，本书不做说明。在此，利用前面提到的锁存器74LS273作为输出接口，将开路集电极门7406作为驱动器连接LED数码管。用三态门作为按钮K的输出接口，其连接图如图68所示。第6章常用的输入输出接口芯片图6.8LED数码管及按钮的一种接口电路第6章常用的输入输出接口芯片下面一段程序可判断按钮的状态。当K闭合时，显示3，当K断开时显示6。START：MOVDX，00F1HINAL，DXTESTAL，01HJNZKOPENMOVDX，00F0HMOVAL，4FH第6章常用的输入输出接口芯片OUTDX，ALJMPSTARTKOPEN：MOVDX，00F0HMOVAL，7DHOUTDX，ALJMPSTART第6章常用的输入输出接口芯片6.2总线控制器82886.2.1引线及功能如图69所示，总线控制器包括与处理器相连接的两组输入信号和两组输出信号，即处理器状态和控制信号、总线命令输出信号和由它输出的控制信号。下面仅对这些信号做最简单地说明。第6章常用的输入输出接口芯片图6.9总线控制器8288引线图第6章常用的输入输出接口芯片为微处理器(8088或其他)的状态信号,这3个信号的不同编码代表处理器的不同状态。CLK来自8284,是与CPU的CLK一样的时钟信号。为地址允许信号。CEN是命令允许信号。IOB为I/O总线方式输入控制信号。为超前I/O写命令,低电平有效。为超前存贮器写命令,其含义与类似,是由发出的,用以提前告诉存贮器执行写命令的低电平有效信号。012..SSSAENAIOWCAIOWCAMWCAMWC第6章常用的输入输出接口芯片为I/O写命令,低电平有效。为I/O读命令,低电平有效。为存贮器读命令,低电平有效。为存贮器写命令,低电平有效。为中断响应信号,低电平有效。为数据发送/接收控制信号。ALE为地址锁存允许信号,高电平有效。DEN数据允许信号,高电平有效。MCE/是一个双功能引脚。IOWCIORCMRDCMWTCINTA/DTRPDEN第6章常用的输入输出接口芯片6.2.28288总线控制器使用举例图6.10是一个利用8288总线控制器构成系统总线的简化图。第6章常用的输入输出接口芯片图6.10利用8288构成系统总线第6章常用的输入输出接口芯片6.3总线裁决器82896.3.18289引线及简单功能说明总线裁决器8289引线如图6.11所示。8289的20条引线分成如图所示的几类。第6章常用的输入输出接口芯片图6.11总线裁决器8289引线图第6章常用的输入输出接口芯片为由处理器来的处理器状态信号。为锁定信号。为通用请求锁定信号。RESB和这两个输入信号根据输入电平不同可组合成多种不同的工作方式。如表6.1所示。CLK为输入裁决器的时钟,通常由时钟发生器的CLK端提供。ANYRQST为任意请求信号。为忙信号。为通用总线请求信号。02~SSLOCKCRQLCKIOBBUSYCBRQ第6章常用的输入输出接口芯片第6章常用的输入输出接口芯片为地址允许信号。为系统总线/保留总线选择输入信号。ANE/SYSBRESB第6章常用的输入输出接口芯片6.3.2优先级控制及工作方式1.优先级控制主要有如下几种:(1)并行优先级控制并行优先级控制如图6.12所示。(2)串行优先级控制8289串行优先级控制如图6.13所示。由1号8289到3号8289的优先级依次降低。第6章常用的输入输出接口芯片图6.12并行优先级控制第6章常用的输入输出接口芯片图6.13串行优先级控制第6章常用的输入输出接口芯片2.8289的工作方式前面已经提到,8289有4种工作方式。(1)IOB方式(2)保留总线方式(3)单总线方式(4)IOB与保留混合方式第6章常用的输入输出接口芯片6.4可编程并行接口82556.4.1外部引线及内部结构1.外部引线8255的外部引线如图6.14所示。D0~D7为双向数据信号线,用来传送数据和控制字。为读信号线,与其他信号线一起实现对8255接口的读操作。RD第6章常用的输入输出接口芯片为写信号线,与其他信号一起实现对8255的写操作,通常接系统总线的。为片选信号线,当它为低电平(有效)时,才能选中该8255芯片,也才能对8255进行操作。A0,A1为口地址选择信号线。RESET为复位输入信号。PA0~PA7为A口的8条输入输出信号线。PC0~PC78条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线,也可以用作控制信号的输出或状态信号的输入线,具体情况将在本节后面做介绍。WRIOWCS第6章常用的输入输出接口芯片图6.14可编程并行接口8255引线图第6章常用的输入输出接口芯片2.内部结构8255的内部结构框图如图6.15所示。从图6.15中可以看到,左边的信号与系统总线相接，而右边是与外设相连接的3个口。3个口均为8位。为了控制方便,将8255的3个口分成A,B两组。其中A组包括A口的8条线PA0~PA7和C口的高4位PC4~PC7。B组包括B口的8条线PB0~PB7和C口的低4位PC0~PC3。A组和B组分别由软件编程来加以控制。第6章常用的输入输出接口芯片图6.158255的内部结构框图第6章常用的输入输出接口芯片8255A的内部结构和功能数据总线缓冲器内部控制线内部数据线D0～D7A组控制A组端口AA组端口C上部B组控制B组端口BB组端口C下部读写控制逻辑PC0～PC3PB0～PB7PC4～PC7PA0～PA7RDWRA0A1CSRESET第6章常用的输入输出接口芯片外设数据端口端口A：PA0～PA7A组,支持工作方式0、1、2常作数据端口,功能最强大端口B：PB0～PB7B组,支持工作方式0、1常作数据端口端口C：PC0～PC7仅支持工作方式0A组控制高4位PC4～PC7B组控制低4位PC0～PC3可作数据、状态和控制端口分两个4位,每位可独立操作控制最灵活,最难掌握第6章常用的输入输出接口芯片6.4.28255的工作方式8255有3种工作方式。这些工作方式可用软件编程来指定。这里我们首先对每一种工作方式进行说明。1.工作方式0,又称为基本输入输出方式在此方式下,可分别将A口的8条线、B口的8条线、C口高4位对应的4条线和C口低4位对应的4条线定义为输入或输出。第6章常用的输入输出接口芯片表6.28255方式0之下的输入输出组合第6章常用的输入输出接口芯片2.工作方式1,即选通输入输出方式在这种方式下,A口和B口仍作为数据的输出口或输入口,同时还要利用C口的某些位作为控制和状态信号。(1)方式1下A口、B口均为输出①为输出缓冲器满信号,低电平有效。②为外设响应信号,低电平有效。③INTR为中断请求信号,高电平有效。④INTE为中断允许状态。OBFACK第6章常用的输入输出接口芯片图6.16方式1下,A、B口均为输出的信号定义第6章常用的输入输出接口芯片图6.17方式1下的数据输出时序第6章常用的输入输出接口芯片(2)方式1下A口、B口均为输入与方式1下两口均为输出类似,为实现选通输入,则同样要利用C口的信号线。其定义如图6.18所示。在口为输入时所用到的控制信号的定义如下:①为低电平有效的输入选通信号。②IBF为高电平有效的输入缓冲器满信号。③INTR为中断请求信号,高电平有效。④INTE为中断允许状态。STB第6章常用的输入输出接口芯片图6.18方式1下A、B口均为输入时的信号定义第6章常用的输入输出接口芯片第6章常用的输入输出接口芯片3.工作方式2,又称双向输入输出方式A口工作于方式2之下时,各信号的定义如图6.20所示。图中未画B口和C口的其他引线。当A口工作在方式2时,其控制信号、、、IBF及INTR与前面的叙述是一样的,所不同的主要是:①因为在方式2之下,A口既作为输出又作为输入,因此,只有当有效时,才能打开A口输出数据三态门,使数据由PA0~PA7输出。OBFACKSTBACK第6章常用的输入输出接口芯片②此时A口输入、输出均具备锁存数据的能力。③在这种方式下,A口的数据输入或数据输出均可引起中断。第6章常用的输入输出接口芯片图6.20方式2下的信号定义第6章常用的输入输出接口芯片图6.21方式2下的时序图第6章常用的输入输出接口芯片6.4.3方式控制字及状态字1.控制字8255的控制字由8位二进制数构成,各位的控制功能如图6.22所示。2.状态字当8255的A口、B口工作在方式1或A口工作在方式2时,通过读C口的状态,可以检测A口和B口的状态。第6章常用的输入输出接口芯片图6.228255的控制字格式第6章常用的输入输出接口芯片图6.23C口的按位操作控制字格式第6章常用的输入输出接口芯片图6.24A、B口均为方式1输入时的状态字第6章常用的输入输出接口芯片图6.25A、B口均为方式1输出时的状态字第6章常用的输入输出接口芯片图6.26A口在方式2工作时的状态字第6章常用的输入输出接口芯片6.4.48255的寻址及连接使用8255占外设编址的4个地址,即A口、B口、C口和控制寄存器各占一个外设接口地址。对同一个地址分别可以进行读写操作。根据这种寻址结构,可以方便地将8255连接到系统总线上,如图6.27上所示。由图6.27可见,8255与8088总线连接是比较容易的。只是图中为了简化起见未画出AEN的形成。第6章常用的输入输出接口芯片表6.38255的寻址第6章常用的输入输出接口芯片图6.27PC机中8255的连接第6章常用的输入输出接口芯片利用全部A0~A15地址线连接两片8255构成外设接口,其连接图如图6.28所示。由图中的译码电路可以看到,两片8255的接口地址分别为FBC0H~FBC3H和FBC4H~FBC7H。第6章常用的输入输出接口芯片图6.2