微機(jī)原理與接口技術(shù)：第19講9.2

1、第十九講,微機(jī)原理與接口技術(shù),9.1 分析和設(shè)計(jì)接口的基本方法 9.2 并行接口 9.2.1 概述 9.2.2 并行輸入輸出過(guò)程 9.2.3 可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用 9.3 串行通信接口 9.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 9.5DMA控制器 9.6 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,第9章 微型計(jì)算機(jī)常用接口技術(shù),9.1 分析和設(shè)計(jì)接口的基本方法 9.2 并行接口 9.3 串行通信接口 9.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 9.4.1 概述 9.4.2 可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片8253及其應(yīng)用 9.5DMA控制器 9.6 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,前講回顧,9.2并行接口,主要內(nèi)容 并行通信與并行接口 并行輸入輸出過(guò)程

2、可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,9.2.1概述,并行通信方式 微機(jī)和外界的通信分并行和串行兩種方式 并行通信是指把一個(gè)字符的n個(gè)數(shù)位用n條線同時(shí)傳輸?shù)臋C(jī)制。 傳輸速度快、效率高、成本高，適用于近距離傳輸,并行接口特點(diǎn) 以并行方式和外設(shè)交換數(shù)據(jù)。 不改變數(shù)據(jù)的傳送方式，所以傳送信息時(shí)不要求有固定的格式。 實(shí)現(xiàn)CPU和外設(shè)之間速度、電平的匹配，以及起到I/O數(shù)據(jù)的緩沖作用。 在并行接口和外設(shè)之間設(shè)置 并行的數(shù)據(jù)線 握手聯(lián)絡(luò)線（Handshake,9.2.1概述,可編程并行接口基本功能 有多個(gè)具有鎖存器或緩沖器的數(shù)據(jù)端口。 端口有控制傳送的握手聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 具有采用中斷方式和CPU交換數(shù)據(jù)的能力。

3、 可編程并行接口的種類(lèi) 獨(dú)立的可編程并行接口芯片 直接集成在微控制器中的可編程并行接口,9.2.1概述,9.2.2 并行輸入輸出過(guò)程,無(wú)握手聯(lián)絡(luò)并行輸入輸出 并行接口和外設(shè)之間只有并行的數(shù)據(jù)線。 并行輸入接口必須有三態(tài)門(mén)。 并行輸出接口必須有鎖存器。 當(dāng)CPU需要和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，只要直接對(duì)端口執(zhí)行讀寫(xiě)操作指令,9.2.2并行輸入輸出過(guò)程,單線握手聯(lián)絡(luò)并行輸入輸出 為了保證并行接口和外設(shè)之間及時(shí)、可靠地傳送數(shù)據(jù)，作為兩者中發(fā)送數(shù)據(jù)的一方，還需要提供一個(gè)“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”或“數(shù)據(jù)有效”的聯(lián)絡(luò)信息，它用來(lái)通知接收方可以接收數(shù)據(jù)了,9.2.2并行輸入輸出過(guò)程,單線握手聯(lián)絡(luò)并行輸入輸出 并行輸出數(shù)據(jù)傳

4、送過(guò)程,9.2.2并行輸入輸出過(guò)程,單線握手聯(lián)絡(luò)并行輸入輸出 并行輸入數(shù)據(jù)傳送過(guò)程,9.2.2并行輸入輸出過(guò)程,二線握手聯(lián)絡(luò)并行輸入輸出 要求接收方接收到數(shù)據(jù)后，能發(fā)送“數(shù)據(jù)已收到”的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信息，實(shí)現(xiàn)二線握手聯(lián)絡(luò)。 二線握手聯(lián)絡(luò)才是真正的握手聯(lián)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)并行接口和外設(shè)間的對(duì)話，保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性,9.2.2并行輸入輸出過(guò)程,二線握手聯(lián)絡(luò)并行輸入輸出 并行輸出數(shù)據(jù)傳送過(guò)程,9.2.2并行輸入輸出過(guò)程,二線握手聯(lián)絡(luò)并行輸入輸出 并行輸入數(shù)據(jù)傳送過(guò)程,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的基本性能 可編程通用并行輸入/輸出接口電路 通用性強(qiáng)，使用靈活，通過(guò)它CPU可直接與外設(shè)

5、相連。 具有三個(gè)相互獨(dú)立的輸入/輸出端口 A端口、B端口、C端口 三個(gè)端口可聯(lián)合使用，構(gòu)成具有握手聯(lián)絡(luò)信號(hào)的并行接口。 端口有多種工作方式可供選擇 A口有三種工作方式：方式0、1、2 B口有二種工作方式：方式0、1 C口有一種工作方式：方式0,8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu),9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 三個(gè)數(shù)據(jù)端口：A口、B口、C口 每個(gè)端口都是8位的，可以選擇為輸入/輸出口 A口：8位輸出鎖存/緩沖、輸入鎖存/緩沖 B口：8位輸出鎖存/緩沖、輸入鎖存/緩沖 C口：8位輸出鎖存/緩沖、輸入緩沖（可分為兩個(gè)4位端口分別使用） A組、B組控制電路 A組：控制A口和C口上半

6、部分（PC4PC7） B組：控制B口和C口下半部分（PC0PC3,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)總線緩沖器：是一個(gè)8位的雙向三態(tài)緩沖器，是8255與CPU數(shù)據(jù)總線的接口。8255的控制字、狀態(tài)字和輸入輸出數(shù)據(jù)都是通過(guò)它來(lái)傳送的。 讀/寫(xiě)控制邏輯：它接收片選信號(hào)、系統(tǒng)控制信號(hào)以及端口地址選擇信號(hào)A0和A1，用來(lái)控制8255數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)字的傳送,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的引腳,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的引腳 和外設(shè)連接的引腳 PA0PA7：A口數(shù)據(jù)線 PB0PB7：B口數(shù)據(jù)線 PC0PC7：C

7、口數(shù)據(jù)線，也可作為和外設(shè)的聯(lián)絡(luò)線 和CPU連接的引腳 D7D0 、A0、A1 、RESET 、 、 、 RESET：輸入、高電平有效。當(dāng)它有效時(shí)，內(nèi)部所有寄存器清0，三個(gè)數(shù)據(jù)端口均被設(shè)置為輸入方式,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的端口選擇操作,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,本節(jié)小結(jié),9.1 分析和設(shè)計(jì)接口的基本方法 9.2 并行接口 9.2.1 概述 9.2.2 并行輸入輸出過(guò)程 9.2.3 可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用 9.3 串行通信接口 9.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 9.5DMA控制器 9.6 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器,8255的控制字 兩個(gè)控制字 工

8、作方式控制字 設(shè)定工作方式、選擇輸入/輸出 C口的輸入/輸出可分為兩個(gè)4位口分別設(shè)置 寫(xiě)入控制口（ A1=1 、 A0=1 ），特征位D7=1 C口置位/復(fù)位控制字 控制C口的相應(yīng)位置位（輸出1）或復(fù)位（輸出0） 寫(xiě)入控制口（ A1=1 、 A0=1 ），特征位D7=0,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,注意：上述兩個(gè)控制字均寫(xiě)入控制端口,8255的控制字 工作方式控制字的格式,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的控制字 C口置位/復(fù)位控制字的格式,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 A口：可在三種方式下工作 方式0、方式1、方式2

9、 B口：可在兩種方式下工作 方式0、方式1 C口：可在一種方式下工作 方式0 A口、B口和C口工作方式是由寫(xiě)入控制寄存器的工作方式控制字決定的。 A口和B口的工作方式的設(shè)置是相互獨(dú)立的,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式0：基本的輸入/輸出方式 特點(diǎn)： 不使用固定的聯(lián)絡(luò)信號(hào) 兩個(gè)8位端口，兩個(gè)4位端口 端口可作為輸入/輸出，各端口的輸入/輸出可以有16種不同的組合。 輸出鎖存、輸入不鎖存 輸入/輸出時(shí)序 P219 圖9-2-9 P220 圖9-2-10,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式0：基本的輸入/輸出方式 使用在：

10、無(wú)條件傳送方式 可實(shí)現(xiàn)三路數(shù)據(jù)傳送（8位） 查詢(xún)傳送方式 沒(méi)有固定聯(lián)絡(luò)信號(hào)，可任意選擇A口、B口、C口作為查詢(xún)的狀態(tài)口。 一般將A口、B口作為數(shù)據(jù)端口，而C口分成兩個(gè)4位口，來(lái)為A口、B口的數(shù)據(jù)傳輸提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)。其中一個(gè)4位口作為輸入口，可以任意指定其中某位作為輸入外設(shè)的狀態(tài)信號(hào)；而另一個(gè)4位口作為輸出口，也可以任意指定其中某位用來(lái)輸出發(fā)給外設(shè)的控制信號(hào),9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 特點(diǎn)： 使用固定的聯(lián)絡(luò)信號(hào)（輸入聯(lián)絡(luò)信號(hào)必用）。 可以使用中斷。 A、B口可工作在方式1，C口某些位被規(guī)定為聯(lián)絡(luò)信號(hào)，而沒(méi)有規(guī)定的位可以工作在方式

11、0，可選擇輸入/輸出。 A、B口分別設(shè)置輸入/輸出，輸入/輸出均帶鎖存,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 方式1輸入時(shí)規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號(hào),9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 方式1輸入時(shí)規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號(hào) （Strobe）：選通輸入信號(hào)，低電平有效。該信號(hào)由外設(shè)產(chǎn)生 ，輸出到8255。當(dāng)它有效時(shí)，會(huì)將外設(shè)送來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)鎖存到A口或B口的輸入鎖存器中。 IBF（Input Buffer Full）：輸入緩沖器滿(mǎn)，高電平有效。該信號(hào)作為應(yīng)答信號(hào)，是8255輸出到外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。當(dāng)它有效

12、時(shí)，表示數(shù)據(jù)已到達(dá)8255數(shù)據(jù)端口的輸入鎖存器，但CPU還未取走，通知外設(shè)暫停送數(shù)據(jù),9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 方式1輸入時(shí)規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號(hào) INTR（Interrupt Request）：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效，用于8255向CPU提出中斷申請(qǐng) 。 INTE（Interrupt Enable）：中斷允許信號(hào)。只有當(dāng)INTE=1時(shí)，8255才有可能向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。 PC4和PC2的置位/復(fù)位操作分別用于控制A口的INTEA和B口的INTEB。 注意：在方式1輸入時(shí)，對(duì)PC4和PC2的置位/復(fù)位操作僅僅是8255的內(nèi)

13、部操作，不會(huì)影響到PC4和PC2引腳的邏輯狀態(tài)；同樣反過(guò)來(lái)說(shuō)， PC4和PC2 的具體數(shù)值也不會(huì)影響A口的INTEA和B口的INTEB,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 方式1輸入的時(shí)序（輸入過(guò)程） 每個(gè)信號(hào)的發(fā)出者和承受者 弄清各信號(hào)之間的因果關(guān)系,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 方式1輸出時(shí)規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號(hào),9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 方式1輸出時(shí)規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號(hào) （Output Buffer Full

14、）：輸出緩沖器滿(mǎn)信號(hào)，低電平有效。該信號(hào)由8255送給外設(shè)。當(dāng)它有效時(shí)，通知外設(shè)可以從A口或B口取走CPU寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。 （Acknowledge）：響應(yīng)信號(hào)，低電平有效。該信號(hào)作為應(yīng)答信號(hào)，是由外設(shè)送給8255。當(dāng)它有效時(shí)，表示外設(shè)已經(jīng)從8255的A口或B口取走了數(shù)據(jù),9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 方式1輸出時(shí)規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號(hào) INTR（Interrupt Request）：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效，用于8255向CPU提出中斷申請(qǐng) INTE（Interrupt Enable）：中斷允許信號(hào)。只有當(dāng)INTE=1時(shí)，8255才有可能

15、向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。 PC6和PC2的置位/復(fù)位操作分別用于控制A口的INTEA和B口的INTEB。 注意：在方式1輸入時(shí)，對(duì)PC6和PC2的置位/復(fù)位操作僅僅是8255的內(nèi)部操作，不會(huì)影響到PC6和PC2引腳的邏輯狀態(tài) ；同樣反過(guò)來(lái)說(shuō)， PC6和PC2 的具體數(shù)值也不會(huì)影響A口的INTEA和B口的INTEB,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 方式1輸出的時(shí)序（輸出過(guò)程） 每個(gè)信號(hào)的發(fā)出者和承受者 弄清各信號(hào)之間的因果關(guān)系,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 使用在： 中斷傳送方式 使相應(yīng)的INTE=1，允許中斷

16、。 INTR信號(hào)一般不直接與CPU連接，而是接到中斷控制管理器8259的IR端 。 查詢(xún)傳送方式 讀入C口的狀態(tài)字（P223 表9-2-2） 輸入時(shí)可查詢(xún)IBF（若=1則表示緩沖器滿(mǎn)，CPU可讀入數(shù)據(jù)） 輸出時(shí)可查詢(xún) （若=1則表示緩沖區(qū)空，CPU可輸出新的數(shù)據(jù),9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,9.2.3可編程并行接口芯片8255,8255的工作方式 方式1：選通的輸入/輸出方式 使用在： 注意：使用方式1時(shí)，不管采用何種傳送方式，外設(shè)一定要提供輸入聯(lián)絡(luò)信號(hào)。 輸入設(shè)備：提供 輸出設(shè)備：提供,8255的工作方式 方式2：雙向傳輸方式 特點(diǎn)： 只適用于A口，且C口提供固定的聯(lián)絡(luò)信號(hào)

17、 當(dāng)A口工作在方式2、B口可工作在方式0或1 C口沒(méi)有被指定為聯(lián)絡(luò)信號(hào)的其他位可以工作在方式0，可選擇輸入/輸出,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式2：雙向傳輸方式 方式2規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號(hào),9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式2：雙向傳輸方式 方式2的時(shí)序（輸出過(guò)程） 相當(dāng)于方式1輸入時(shí)序和輸出時(shí)序的組合 輸入過(guò)程和輸出過(guò)程的順序及次序是任意的,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,8255的工作方式 方式2：雙向傳輸方式 使用在： 中斷傳送方式 查詢(xún)傳送方式 讀入C口的狀態(tài)字（P224 表9-2-3） 適用的外設(shè)：具

18、體輸入和輸出功能，且不是同時(shí)進(jìn)行的,9.2.3可編程并行接口芯片8255及其應(yīng)用,方式一）采用C口輸出控制： CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE IOCONPT EQU 0FF2BH IOCPT EQU 0FF2AH START:MOV AL,80H MOV DX,IOCONPT OUT DX,AL IOLED1: MOV DX,IOCPT IODE2: MOV AL,01H OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00H OUT DX,AL CALL DELAY JMP IODE2 DELAY:MOV CX,0FFFFH DELY:LOOP DELY RE

19、T CODE ENDS END START,例A：電路如下圖所示，已知8255的地址為 0FF28H0FF2BH，試編程控制兩個(gè)小燈 交替閃爍,方式二）采用C口置位/復(fù)位輸出控制： CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE IOCONPT EQU 0FF2BH START: MOV AL,80H MOV DX,IOCONPT OUT DX,AL IODE1: MOV AL,01H OUT DX,AL CALL DELAY MOV AL,00H OUT DX,AL CALL DELAY JMP IODE1 DELAY: MOV CX,0FFFFH DELY: LOOP DELY R

20、ET CODE ENDS END START,注意：若要對(duì)C口進(jìn)行置位/復(fù)位控制字設(shè)置，必須先設(shè)置C口的工作方式控制字，然后才能進(jìn)行置位/復(fù)位控制字的設(shè)置;對(duì)于本題，對(duì)應(yīng)C口（即PC0口）的工作方式只能先設(shè)置為輸出，然后通過(guò)置位/復(fù)位控制字再分別按控制要求設(shè)置才行,例A：電路如下圖所示，已知8255的地址為 0FF28H0FF2BH，試編程控制繼電器動(dòng) 作而帶動(dòng)兩個(gè)小燈交替閃爍,例B：電路如下圖所示，已知8255的地址為0FF28H0FF2BH，若要求A口和B口均工作于方式1的輸入方式，A口允許中斷，B口不允許中斷，試編程完成上述要求同時(shí)控制繼電器動(dòng)作而使兩個(gè)小燈交替閃爍,方式一）采用C口輸出控制： CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE IOCONPT EQU 0FF2BH IOCPTEQU 0FF2AH START:MOV AL,0B6H MOV DX,IOCONPT OUT DX,AL MOV AL, 09H;允許A口中斷OUT DX,AL MOV AL,04H；不允許B口中斷 OUT DX,AL IOLED1: MOV DX,IOCPT,IODE2: MOV AL,