第八章接口芯片

微型计算机接口技术及应用本章重点：1、并行接口特点2、并行接口芯片8255（1）内部、外部特性（2）工作方式（3）初始化编程3、8255的应用（1）硬件接口（2）软件编程微型计算机接口技术及应用并行接口概述并行通信就是把一个字符的各数位用几条数据线同时进行传输。与串行通信相比，并行通信的信息传输速度快，但并行通信比串行通信所用电缆多，随着距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题。所以，并行通信总是用在数据传输率要求较高，而传输距离较短的场合。微型计算机接口技术及应用并行接口就是实现并行通信的接口电路，并行接口在多根数据线上，以字节/字为单位与I/O设备交换数据。并行接口可以只作为输出接口，也可以只作为输入接口，或既作为输入接口又作为输出接口。计算机内部数据是并行传送的，不需要固定格式(协议)，因此并行接口电路相对简单。可以采用两类芯片设计并行接口电路：•普通的锁存器、缓冲器•可编程并行接口芯片，如8255并行接口概述微型计算机接口技术及应用并行接口连接外设的示意图CPU数据总线读出信号写入信号复位准备好中断请求地址译码地址控制寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器片选A0A1输入设备输出设备数据输入准备好数据输出准备好数据输入回答数据输出回答数据输入数据输出并行接口概述微型计算机接口技术及应用8位三态缓冲器74LS244，由G1和G2控制选通。电阻的作用？74LS244+5V10Kx8G1G2数据总线CSRD并行接口设计实例——开关状态输入接口电路并行接口概述微型计算机接口技术及应用8位三态锁存器74LS373，由LE控制锁存，OE控制选通+5V74LS373300x8LEOE数据总线CSWR并行接口设计实例——发光二极管输出接口电路并行接口概述微型计算机接口技术及应用并行接口芯片8255一、8255的内部结构及其功能1、8255的引脚参见下图。共有40条引线。电源与地线2条；与外设相连的有24条；与CPU相连的有14条。微型计算机接口技术及应用8255引脚和功能示意图微型计算机接口技术及应用2、8255的功能如上图所示，接口的左边与CPU连接，右边与外设连接，有A、B、C三个8位端口，而C口可分成两个4位的端口。每个端口都可以通过编程设定为输入端口或输出端口，但有各自不同的方式和特点。端口C可以独立使用，但通常是配合端口A和端口B工作，为这两个端口的输入输出提供联络信号。8255引脚及功能微型计算机接口技术及应用二、8255A的内部结构方块图微型计算机接口技术及应用8255A由以下几部分组成。1、数据总线缓冲器这是一个8位双向三态数据缓冲器，是8255A与CPU之间的数据接口。2、并行输入输出端口A、端口B、端口C端口A和端口B是一样的8位端口，可以作为输入口或输出口，并有数据锁存功能。端口C作为输入口时，对数据不锁存，而作为输出口时，对数据进行锁存。端口C可以独立作为输入或输出端口，也可分成两个4位的端口，分别用来为端口A和端口B提供控制和状态信息。二、8255A的内部结构方块图微型计算机接口技术及应用3、A组控制和B组控制端口A与端口C的高4位（PC7-PC4）构成A组，端口B与端口C的低4位（PC3-PC0）构成B组。他们各有一个控制单元接收来自读写控制部件的命令和CPU通过数据总线送来的控制字，并根据控制字来定义各端口的操作方式。4、读写控制部件该部件用于接收CPU的控制命令，根据这些命令向片内各功能部件发出操作命令。共有6个信号，CS是片选信号，通常由高位地址译码产生；RD和WR是CPU来的读写信号；RESET是复位信号，复位后，清除所有寄存器内容，并将各端口置成输入方式；A1、A0为地址信号，用于选择8255内部的端口。二、8255A的内部结构方块图微型计算机接口技术及应用8255A的操作A1A0RDWRCS操作00010端口A数据送CPU（输入）01010端口B数据送CPU（输入）10010端口C数据送CPU（输入）11010非法操作00100CPU数据送端口A（输出）01100CPU数据送端口B（输出）10100CPU数据送端口C（输出）11100CPU数据送控制口××110数据总线浮空××××1未选中该8255，数据总线浮空微型计算机接口技术及应用8255A可通过指令在控制端口中设置控制字来决定它的工作方式。其控制字可分为两类：方式选择控制字它可使8255A的3个数据端口工作在不同的工作方式。方式选择控制字总是将3个数据端口分为两组来决定工作方式，即端口A和端口C的高4位为1组，端口B和端口C的低4位为1组。端口C按位置0/置1控制字它可使端口C中的任何一位进行置位或复位。这两类控制字通过控制端口的最高位即D7位为0或1来区别。方式选择控制字的最高位为1，而端口C置1/置0的控制字最高位为0。8255的控制字微型计算机接口技术及应用方式选择控制字8255的控制字微型计算机接口技术及应用注意：C口控制字虽然是对端口C操作，但应写入到控制口地址，而不是写入到C数据口端口C按位置0/置1控制字8255的控制字微型计算机接口技术及应用例1：设A、B、C数据口地址分别位60H、61H、62H、控制口端口地址63H。A口方式0，输出、B口方式0，输入，C口高4位输出，C口低4位输入MOVAL，10000011BOUT63H，AL例2：PC7置1，PC3置0MOVDX，63HMOVAL，0000,1111B；PC7置1OUTDX，ALMOVAL，0000,0110B；PC3置0OUTDX，AL8255的控制字微型计算机接口技术及应用1.工作方式0：基本型输入/输出方式A口、B口、上C口、下C口都可以独立设置作为输入或输出使用。适合用于无条件或程序查询方式I/O传送。2.工作方式1：选通型(应答型)输入/输出方式A口、B口可以分别作为数据口工作在方式1。需要使用C口中特定的引脚作为选通和应答使用。适合用于中断式传送和程序查询方式I/O传送。3.工作方式2：双向数据传送方式只有A口可以工作在方式2。相当于是A口工作在方式1的输入和输出的叠加8255的工作方式微型计算机接口技术及应用方式0——基本输入输出功能：A、B、C端口可单独工作于输入或输出，共有十六种组态电特性：作输出用,各端口有锁存功能作输入用,各端口无锁存功能应用：程序控制下的无条件传送方式（查询方式）A、B、C端口均传送数据信息程序控制下的有条件传送方式A、B端口传送数据,C端口传送状态微型计算机接口技术及应用方式0的等效电路锁存器到外设88IO/MWR地址译码器数据总线地址总线&CE三态缓冲器数据来自外设88IO/MRD地址译码器数据总线地址总线&CE输入方式输出方式微型计算机接口技术及应用例：8255A接口电路如下图所示：已知8255A控制字寄存器的端口地址为103H，编写8255A初始化程序和循环彩灯控制程序。初始时D7亮，其余不亮，D7亮1秒后移位一次，D6亮，其余不亮，依此类推每隔一秒移位一次，每移位8次为一循环，共循环8次。要求用汇编语言写出满足上述要求的程序段（已知延时程序为DELAY1S）8255APB0PB1PB7D0D1D7+5V微型计算机接口技术及应用MOVAL,10000000B;B口方式0输出MOVDX,103HOUTDX,AL;控制字初始化CLCMOVCX,8MOVDX,101H;B口地址AGN:MOVAL,10000000BAGN1:OUTDX,ALCALLDELAY1S;调用延时子程序SHRAL,1JNCAGN1;CF=0转AGN1，逐一移位LOOPAGN微型计算机接口技术及应用为某系统设计一个并行打印机接口CPU通过查询方式把BUF缓冲区的数据送给打印机。2、分析（1）打印机的信号及时序微型计算机接口技术及应用（2）采用查询方式CPU与打印机的数传过程：①首先查询BUSY。BUSY＝1，打印机忙，等待；BUSY＝0，可以传数据。②通过并行接口把数据送给标准插座DATABITl—DATABIT8数据线上，此时数据并未进入打印机。③再送出一个数据选通信号/DATASTROBE(负脉冲)给标准插座的1号引脚，把数据线上的数据打人到打印机的内部缓冲器。④打印机在收到数据后，通过插座的11号引脚发出“忙”(BUSY=1)信号，表明打印机正在处理输入或执行完1个功能操作)，打印机的数据。等到微型计算机接口技术及应用输入的数据处理完毕(打印完1个字符撤消“忙”信号，即置BUSY=0。⑤最后在10号引脚上送出一个回答信号ACK绐主机，表示上一个字符已经处理完毕。如此重复工作，直到把全部字符打印出来。3、设计接口电路的设计包括硬件接口电路和软件驱动稍序两部分。①打印机接口电路。打印机接口电路原理框图如图7．3所示。微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用②接口驱动程序。打印机驱动程序的流程是根据打印接口标准的时序要求拟定的，其程序框图如图7．4所示。驱动程序的程序段如下：CODESEGMENTASSUMECS：CODE，DS：CODEORGl00HSTART：MOVAX，CODEMOVCS，AXMOVDS，AX微型计算机接口技术及应用MOVDX，303H;8255A命令口MOVAL，1000000lB;工作方式字OUTDX，AL;(A口0方式输出，C4-C7输出，;C0-C3输入)MOVAL，00001111B;PC7位置高，使/STB=1OUTDX，ALMOVSI，OFFSETBUF;打印字符的内存首址MOVCX，0FFH;打印字符个数L:MOVDX，302H;PC口地址INAL，DX;查BUSY微型计算机接口技术及应用ANDAL，04HJNZL忙，则等待；不忙，则向A口送数MOVDX，300H；PA口地址MOVAL，[SI]；从内存取数OUTDX，AL·；送数到AllMOVDX，303H；8255A命令口·MOVAL，00001110B;置STB信号为低;(PC7=0)OUTDX，ALNOP；负脉冲宽度(延时)NOP微型计算机接口技术及应用MOVAL，00001111B;置/STB为高;(PC7=1)OUTDX，ALINCSI;内存地址加1DECCX;字符数减1JNZL;未完，继续MOVAX，4000H;已完，退出INT21HBUFDB256个ASCII字符代码，CODEENDSENDSTART微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用方式1——选通输入输出功能A、B端口作8位数据输入或输出C端口的特定位为A、B端口服务电特性作输出用时,A、B端口有锁存功能作输入用时,A、B端口有缓冲功能应用A、B端口传数据查询方式：C端口特定位传送状态中断方式：C端口特定位发中断请求微型计算机接口技术及应用1011A口方式1输入控制字111B口方式1输入控制字PA7~PA0PC4PC5PC3INTEAPC4与门IBFASTBAINTRARDD7~D0A口方式1输入时相应的联络信号B口方式1输入时相应的联络信号方式1下输入端口的联络信号PB7~PB0PC2PC1PC0INTEBPC2与门IBFBSTBBINTRBRDD7~D0INTRBIBFBSTBBINTRAIBFASTBAPC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7微型计算机接口技术及应用方式1下输入端口的联络信号由外设发出，送给8255A作用是将外设送来的数据锁存到8255A的输入端口。②IBF：输入缓冲器满信号（高电平有效）8255A发出，表示外设送来的数据已进入输入端口。当外设送来的数据送入输入端口后，8255A自动发出IBF。③INTR：中断申请信号（高电平或上升沿有效）8255A发出，用来向CPU发出中断申请。①STB：选通信号（低电平有效）STB、IBF、INTE均为１时，8255A自动发出INTR。微型计算机接口技术及应用方式1下输入端口的联络信号④INTE：中断