常用数字接口电路

1第7章常用数字接口电路2主要内容：掌握二种可编程接口芯片的应用了解串行通信的一般概念37.1接口电路概述CPU与外设之间信息交换的通道信息缓冲、信息变换、电平转换、联络控制分类：8086系统中最常用的数字接口电路芯片：–8253、8255、8250功能传送方式传送的信息类型输入接口并行接口数字量的输入/输出接口输出接口串行接口模拟量的输入/输出接口47.2可编程定时/计数器8253掌握:引线功能及计数启动方法6种工作方式及其输出波形8253的使用:–芯片与系统的连接–芯片的初始化编程5定时/计数器的用途可以实现定时与计数两个功能，可用于–系统时钟–DRAM刷新定时–定时采样–实时控制–脉冲的计数–。。。6如何实现定时？软件方法：用一段程序实现延时•利用程序循环延迟指定的时间•缺点：CPU占用率？延时精度？兼容？硬件方法：定时/计数器电路•利用脉冲计数在设定的时间输出定时信号●8253是一种硬件定时/计数器芯片7一、外部引线及内部结构8253概貌–3个16位的定时/计数器（通道）–24引脚双列直插式–最高计数频率2MHz–TTL电平兼容–单电源+5V供电8外部引线及内部结构DBD7-D08253A1A0WRRDCS通道2通道1通道0CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1A1A0IOWIOR片选信号9外部引线及内部结构连接系统端的主要引线：D7～D0CSRDWRA1，A0–用于选择四个编址部件之一引线结构A1A0选择00计数通道001计数通道110计数通道211控制寄存器10外部引线及内部结构计数通道的主要引线（每通道均相同）：CLKn时钟脉冲输入，计数器的计时基准。GATEn门控信号输入，控制计数器的启停。OUTn计数器输出信号，不同工作方式下产生不同波形。（n=0～2）118253的内部结构WRA0A1CS数据总线缓冲器读/写逻辑控制寄存器计数器0计数器1计数器2GATE1D0D7~RDCLK1OUT1CLK2GATE2OUT2CLK0GATE0OUT0片内总线编址部件0编址部件1编址部件2编址部件312编程结构—程序员的观点计数器(3个)——包括控制寄存器——存放控制命令字（只写）占用4个地址—3个计数器，1个控制寄存器16位初值寄存器16位计数寄存器（减法计数器）13定时/计数的工作过程1.设置8253的工作方式2.设置计数初值到初值寄存器3.第一个CLK信号使初值寄存器的内容置入计数寄存器4.以后每来一个CLK信号，计数寄存器减15.减到0时，OUT端输出一特殊波形的信号注：以上计数过程中还受到GATE信号的控制14二、计数启动方式软件启动过程硬件启动过程GATE端保持为高电平写入计数初值后的第2个CLK脉冲的下降沿开始计数GATE端有一个上升沿对应CLK脉冲的下降沿开始计数程序指令启动————软件启动外部电路信号启动——硬件启动15三、工作方式方式0——计数结束中断方式1——可重复触发的单稳态触发器方式2——频率发生器方式3——方波发生器方式4——软件触发选通方式5——硬件触发选通16工作方式方式0方式1软件启动，不自动重复计数。装入初值后OUT端变低电平，计数结束OUT输出高电平。硬件启动，不自动重复计数。装入初值后OUT端变高电平，计数开始OUT端变为低电平，计数结束后又变高。工作波形(计数结束中断)(单稳态触发器)17工作方式方式2方式3软、硬件启动，自动重复计数。装入初值后OUT端变高电平，计数到最后一个CLK时OUT输出负脉冲，并连续重复此过程。软、硬件启动，自动重复计数。装入初值后OUT端变高电平，然后OUT连续输出对称方波：工作波形(频率发生器)(方波发生器)前N/2或（N+1）/2个CLK，OUT为高，后N/2或（N-1）/2个CLK，OUT为低。18工作方式方式4方式5软件启动，不自动重复计数。装入初值后输出端变高电平，计数结束输出一个CLK宽度的负脉冲硬件启动，不自动重复计数。OUT端波形与方式4相同(软件触发选通)(硬件触发选通)工作波形19各种工作方式特点方式0（计数结束中断）–计数过程中，GATE端应保持高电平。–每写入一次初值计数一个周期，然后停止计数。–OUT端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的负脉冲。–计数过程中可随时修改初值重新开始计数。方式1（单稳态触发器）–门控信号GATE端的跳变触发计数，可重复触发。–若下一次GATE上升沿提前到达，则OUT端负脉冲拉宽为两次计数过程之和。–计数过程中写入新初值不影响本次计数。20各种工作方式特点方式2（频率发生器）–GATE为计数的控制信号：GATE变低计数停止，再变高时的下一个CLK下降沿，从初值开始重新计数。–每个计数周期结束时（减到1时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。–计数过程自动重复进行。–计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。方式3（方波发生器）–OUT输出方波，前半周期为高，后半周期为低。–计数过程中修改初值不影响本半轮计数过程。–其余的与方式2类似。21各种工作方式特点方式4（软件触发选通）–计数过程中，GATE端应保持高电平。–每写入一次初值，计数一个周期，然后停止计数。–每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。–计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。方式5（硬件触发选通）–写入初值时，GATE端应保持低电平。–GATE每出现一次正脉冲，计数一个周期，然后停止计数。–每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。–计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。228253工作方式一览表工作方式一览表23四、控制字用于确定各计数器的工作方式。8253必须先初始化才能正常工作。每个计数器都必须初始化一次。CPU通过OUT指令把控制字写入控制寄存器。格式24五、8253的应用与系统的连接设置工作方式置计数初值编程25与系统的连接示意图CLKGATEOUTD0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器高位地址A15-A28253共三组8253占用4个接口地址：计数器0计数器1计数器2控制寄存器(决定8253的基地址)26初始化程序流程写控制字写计数值低8位写计数值高8位*非必须写入顺序：可按计数器分别写入控制字和初值。也可先写所有计数器控制字，再写入它们的初值278253应用举例采用8253作定时/计数器，其接口地址为0120H~0123H。输入8253的时钟频率为2MHz。计数器0:每10ms输出1个CLK脉冲宽的负脉冲计数器1:产生10KHz的连续方波信号计数器2:启动计数5ms后OUT输出高电平。画线路连接图，并编写初始化程序。288253应用举例（续）确定计数初值：CNT0：10ms/0.5us=20000CNT1：2MHz/10KHz=200CNT2：5ms/0.5us=10000确定控制字：CNT0：方式2，16位计数值00110100CNT1：方式3，低8位计数值01010110CNT2：方式0，16位计数值10110000298253应用举例（续）CLK0GATE0OUT1D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？线路连接图：308253应用举例初始化程序CNT0：MOVDX,0123HMOVAL,34HOUTDX,ALMOVDX,0120HMOVAX,20000OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALCNT1：……CNT2：……31*如何读出当前计数值第1种方法——在计数过程中读计数值–先锁存当前计数值，再用两条输入指令将16位计数值读出。第2种方法——停止计数器再读–用GATE信号使计数器停止，再规定RL1和RL0的读写格式，然后读出。32*扩展定时/计数范围当定时长度不够时，可把2个或3个计数通道串联起来使用，甚至可把多个8253串联起来使用。例如：CLK频率为1MHz，要求在OUT1端产生频率1Hz的脉冲。这时可将计数器0、1串联，工作方式都均为方式3，计数初值均为1000。连接方法见下页。33扩展定时/计数范围1MHz1KHz1Hz348253小结包含3个16位计数器通道4个编址部件：CNT0/1/2和控制寄存器每个计数器通道工作前必须初始化：–控制字和计数初值6种工作方式每种工作方式：启动方式、输出波形、是否可重复计数等各不相同35§7.3并行接口8255特点：含3个独立的8位并行输入/输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向（入/出/双向）。36一、引线WRD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7RDCSGNDA1A0PA4PA5PA6PA7PB5PB6PB4PB3RESETPB1PB2PB0PC3PC2PC1PC0PC4PC5PC6PC7PA3PA2PA1PA05110153540302521共40个引脚37引线（续）连接系统端的主要引线：D0～D7CSRDWRA0，A1RESET——复位信号,接系统总线的RESETA1A0选择00端口A01端口B10端口C11控制寄存器38引线（续）连接外设端的引脚：PA0~PA7PB0~PB7PC0~PC7分别对应A、B、C三个8位输入/输出端口三个端口可通过编程分别指定为输入或输出口。其中，C口即可用作独立的输入/输出口，也可用作A、B口的控制信号输出或状态信号输入。39二、结构A组B组端口A端口C的高4位端口B端口C的低4位408255与系统的连接示意图D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器8255A口B口C口D0~D7外设A15～A2系统总线41三、8255工作方式基本输入/输出方式（方式0）选通工作方式（方式1）双向传送方式（方式2）（仅A口）某端口工作于哪一种方式，可通过软件编程来指定。即向8255写入方式控制字来决定其工作方式，见下页。42方式控制字及位控字可以利用软件编程确定8255的3个端口工作于何种方式下；8255的C端口可以按位操作。当其工作于方式0下且作为输出口时，对于那些作为输出的位需要设置初始状态（1/0）。43方式控制字与位控字格式控制字——确定3个端口的工作方式位控字——确定C口某一位的初始状态，或用于设置INTE位(方式1,2)。44工作方式08255相当于三个独立的8位简单接口。各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出。C端口即可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口。设置为输出口时有锁存能力，设置为输入口时无锁存能力。45方式0的应用：用于连接简单外设。适用于：–无条件输入输出方式。–查询输入输出方式：把A、B口作为8位数据的输入或输出口，C口的高/低4位分别定义为A、B口的控制位和状态位。46工作方式1利用一组选通控制信号控制A端口和B端口的数据输入输出。A、B口作输入或输出口，C口的部分位固定用作A、B口的选通控制信号。A口、B口在作为输入和输出时的选通信号不同。输入输出47C口的信号功能（方式1输入）STB#——选通信号。它将外设数据送入8255的输入锁存器。IBF——输入锁存器满。通知外设不能送下一个数据。此信号由STB的前沿产生。CPU用IN指令取走数据后，此信号被清除。INTR——中断请求。STB#的后沿产生，用于中断CPU，让CPU读走输入锁存器中的数据。INTE——中断允许位，是否允许发出INTR请求。INTE=1和IBF为高电平时，允许发出INTR请求。48C口的信号功能（方式1输出）OBF#——通知外设取走数据。ACK#——外设响应信号，表示已从数据端口取走数据。此信号使OBF变高。INTR——ACK#上升沿产生，通知CPU输出下一个数据（通常接到8259）。INTE——中断允许位，INTE=