微机原理及其应用 教学课件 ppt 作者 邓蓓 微机原理与应用-第8章

微机原理及其应用第8章微机接口技术及其应用,机械工业出版社 http:/www.cmpbook.com 电子制作：邓蓓,目录,微机原理及其应用第8章微机接口技术及其应用,机械工业出版社 http:/www.cmpbook.com 电子制作：李益敏,8.1 并行I/O接口,8.2 串行通信接口,8.3 定时/计数器技术,目录,8.4 其他常用接口,第8章 微机接口技术及其应用,8.1 并行I/O接口 8.1.1 并行I/O接口 并行输入/输出就是把一个字符的几个位同时进行传输。 它具有传输速度快、效率高的优点。并行通讯所用的电缆较多，不适合长距离传输。所以，并行通讯总是用在数据传输率要求较高，而传输的距离较短的场合。 实现并行输入/输出的接口就是并行接口。通常，一个并行接口可设计为输出接口，如连接一台打印机。也可设计为输入接口，如连接键盘。还可设计成双向通讯接口，既作为输入接口又作为输出接口，如连接像磁盘驱动器这样的需双向通路的设备。,第8章 微机接口技术及其应用,第8章 微机接口技术及其应用,图8-1是典型的并行接口和外设连接的示意图。从图中可以看到，并行接口左边是与CPU连接的总线，右边用一个通道和输入设备相连，另一个通道和输出设备相连，输入和输出都有独立的信号交换联络控制线。在并行接口内部用控制寄存器来寄存CPU对它的控制命令，用状态寄存器来提供各种工作状态供CPU查询，此外，还有供输出和输入数据用的输出数据锁存器和输入数据缓冲器。 并行接口的工作原理如下： 在输入过程中，当外设把数据送到数据输入线上时，通过“数据输入准备好”状态线通知接口取数。接口在把数据锁存到输入缓冲器的同时，把数据输入回答线置“1”，用来通知外设，接口的数据输入缓冲器“满”，禁止外设再送数据。,第8章 微机接口技术及其应用,并且把内部状态寄存器中“输入准备好”状态位置“1”，以便CPU对其进行查询或向CPU申请中断。在CPU读取接口中的数据后，接口将自动清除“输入准备好”状态位和“数据输入回答”信号，以便外设输入下一个数据。 在输出过程中，当数据输出缓冲器“空闲”时，接口中“输出准备好”状态位置“1”。在接收到CPU的数据后，“输出准备好”状态位复位。数据通过输出线送到外设，同时，由“数据输出准备好”信号线通知外设取数据。当外设接收一个数据时， 回送一个“数据输出回答”信号，通知接口准备下一次输出数据。 接口将撤消“数据输出准备好”信号并再一次置“输出准备好”状态位为“1”，以便CPU输出下一个数据。,第8章 微机接口技术及其应用,8.1.2 可编程并行输入/输出接口8255A 8255A是Intel公司生产的一种可编程并行输入/输出接口芯片。它的通用性强，可以方便地和微机连接，用来扩展输入/输出口。8255A有3个8位并行端口，根据不同的初始化编程， 可以分别定义为输入或输出方式，以完成CPU与外设的数据传送。 1. 8255A的结构 8255A的内部结构如图8-2所示。它由并行I/O端口、 控制电路、数据总线缓冲器和读/写控制逻辑等几个部分组成。 (1) 并行I/O端口A、B、C。,第8章 微机接口技术及其应用,数据 总线 缓冲器,读/写控制 逻辑,A组 端口A（8）,A组 端口C（4）,B组 端口B (8),B组 端口C（4）,A组 控制,B组 控制,8位内部数据总线,DB,I/O PA7PA0,I/O PC7PC4,I/O PC3PC0,I/O PB7PB0,CPU接口,内部逻辑,外设接口,RD WR A0 A1 RESET CS,图8-2 8255A内部结构,A、B、C口都是8位的，可以选择作为输入或输出， 但在结构和功能上有所不同。A口含有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。B口含有一个8位数据输入/输出锁存/缓冲器和一个8位的数据输入缓冲器（不锁存）。C口含有一个8位数据输出缓冲器和一个8位数据输入缓冲器（不锁存）。 当数据传送不需要联络信号时，这三个端口都可以用作输入或输出口。当A口、B口工作在需要联络信号输入、输出方式时，C口可以分别为A口和B口提供状态和控制信息。 ,第8章 微机接口技术及其应用,(2) A组和B组控制电路。 8255A的三个端口在使用时分为A、B组。A组包括A口8位和C口的高4位，B组包括B口8位和C口的低4位。两组的控制电路中有控制寄存器，根据写入的控制字决定两组的工作方式， 也可以对C口的每一位置“1”或清“0”。 (3) 数据总线缓冲器。 数据总线缓冲器是三态双向8位缓冲器，是8255A与CPU数据总线的接口。数据的输入/输出、控制字和状态信息的传送， 都是通过这个缓冲器进行的。 由于8255A的数据总线是三态的，所以D0D7可以直接与CPU的数据总线相连。,第8章 微机接口技术及其应用,(4) 读/写控制逻辑。 8255A的读/写控制逻辑的作用是从CPU的地址和控制总线上接收有关信号，转变成各种控制命令送到数据缓冲器以及A组、B组控制电路，从而管理三个端口、控制寄存器和数据总线之间的传送操作。 2. 8255A的引脚功能 8255A采用40脚双列直插式封装，引脚如图8-3所示。下面分别介绍各个引脚的功能。 ,第8章 微机接口技术及其应用,第8章 微机接口技术及其应用,40 8255A 20 21,PA4 PA5 PA6 PA7 WR RESET D0 D11 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VCC PC7 PC6 PB5 PB4 PB3,PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PC2,图8-3 8255A的引脚,第8章 微机接口技术及其应用,（1）D7D0：8255A的双向三态数据线，和系统的数据总线相连，用来读写数据和写入控制字。 （2）A1、A0：端口选择线，用于选择8255A的三个数据端口和一个控制端口。当A1A0为00时：选择端口A；为01时，选择端口B；为10时，选择端口C；为11时，选择控制端口。在8088系统中，A1、A0直接与系统地址总线的A1、A0连接即可。在8086系统中存在奇偶地址的问题，一般将8255A的数据线与系统的低8位数据总线相连，8255A的A1、A0与系统地址总线的A1、A0连接，而用系统地址总线的A0=0作为该8255A的片选条件之一。,第8章 微机接口技术及其应用,（3）：片选信号，低电平有效。当为低电平时8255A 才能接受CPU的读写。与地址译码器输出端相连。 （4）：读信号，低电平有效，当为低电平时允许CPU从8255A读取各端口的数据。 （5）：写信号，低电平有效，当为低电平时8255A才 能接受写入数据或控制字。 （6）RESET：复位信号，高电平有效。当为高电平时，8255A所有的寄存器清0，所有的输入/输出引脚均呈高祖态，直到写入控制字为止。,第8章 微机接口技术及其应用,与I/O设备相连接的信号线： （1）PA7PA0：端口A 数据线。 （2）PB7PB0：端口B 数据线。 （3）PC7PC0：端口C 数据线。 38255A控制字 控制字是用来设置8255A的工作方式，8255A有两个控制字：方式选择控制字和C口按位置位/复位控制字。对8255A的编程就是向控制寄存器端口写入控制字，通过表8-1来看，8255A只有一个控制寄存器端口地址（A1A0=11），这两个控制字写入同一端口地址（A1A0=11），为了进行区分，控制字的D7位作为标志位，D7=1表示是工作方式控制字；D7=0表示是按位置位/复位控制字。,第8章 微机接口技术及其应用,表8-1 信号组合实现的各种端口操作,D7D0呈高阻状态,未被选中，不工作,×,×,×,1,D7D0呈高阻状态,1,1,×,数据总线控制寄存器端口,1 1,数据总线端口C,1 0,数据总线端口B,0 1,数据总线端口A,输出（写）,0,1,0 0,端口C数据总线,1 0,端口B数据总线,0 1,端口A数据总线,输入（读）,1,0,0 0,0,功能说明,操作,WR,RD,A1、A0,CS,第8章 微机接口技术及其应用,(1) 工作方式控制字 8255A有三种工作方式：方式0、方式1、方式2。工作方式控制字的作用是确定三个数据口在哪种方式 下工作以及在该方式下式输入还是输出。工作方式控 制字的格式如图8-4所示。,（2）C口按位置位/复位控制字 端口C 设置为输出方式时，常常用于控制目的， 用来发送控制信号。此时，可利用按位置位/复位控 制字的作用，使C口的某一引脚输出特定的电平状态 （高电平或低电平），而不影响端口C的其他位的状态。 控制字的格式如图8-5所示。,第8章 微机接口技术及其应用,图 8-4 8255A工作方式控制字,第8章 微机接口技术及其应用,图 8-5 C口按位置位/复位控制字格式,第8章 微机接口技术及其应用,48255A的工作方式 (1) 方式0：基本I/O 在方式0下，A、B、C三个端口均用作输入/输出， 这种输入/输出只是简单的输入/输出，是一种不使用专 用控制信号线的简单输入/输出方式，无联络信号。如 图8-6所示。,第8章 微机接口技术及其应用,在这种方式下，三个端口都可以由程序规定为输入或输出方式，但不能既作为输入又作为输出， 也没有提供固定的联络信号。C口分为高4位和低4位，可以分别设置为输入或输出方式。各端口在输出方式下有锁存功能，输入不锁存。 当以工作方式0输入时，外设先将数据送到8255A的某个端口，CPU执行一条输入指令， 有效将该端口的数据送入CPU。当以工作方式0输出时，CPU执行一条输出指令， 有效，将数据送到8255A的某个端口，然后由外设取走。 工作方式0适合于数据的无条件传送，也可以人为指定某些位作为状态信息线，进行查询式传送。,第8章 微机接口技术及其应用,若用于查询传送，可用端口A、B、C三个中的任一位充当查询信号，其余位可作为独立的端口位用于与外设连接，进行数据信息的传送。 在方式0下，C口的高低4位可分别设定为输入或输出，但CPU的IN或OUT指令必须至少以一个字节为单位进行读写，所以必须采取适当的屏蔽措施。如表8-2。,第8章 微机接口技术及其应用,表8-2 C口读写时的屏蔽措施,第8章 微机接口技术及其应用,（2）方式1：带选通的输入/输出 这种方式仅A口和B口工作在这种方式下，A口或B口可以作为输入或输出，但不能既是输入又是输出。不论是输入还是输出，都要利用C口的某些引脚作为联络信号，并且这些联络信号和端口C的各引脚保持固定的关系，它们不能用程序加以改变。C口未被占用的位仍可用于输入或输出（控制字的D3位决定）。端口A、B工作方式1时联络信号的对应关系见表8-3。,第8章 微机接口技术及其应用,表8-3 8255A芯片工作在方式1时的通信联络信号,第8章 微机接口技术及其应用,8255A工作在方式1时，具有以下特点： 端口A、B均可工作在方式1的输入或输出方式。 端口A、B若只有一个工作在方式1，而另一个工作在方式0，则端口C中有3位作为方式1的联络信号，端口C其余位均可工作在方式0的输入或输出方式。 端口A、B都工作在方式1，则需要端口C中6位作为其联络信号，剩下的2位还可工作在方式0的I/O方式。 如图8-7所示，方式1下8255A的各端口的输入结构图。,第8章 微机接口技术及其应用,方式1输入：A口,1,PC4,5 1=输入 0=输出,WR,