第6章串并行通信和接口技术-1

第6章串并行通信和接口技术本章重点并行通信和并行接口8255A的结构8255A的三种工作方式和设置方法8255A的控制字8255A的应用一、串行通信基础串行通信的概念所谓串行通讯是指外设和计算机间使用一根数据信号线一位一位地传输数据，每一位数据都占据一个固定的时间长度。“串行”是指外设与接口电路之间的信息传送方式，CPU与接口之间仍按并行方式工作。串行通信的概念信息传输的检错和纠错•串行数据在传输过程中，由于干扰可能引起信息的出错如何发现传输中的错误，叫检错。发现错误后，如何消除错误，叫纠错•最简单的检错方法是奇偶校验，即在传送字符的各位之外，再传送1位奇/偶校验位。可采用奇校验或偶校验。奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，1的个数为奇数偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，1的个数为偶数信息传输的检错和纠错奇偶校验能够检测出1位误码，但是不能纠错。串行数据传输方式全双工方式通讯双方能同时进行发送和接收操作串行数据传输方式半双工方式只有1根数据线传送数据信号，要求通讯双方的发送和接收由电子开关切换。单工方式只允许数据按照一个固定的方向传送传输速率在串行通讯中，用波特率来描述数据的传输速率波特率，即每秒钟传送的二进制位数，简写为bps接收时钟/发送时钟是波特率的倍数，称为波特率因子。例如波特率因子为32，则32个时钟脉冲移位1次。例：波特率=9600bps，波特率因子=16，则接收时钟和发送时钟频率=9600×16=153600Hz信号的调制和解调数字信号的频带宽，而普通通信线路频带较窄，如电话线频带范围仅300~3400Hz所以采用普通通信线路进行远程数据通信时，需要在发送端用调制器（Modulator）把数字信号转换为模拟信号，模拟信号经通信线路传送到接收方，接收方再以解调器（Demodulator），把模拟信号变为数字信号。大多数情况下，调制器和解调器合在一个装置中，称为调制解调器——Modem在通讯中，Modem起着传输信号的作用，是一种数据通讯设备，简称DCE接收设备和发送设备称为数据终端设备，简称DTE。信号的调制和解调串行通信的类型串行通讯可以分为两种类型：同步通讯、异步通讯异步通讯一个字符一个字符地传输，每个字符一位一位地传输，传输一个字符时，以起始位开始，然后传输字符本身的各位，接着传输校验位，最后以停止位结束该字符的传输。一次传输的起始位、字符各位、校验位、停止位构成一组完整的信息，称为帧（Frame）帧与帧之间可有任意个空闲位异步通讯异步通讯可以采用正逻辑或负逻辑异步通讯的信息格式起始位逻辑01位数据位逻辑0或15位、6位、7位、8位校验位逻辑0或11位或无停止位逻辑11位、1.5位或2位空闲位逻辑1任意数量异步通讯例：传送8位数据45H（0100,0101B），奇校验，1个停止位，则信号线上的波形为同步通讯靠同步字符完成收发双方同步多个字符成组传送，在每组信息的开始，加上同步字符，字符组和同步字符以及需要的其他字符构成一个信息帧同步字符字符1字符2……字符n校验字符数据块6.1.1串行通信涉及的几个问题串行通信的特点：数据在单条1位宽的传输线上按时间先后一位一位地传送；节省传输线（优点）；数据传输率较低（缺点）。主要适用于长距离、低速率的通信中。单工、半双工和全双工单工（Simplex)特点：仅能进行一个方向的数据传送设备A发送器设备B接收器Dataflow半双工（HalfDuplex）特点：数据可以在两个方向上进行传送，但是这种传送绝不能同时进行。【双向，但不同时】设备A发送器/接收器设备B接收器/发送器Dataflow全双工（FullDuplex）特点：能够在两个方向同时进行数据传送。设备A发送器/接收器设备B接收器/发送器异步方式和同步方式同步方式（Synchronous）同步字符（SYN1)同步字符（SYN2)数据（DATA)…*同步通信的效率（协议开销）例：SDLC/HDLC帧格式：假定数据长度为2048位，通信效率为：2048/（2048＋48）＝97%协议开销仅为3％一般公式：SDLC/HDLC协议开销＝1.0－N/(N+48)，其中N为发送数据的比特数。标志01111110地址8位控制8位CRC8位CRC8位标志01111110数据场数据传输率每秒传输的二进制位数，单位为bps（bitpersecond）也称比特率。波特率―――每秒传输的“符号”（也称离散状态）的个数。【例如，每秒传送1个符号，则波特率为1波特】在计算机中，一个“符号”的含义为高、低两种电平，分别代表逻辑值“1”和“0”，所以每个符号的信息量为1比特，此时波特率与比特率刚好一致。但在其他一些场合（例如通信中采用的“相一幅”复合调制技术一个“符号”的信息含量就不是一个比特，此时，波特率就不等于比特率。波特率因子F（时钟频率）＝波特率因子＊波特率波特率因子：数据传输率（波特率）与时钟频率之间的比例系数给定时钟频率，选择不同的波特率因子可得到不同的波特率。例如：f=19.2kHz，若选波特率因子为16，则波特率为1200bps。若选定波特率因子和波特率，则相应的确定了对时钟频率的要求。6.3并行通信和并行接口特点：传输速度快信息率高用电缆多并行接口和外设连接的示意图6.4可编程并行通信接口8255A可编程通过软件工作方式连接外部设备时，通常不需外部电路6.4.18255A的内部结构1.数据端口A、B、C（1）端口A1个8位数据输入锁存器、8位输出锁存器/缓冲器（2）端口B1个8位数据输入缓冲器、8位输出锁存器/缓冲器（3）端口C1个8位数据输入缓冲器、8位输出锁存器/缓冲器通常使用方法：端口A、B作为独立的输入或者输出端口端口C配合端口A、B2.A组控制和B组控制（1）A组控制电路控制端口A和端口C的高4位的工作方式和读写操作（2）B组控制电路控制端口B和端口C的低4位的工作方式和读写操作3.读写控制逻辑电路功能：管理数据传输过程4.数据总线缓冲器功能：通过它与系统数据总线相连。6.4.28255A的芯片引脚信号1.和外设一边相连的信号PA7～PA0——A组数据信号；PB7～PB0——B组数据信号；PC7～PC0——C组数据信号。2.和CPU一边相连的信号RESET复位信号，高电平有效。D7～D0数据线。CS#片选信号。RD#读出信号。WR#写入信号。A1、A0端口选择信号。6.4.38255A的控制字控制字分为两类：各端口的方式选择控制字；C端口按位置1/置0控制字。1.方式选择控制字8255A方式选择注意：有三种基本工作方式：方式0——基本的输入输出方式方式1——选通的输入输出方式方式2——双向传输方式只有端口A能工作在方式2同一组的两端口可分别工作在输入和输出方式方式选择控制字举例J1端口地址：00E0H、00E2H、00E4H、00E6HJ2端口地址：00E8H、00EAH、00ECH、00EEHJ1:端口A方式0，输出；端口B方式0，输入端口C高4位输出；端口C低4位输入J2:端口A方式0，输入；端口B方式1，输出端口C高4位输出；端口C低4位配合端口B2.端口C置1/置0控制字置1/置0控制字注意：必须写入控制口D0位决定置1或置0D3、D2、D1位决定了对哪一位操作D7位必须为0置1/置0控制字举例：端口C的PC7位置1，PC3位置0控制端口地址为00EEH6.4.48255A的工作方式方式0方式1方式2方式0（基本输入输出方式）(1)方式0的工作特点端口可作为输入口，也可作为输出口。可以有16种不同的组合(2)方式0的输入输出时序方式0输入时序：先发出地址信号数据要领先于读信号读出期间地址保持有效数据必须保持到结束读脉冲宽度至少为300ns方式0输出时序地址信号必须提前有效且滞后消失写脉冲宽度至少有400ns数据必须提前并保持至少30ns时间(3)方式0的使用场合同步传送查询式传送2.方式1（选通输入输出方式）方式1的特点端口A、B可作为数据端口分别工作在方式1端口C配合方式1端口C剩余的数位仍可作为输入输出(2)方式1输入时序STB#选通信号IBF缓冲器满信号INTR送往CPU的中断请求信号INTE中断允许信号CPU输入缓冲器D7~D0IBFSTB#INTRRD#输入设备接口(3)方式1输出时序OBF#输出缓冲器满信号ACK#外设响应信号INTR中断请求信号INTE中断允许信号方式1时输出端口对应的控制信号和状态信号CPU输出缓冲器D7~D0OBF#ACK#INTRWR#输出设备接口(3)方式1的使用场合中断方式3.方式2（双向传输方式）(1)方式2的特点只适用于端口A端口C用5个数位提供控制和状态信号(2)方式2信号INTRA中断请求信号STBA#选通信号IBFA状态信息OBFA#输出缓冲器满信号ACKA#对OBFA的响应信号INTE1中断允许信号INTE2中断允许信号方式2的控制信号(4)方式2的使用场合一个并行外设既可以作为输入又可以作为输出输入输出动作不会同时进行(5)方式2和其他方式的组合A端口工作于方式2，B端口工作于方式0输入情况A端口工作于方式2，B端口工作于方式0输出情况A端口工作于方式2，B端口工作于方式1输入情况A端口工作于方式2，B端口工作于方式1输出情况１.8255A工作于方式０的例子8255A作为打印机接口的示意6.4.58255A的应用举例MOVAL，81HOUT0D6H，ALMOVAL，0DHOUT0D6H，ALLPST：INAL，0D4HANDAL，04HJNZLPSTMOVAL，CLOUT0D0H，ALMOVAL，0CHOUT0D6H，ALINCALOUT0D6H，AL习题6.356.366.40