微机原理 第8章

1、第8章 输入输出接口汤世平 北京理工大学目录o8.1 微型计算机的输入/输出接口o8.2 并行通信与并行接口o8.3 可编程并行通信接口芯片8255Ao8.4 串行通信及串行接口o8.5 可编程串行通信接口芯片8251A8.1 输入输出接口o计算机的重要组成部分o实现计算机与外部设备通信，与外部设备交 换信息。o微机系统中最常用的外部设备n键盘、显示器、打印机、磁盘机等。o工业微机控制系统n通过A/D转换器或D/A转换器与各种工业检测和 控制仪表相连接n这些仪表装置也属于外部设备。8.1.1 输入输出接口-信号类型o数字量: 二进制形式的数据，或是已经过编码 的二进制形式的数据。最小单位为“位”(bit)， 8位称为一个字节(BYTE)。o模拟量: 用模拟电压或模拟电流幅值大小表示 的物理量。o开关量: 开关量信号只有两种状态，即“开”或“闭” 。用一位二进制数表示。o脉冲量n计数脉冲、定时脉冲或控制脉冲。n脉冲量信号是以脉冲形式表示的一种信号。8.1.2 输入输出的控制方式o程序控制方式o中断控制方式o直接存储器存取方式(DMA方式)o输入/输出处理机方法1. 程序控制方式o在程序控

2、制下进行信息传送o无条件传送方式n当外设已准备就绪，那就不必查询外设的状态而进行信 息传输n只适用于简单的外设，如开关和数码段显示器等。o条件传送方式nCPU通过执行程序不断读取并测试外部设备状态n如果输入外部设备处于已准备好状态或输出外部设备为 空闲状态时，则CPU执行传送信息指令n也称为“查询式传送”无条件传送方式的工作原理条件传送方式的工作原理（输入接口电路 ）条件传送方式的工作原理（输出接口电路 ）2. 中断控制方式o低速外部设备与CPU之间的信息交换。o中断请求（接口部件的CPU）o中断响应（CPU)o对速度较高的外部设备会产生信息丢失，因 此不能采用。3. DMA控制方式o成块传送数据的方式。o传送过程n外设向DMA控制器发出请求nDMA控制器向CPU发出总线请求nCPU响应请求，将总线使用权赋给DMA控制器n传送完毕，DMA控制器向CPU发出“结束中断请 求”nCPU响应请求，收回总线使用权oCPU只需在数据传送结束时响应一次中断， 减轻了CPU的负担4.输入输出处理机控制方式o对于有大量输入/输出设备的微机系统， DMA控制方式已不能满足这种需要。oIntel公司生产与

3、86系列配套的输入/输出处 理机(IOP)8089。o系统中设置了IOP后，86系列CPU必须工作 在最大工作模式。8.2 并行通信与并行接口o并行通信：把一个字符的各数位用几条线同 时进行传输，传输速度快，信息率高。o比串行通信所用的电缆多o常用在传输距离较短(几米至几十米)和数据 传输率较高的场合。8.2.2 并行接口o实现并行通信的接口就是并行接口。o一个并行接口可设计为只作为输出接口，如一个并行接口连接一 台打印机；o还可设计为只作为输入接口，如一个并行接口连接卡片读入机。o也可以设计成既作为输入又作为输出的接口。o它可以用两种方法实现n利用同一个接口中的两个通路，一个作输入通路，一个作输出通 路；n用一个双向通路，既作为输入又作为输出。n前一种方法是用在主机需要同时输入和输出的情况，如此接口既 接纸带读入机，又接纸带穿孔机。n后一种方法是用在输入输出动作并不同时进行的主机与外部设备 之间，如连接两台磁盘驱动器。8.2.2 并行接口o典型的并行接口和外部设备连接如图所示8.3可编程并行通信接口芯片8255Ao8255A是Intel86系列微处理机的配套并行 接口芯片o可为86系

4、列CPU与外部设备之间提供并行 输入/输出的通道。o可以通过软件来设置芯片的工作方式o通常不用再附加外部电路，比较方便。8.3.1 8255A芯片内部结构及其功能1.并行输入输出接口A，B，Co包含3个8位端口o端口A包含一个8位数据输出锁存/缓冲存储器和一 个8位数据输入锁存器o端口B包含一个8位数据输入/输出、锁存/缓冲存储 器和一个8位数据输入缓冲存储器o端口C包含一个输出锁存/缓冲存储器和一个输入缓 冲存储器。o必要时端口C可分成两个4位端口，分别与端口A和 端口B配合工作o通常将端口A和端口B定义为输入/输出的数据端口 ，而端口C可作为状态或控制信息的传送端口。2. A组与B组的控制部件o端口A与端口C的高4位(PC7PC4)构成A组 ，由A组控制部件实现控制功能o端口B与端口C的低4位(PC3PC0)构成B 组，由B组控制部件实现控制功能。o它们各有一个控制单元，可接收来自读/写 控制部件的命令和CPU通过数据总线(D7 D0)送来的控制字，并根据它们来定义各个 端口的操作方式。3.数据总线缓冲存储器o三态双向8位数据缓冲存储器o是8255A与8086CPU之间的数据接口。

5、oCPU执行输出指令时，可将控制字或数据通 过数据总线缓冲存储器传送给8255A。oCPU执行输入指令时，8255A可将状态信息 或数据通过总线缓冲存储器向CPU输入。o是CPU与8255A之间交换信息的必经之路。4.读/写控制部件o8255A内部完成读/写控制功能的部件，它能 接收CPU的控制命令，并根据它们向片内各 功能部件发出操作命令。o可接收的控制命令如下：nCS片选信号。CS有效，表示该8255A被选中 。nRD，WR读、写控制信号。nRESET复位信号。RESET有效时，清除 8255A中所有控制字寄存器内容，并将各端口置成 输入方式。nA1和A0端口选择信号。8.3.2 8255A芯片的控制字及其工作方式o8255A中各端口可有3种基本工作方式n方式0基本输入/输出方式n方式1选通输入/输出方式n方式2双向传送方式。o端口A可处于3种工作方式(方式0，方式1和方式2)o端口B只可处于两种方式(方式0和方式1)o端口C常常被分成高4位和低4位两部分，可分别用来 传送数据或控制信息。o可用软件来分别定义3个端口的工作方式，可使用的 控制字n定义工作方式控制字n置位/复位控制字

6、。1.控制字-定义工作方式控制字1.控制字-置位/复位控制字o只对端口C有效，使用格式如图所示。2.工作方式-工作方式0o8255A中各端口的基本输入/输出方式o只完成简单的并行输入/输出操作，CPU可 从指定端口输入信息，也可向指定端口输出 信息o如果3个端口均处于工作方式0，则可由工作 方式控制字定义16种工作方式的组合oCPU的IN和OUT指令完成数据交换2.工作方式-工作方式1o称作选通输入/输出方式o在这种工作方式下，数据输入/输出操作要在选通 信号控制下完成。o输入操作时需要使用的控制信号nSTB选通信号。由外部输入，低电平有效。nIBF输入缓冲存储器满信号。向外部输出，高电平有 效。nINTR中断请求信号。向CPU输出，高电平有效。o8255A中的端口A和端口B均可工作于工作方式1完 成输入操作功能，这种情况下工作方式控制字的具 体格式如图8.10所示。经这样定义的端口状态如 图8.11所示。图8.10图8.112.工作方式-工作方式1o输出操作需要使用的控制信号nOBF输出缓冲存储器满信号。向外部输出，低电平 有效。nACK 外部应答信号。由外部输入，低电平有效。nIN

7、TR中断请求信号。向CPU输出，高电平有效。o如果将8255A中的端口A和端口B均定义为工作方 式1完成输出操作功能，那么工作方式控制字的具 体格式如图8.12所示。经这样定义的端口状态如 图8.13所示。图8.12图8.132.工作方式-工作方式1o采用工作方式1时，还允许将端口A和端口B 分别定义为输入和输出端口。o如果将端口A定义为方式1输入端口，而将 端口B定义为方式1输出端口，则其方式控 制字格式如图8.14所示。经这样定义的端口 状态如图8.15(a)所示。图8.14图8.152.工作方式-工作方式1o如果将端口A定义为方式1输出，将端口B定 义为方式1输入，其方式控制字如图8.16所 示。经过这样定义的端口状态如图8.15(b) 所示。图8.162.工作方式-工作方式1o8255A中的端口A和端口B工作在方式1时， 可构成8种不同的状态组合方式。o端口C的低4位总是作控制用，而高4位中总 是保持有两位仍然可作数据输入/输出用， 因此控制字中的D0位可为任意值，由D1， D3，D4位的不同取值构成8种不同的状态组 合方式。2.工作方式-工作方式2o称作带选通的双向传送方式。

8、o8255A中只允许端口A处于工作方式2，可 用来在两台处理机之间实现双向并行通信。o有关的控制信号由端口C提供，并可向CPU 发出中断请求信号。o当端口A工作于方式2时，允许端口B工作方 式0或方式1完成输入/输出功能，其方式控 制字格式如图8.17所示。端口A工作于方式 2的端口状态如图8.18所示。图8.17图8.182.工作方式-工作方式2o如果端口B工作于方式0，那么PC2PC0可用作数 据输入/输出；如果端口B工作于方式1，那么PC2 PC0用来作端口B的控制信号.o端口A工作于方式2所需控制信号nOBFA输出缓冲存储器满信号。向外部输出，低电平 有效。nACKA应答信号。由外部输入，低电平有效。nSTBA数据选通信号。由外部输入，低电平有效。nIBFA输入缓冲存储器满信号。向外部输出，高电平 有效。nINTR中断请求信号。向本端CPU输入，高电平有效 。2.工作方式-工作方式2o8255A中端口A工作于方式2时，允许端口B 工作于方式0或方式1，完成输入/输出功能 。o8255A芯片的4种端口状态如图8.19所示。图8.198.3.3 8255A并行接口应用举例o可编程并

9、行接口8255A可为86系列微处理机提供3个 独立的并行输入/输出端口。o利用输出端口与数模转换器相连，可控制输出模拟量 的大小。o这个模拟量可以是电压的高低、电流的大小、速度的 快慢、声音的强弱以及温度的升降等。o利用模数转换器又可将它们变换为数字量，通过并行 输入端口送回微机系统中。o这样一种闭环的调节系统在实践中应用非常广泛。闭环调节系统o8086CPU和8255A为主体o结构流程图如图8.20所示o端口A工作在方式0，完成输出功能，用来向数模转 换器输出8位数字信息。o端口B工作在方式1，完成输入功能，用来接收由模 数转换器输入的8位数字信息。o端口C作控制用，PC7用作模数转换器ADC0809的 启动信号，PC2用作输入的STBB信号，PC0用作中 断请求信号INTRB，通过中断控制器8259A可向 CPU发中断请求，这些都要由初始化程序来定义。图8.20端口ADAC0832运算放大器传感器数字量模拟量模拟 电压运算放大器ADC0809 模拟 电压模拟 电压端口B数字量CPU查询或中断输出输入输入/输出过程中断方式o定义中断类型码为40Ho将相应的中断服务程序定位到存储器中，并 将其入口地址的段基址和偏移地址值置入中 断入口地址表中从100H地址开始的四个字 节中o初始化和控制程序如下页所示INTT： MOV DX，8255A控制端口MOV AL，86H OUT DX，AL 初始化8255A MOV AL，05H OUT DX，AL； MOV DX，8259A偶地址端口 MOV AL，13H OUT DX，AL MOV DX，8259A奇地址端口 MOV AL，40H OUT DX，AL 初始化8259A MOV AL，03H OUT DX，AL MOV AL，0FEH OUT DX，AL； POUT： MOV DX，8255A端口A MOV AL，XXH 从端口A输出8位数据 OUT DX，AL； MOV DX，8255A端口C MOV AL，80H OUT DX，AL 启动ADC0809 MOV AL，0 OUT DX，AL；

《微机原理 第8章》由会员kms****20分享，可在线阅读，更多相关《微机原理 第8章》请在金锄头文库上搜索。