微機-同濟上大考研聯(lián)盟chp

1、2022/7/7上海大學1第八章 可編程接口芯片及其應用2022/7/7上海大學28.1 概 述片內端口尋址：多個端口用A0Ai 片選尋址：剩余地址線Ai+1A15通過譯碼器形成片選讀寫邏輯：CPU給A0Ai選片內端口 從端口讀數(shù)據(jù): Ai+1A15選本片 D0D7 DB0DB7 用IN; /RD，M/IO=0給端口寫數(shù)據(jù): D0D7 DB0DB7; 用OUT, /WR ，M/IO=0 I/O外設簡化為其接口的一系列存儲單元(端口)，故接口芯片的引腳及連接可類比內存芯片。一 與CPU的連接2022/7/7上海大學3二 與外設連接接口數(shù)據(jù)線接外設數(shù)據(jù)線控制線RDY、狀態(tài)線/STB組成聯(lián)絡機制,

2、保證接口與外設傳送數(shù)據(jù)正常聯(lián)絡過程：（1）輸入接口：外設給接口送數(shù)據(jù)，接口發(fā)RDY=1給外設，表示接口已準備好收，外設發(fā)/STB=0選通接口，把數(shù)據(jù)送至接口，接口發(fā)RDY=0給外設，表示已有數(shù)據(jù)，暫不送。CPU發(fā)RD=L，讀入該數(shù)據(jù)，然后RDY=H，可以再次接收數(shù)據(jù)；（2）輸出接口：接口發(fā)RDY=1給外設，表示接口已準備好數(shù)據(jù)，通知外設來取，外設接受數(shù)據(jù)后，發(fā)STB=0，表示已接受數(shù)據(jù)，CPU可送新數(shù)據(jù)到接口。2022/7/7上海大學4三 可編程接口高級接口芯片通常多通道、多功能多通道：一個接口芯片可接多個外設。多功能：一個接口芯片可實現(xiàn)多種功能，做不同用處，如作為輸入口/輸出口/雙向口/輸出

3、不同波形等；可編程： CPU給接口的控制端口寫控制信息（控制字） 接通某個開關，選中某通道 / 選擇某種功能2022/7/7上海大學582 可編程接口芯片8255A一 8255A的結構和引腳功能1 有三個輸入輸出口，分成二組：（1） A口：8位，輸入輸出均有鎖存能力，屬A組，3種方式(輸入/出/雙向)（2）B口：8位，輸入輸出均有鎖存能力，屬B組, 2種方式(輸入/出)（3） C口：8位分成兩半，輸出有鎖存能力，輸入無，高4位屬A組，低4位屬B組。 2種方式(輸入/出); 輸出時可按字節(jié)/位操作.2 一個控制寄存器，8位，分成2組，分別控制3個口的工作方式 2022/7/7上海大學63 引 腳

4、 （40條）/RD常接/IOR/WR常接/IOW/CS片選 D0D7雙向數(shù)據(jù)線A1 A0 口地址選擇 0 0 A口 0 1 B口 1 0 C口 1 1 控制寄存器RESET復位輸入，高電平有效，控制寄存器清0，A、B、C口輸入狀態(tài)PA7-PA0：A口外設數(shù)據(jù)線PB7-PB0：B口外設數(shù)據(jù)線PC7-PC0：C口外設數(shù)據(jù)線2022/7/7上海大學7二 8255A的三種工作方式2022/7/7上海大學81 工作方式0（基本輸入輸出方式） A口、B口、C口上、C口下四部分可分別定義為輸入或輸出，可有16種組合；A口、B口、C口功能相同，地位平等；C口作為輸出時還有按位置位與復位功能。 方式0數(shù)據(jù)輸入輸

5、出時序 (IN AL, DX 或 OUT DX，AL)2022/7/7上海大學92 工作方式1（應答式輸入輸出方式）A口和B口可分別定義為輸入或輸出，并用C口部分線作為控制和狀態(tài)線。(1) A、B口均為輸入IBF： 輸入緩沖器滿, 高有效, 通知外設不能向接口輸入數(shù)據(jù)/STB： 輸入選通,低有效, 外設發(fā)給8255, 可以鎖存外設數(shù)據(jù)INTR：給CPU的中斷申請, 通知CPU可從8255讀取有效數(shù)據(jù)INTE：中斷允許信號，可用C口的相應位置位/復位命令設置與清除，高電平開放中斷，低電平禁止中斷2022/7/7上海大學10數(shù)據(jù)輸入工作過程及時序：外設送出數(shù)據(jù)和有效/STB /STB將數(shù)據(jù)打入82

6、55，并使IBF有效 如果INTE有效 在/STB后沿8255發(fā)出INTR給CPU申請中斷處理 CPU響應中斷讀走數(shù)據(jù)，同時/RD使INTR撤消，且使IBF無效。2022/7/7上海大學11(2) A、B口均為輸出/OBF：輸出緩沖器滿, 低有效, 通知外設可從接口取走數(shù)據(jù) /ACK：外設響應, 低有效, 外設發(fā)給8255通知已將數(shù)據(jù)取走 INTR：給CPU的中斷申請, 通知CPU可給8255送下一個數(shù)據(jù)INTE：中斷允許信號，可用C口的相應位置位/復位命令設置與清除，高電平開放中斷，低電平禁止中斷A口用PC3、PC67，B口用PC02，C口剩PC45普通I/O2022/7/7上海大學12數(shù)據(jù)

7、輸出工作過程及時序：8255發(fā)出INTR給CPU申請中斷 CPU響應中斷向端口寫數(shù)據(jù)，同時/WR使INTR無效、/OBF有效 外設收到/OBF，發(fā)出有效/ACK讀走數(shù)據(jù)，并使/OBF無效、 INTR有效，再次申請中斷(3) 方式1下A出B入、A入B出可由（1）（2）組合得到。A、B口：方式1數(shù)據(jù)I/O；C口某些位：控制(O)或狀態(tài)(I)；剩下位：普通I/O2022/7/7上海大學133 工作方式2（雙向輸入輸出方式）只有A口有方式2, 可輸入/出雙向工作, B口只能方式0或1, A口使用C口的PC37作狀態(tài)與控制線, PC02作B口方式1的狀態(tài)、控制線或普通I/OA口有雙向鎖存能力：CPU寫數(shù)

8、據(jù), 數(shù)據(jù)鎖存于A口；外設送數(shù)據(jù), 數(shù)據(jù)鎖存于A口A口數(shù)據(jù)輸入/輸出均可引起中斷 INTE由相應的PCx置/復位控制, 對該位的寫(置/復位)操作只影響內部INTE, 不影響對應的外部引腳；對該位的讀只取外部輸入信號2022/7/7上海大學14三 8255A的方式控制字與狀態(tài)字1 方式控制字，在A1A0為11時寫入2022/7/7上海大學152 C口位操作控制字：在A1A0為11時寫入2022/7/7上海大學163 狀態(tài)字： (A1A0為10) （1）A、B口工作在方式1或2時讀C口，可得A、B口的工作狀態(tài)字，是模式組合中定義的位組合。（2）作用：8255工作在查詢方式而非中斷方式時，前面方式

9、1、2工作過程中，CPU需先讀狀態(tài)字決定是否對端口讀/寫。例：A、B口均為方式1輸入時狀態(tài)字2022/7/7上海大學17四 尋址與連接 （1）8255內部有4個端口地址：A口、B口、C口、控制寄存器，利用/CS、A1、A0尋址，用/RD、/WR決定讀、寫操作 （2）IBM-PC機主板上用了1塊8255，作為鍵盤接口、系統(tǒng)配置開關接口等。 （3）采用部分譯碼：地址可選380H383H(對應A、B、C、控制)2022/7/7上海大學18五 應用舉例1 鍵盤接口外設非編碼鍵盤通常采用矩陣式結構，由I/O接口線組成行列結構，按鍵設在行列交叉點上，如上圖。鍵盤輸入信息處理過程：(1) 令某一行為0，則如

10、果與該行交叉的列上有鍵按下，該列狀態(tài)為低電平；無鍵按下，該列狀態(tài)為高電平(2) 讀入列線狀態(tài)，即可判斷有無鍵按下、按下何鍵(3) 將該鍵代表的信息轉換為內部代碼(ASC碼或鍵號063) 8255 A口方式0，輸出口； B口方式0，輸入口程序： PORTA EQU 0380H PORTB EQU 0381H PORTC EQU 0382H PORTCN EQU 0383H2022/7/7上海大學19 MOV DX，PROTCN；方式字 MOV AL，10000010B；A出B入，均方式0 OUTDX，ALWAITK：MOVDX，PORTA；掃描全0輸出MOVAL，0OUTDX，AL MOVDX，

11、PORTB INAL，DX CMPAL，0FFH JZWAITK；無鍵合上，繼續(xù)等待MOVBL，0；鍵合上，用掃描法查鍵號MOVBH，11111110B；從PA0起掃描MOVCX，8FNDROW：MOVAL，BHMOVDX，PORTAOUTDX，AL2022/7/7上海大學20ROLBH，1MOVDX，PORTBIN AL，DX CMPAL，0FFHJNZFNDCOL；ADDBL，8；本行無鍵合上，掃描下一行，鍵號加8LOOP FNDROWJMPDONEFNDCOL：RORAL，1；本行有鍵合上，判哪一位JNCRIGHT；有鍵合上，鍵號在BL中INCBLJMPFNDCOLRIGHT：。；。DO

12、NE：。2022/7/7上海大學212 LED/開關接口 7段LED：a、b、c、d、e、f、g、DP, 分共陰極(所有陰極共同接地)與共陽極(所有陽極共同接+5V)二種。 不同二極管亮可組合出09的數(shù)字和小數(shù)點。例：8255作為開關輸入、LED輸出的接口, 將4位2進制開關組合信息顯示在7段碼LED（發(fā)光二極管顯示器）上。2022/7/7上海大學22 ORG2000HMOVAL，82H；A出B入方式0方式字10000010BMOVDX，0FFFEH；口地址取FFF8HFFFFH的偶OUTDX，ALRDPORTB：MOVDL，0FAH；讀入B口開關信息INAL，DXANDAL，0FH； 取低四

13、位MOVBX，OFFSET SSEGCODE；LED碼值首址XLAT；查表，AL=（BX+AL）對應碼值MOVDL，0F8H；A口輸出OUTDX，ALMOVAX，56CH；延時，使LED顯示保持DELAY：DECAXJNZDELAYJMPRDPORTBHLT 2022/7/7上海大學23ORG2500HSSEGCODEDB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H DB99H，92H，82H，0F8HDB80H，98H，88H，83H DB0C6H，0A1H，86H，8EH2022/7/7上海大學243 8255控制打印機（方式0）打印機時序：/STROBE：選通信號，將數(shù)據(jù)打入打印機。BUSY：

14、表示打印機忙，不能接受數(shù)據(jù)。/ACK：打印機的應答信號，表示打印機已接收好了一個數(shù)據(jù)，并準備接收下一個數(shù)據(jù)。2022/7/7上海大學25初始化程序：8255A地址范圍0380H0383HINIT55：MOVDX，0383H；A組方式0，輸出MOVAL，10000011B；B組方式0，輸入OUTDX，ALMOVAL，00001101B；PC6置1OUTDX，AL打印數(shù)據(jù)：PRINT：MOVAL，BLAK MOVCL，AL；字節(jié)數(shù)MOVSI，OFFSET DATAGOON：MOVDX，382HPWAIT：INAL，DX；查詢PC1狀態(tài)ANDAL，02H2022/7/7上海大學26JNZPWAIT；

15、BUSY再查詢MOVAL，SIMOVDX，380HOUTDX，AL；數(shù)據(jù)輸出MOVDX，382HMOVAL，0；STROBE低電平OUTDX，ALMOVAL，40H；STROBE高電平OUTDX，ALINCSIDECCLJNZGOONRET2022/7/7上海大學274 8255控制打印機（方式1）（1）A口方式1輸出，用PC7作/OBF，PC6線作/ACK，PC3作INTR，PC6位作INTE。（2）當寫A口后, /OBF有效, 使單穩(wěn)輸出一個負脈沖作為對打印機的選通信號/STROBE, 并將數(shù)據(jù)送到打印機。（3）打印機接收一個字符后，給出/ACK作為對A口/ACK的輸入，一方面使/OBF無

16、效，另一方面在INTE=1的條件下，使INTR有效，引起中斷申請。（4）中斷服務程序又可送出下一個數(shù)據(jù)2022/7/7上海大學288255初始化程序：MOVDX，0383HMOVAL，10100000B；A口方式1，輸出OUTDX，ALMOVAL，00001101B；PC6=1開中OUTDX，AL2022/7/7上海大學2983 可編程定時器/計數(shù)器8253實現(xiàn)與時間有關的計數(shù)、定時功能一 內部模型與外部引腳1 含3個計數(shù)器：計數(shù)器02。2 每個計數(shù)器內含：8位控制寄存器：決定工作方式。16位計數(shù)器寄存器CR：保存初值Count Register。16位輸出鎖存器OL：返回當前計數(shù)器值Outp

17、ut Latch。16位計數(shù)工作單元CE：執(zhí)行減1 計數(shù)Counting Element。2022/7/7上海大學30每個計數(shù)器有三個輸入輸出CLK： 各計數(shù)器外部時鐘(計數(shù)脈沖)輸入端，CE對此脈沖計數(shù)；GATE: 門控, 控制各計數(shù)器工作OUT: 計數(shù)結束輸出, 產生不同工作方式時的輸出波形. 本質計數(shù), 脈沖周期固定則定時.4 片選與地址：a /WR=0寫控制寄存器或寫CR，/RD=0讀OL b 地址分配： /CS A1 A0 選中 四個端口用A1、A0, 0 00計數(shù)器0 其余線做片選 0 01計數(shù)器1 0 10計數(shù)器2 0 11控制寄存器2022/7/7上海大學31二 8253控制字

18、CW寫入控制寄存器以控制各計數(shù)器工作方式BCD計數(shù)初值范圍：0000-9999二進制計數(shù)初值范圍：0000-FFFFH由于各計數(shù)器是減1計數(shù)，故最大初值為00002022/7/7上海大學32CW：控制字00 01 000 0B; LSB：計數(shù)初值的低字節(jié); N不確方式0 (計數(shù)結束中斷方式) (1) 一般情況: 初態(tài)GATE=OUT=1 寫入CW置方式0 OUT=0 寫入初值 下一CLK的下降沿初值從CR到CE 啟動計數(shù)：每一CLK的下降沿CE減1 CE減到0,計數(shù)結束, OUT=1, 可做中斷請求信號。(計數(shù)仍可繼續(xù), 初值0000)三 8253工作方式 - 注意啟動計數(shù)方式和輸出波形 3個

19、減1計數(shù)器必須先裝入初值, 開始計數(shù)后每次從CLK端測到1個脈沖, 計數(shù)值減1, 減到0時本次計數(shù)結束, 輸出OUT波形。2022/7/7上海大學33(2) 正在計數(shù)過程中 GATE=0 暫停計數(shù) 直到GATE=1后繼續(xù)計數(shù) 計數(shù)結束, OUT=1。2022/7/7上海大學34(3) 正在計數(shù)過程中寫入另一初值 停止原計數(shù), 啟動新計數(shù) 新的計數(shù)結束, OUT=1。寫入初值后，初值即在下一CLK的下降沿從CR裝入CE，同時啟動計數(shù), 與GATE無關 - 軟件啟動.減到0, OUT由低變高, OUT脈寬初值n+1, 與GATE有關CLK上升沿檢測GATE，下降沿減1。GATE=1: 允許計數(shù);

20、GATE=0: 禁止計數(shù)2022/7/7上海大學352 方式1 (硬件GATE可重觸發(fā)的可編程單穩(wěn)態(tài)方式)(1) 一般情況: 寫入CW置方式1OUT=1寫入初值到CR GATE上升沿 下一CLK下降沿初值從CR到CE, OUT=0, 并啟動計數(shù) CE減到0，計數(shù)結束, OUT=1。(2) 正在計數(shù)過程中出現(xiàn)新的 GATE上升沿 暫停當前計數(shù) 重置原初值重新計數(shù) (重觸發(fā)) 計數(shù)結束, OUT=1。(3) 正在計數(shù)過程中 寫入另一初值 不影響原計數(shù) 原計數(shù)結束, OUT=1 下一個GATE上升沿啟動新初值計數(shù)。2022/7/7上海大學36方式1置初值后，每一GATE上升沿后下一CLK的下降沿將初

21、值（新、舊）從CR裝入CE，啟動計數(shù)，同時OUT變低 - 硬件啟動 (外部引腳)可由GATE上升沿重觸發(fā)啟動新計數(shù), 計數(shù)初值可重新裝入。每一CLK的下降沿CE減1， CE減到0，OUT=1; OUT輸出一個單穩(wěn)態(tài)負脈沖, 脈寬=計數(shù)初值個CLK寬度方式1可用于看門狗電路，設初值后若程序飛溢失控 (執(zhí)行超過OUT脈寬時間)，則發(fā)OUT=1到 RESET，重新啟動CPU; 否則在程序中定期發(fā)GATE上升沿重新啟動計數(shù)(OUT脈寬程序執(zhí)行時間)。2022/7/7上海大學373 方式2 (頻率發(fā)生器方式) (1) 一般情況: 寫入CW置方式2 OUT=1 寫初值到CR GATE=1條件下或GATE上

22、升沿 下一CLK下降沿初值從CR到CE，啟動計數(shù) CE減到1 OUT=0，下一CLK OUT=1 (單周負脈沖), 本次結束；且初值重新從CR到CE, 循環(huán)進行。 (2) 正在計數(shù)過程中出現(xiàn)GATE=0 停止當前計數(shù)，等待 出現(xiàn)新的 GATE上升沿 重置原初值重新計數(shù)。 (3) 正在計數(shù)過程中 寫入另一初值 不影響原計數(shù) 原計數(shù)結束, OUT=1 裝入新初值，啟動新初值計數(shù)。2022/7/7上海大學38方式2計數(shù)既可軟件啟動(寫初值), 又可硬件啟動(GATE上升沿）一般情況下OUT為周期性信號，計數(shù)結束可自動重新裝入初值 T = 計數(shù)初值n * CLK周期TCLK 頻率 f = fCLK /

23、 n - n分頻頻率發(fā)生器 計數(shù)周期n = 正脈沖寬度n-1 + 負脈沖寬度1GATE=0，停止計數(shù)且強制OUT=1; GATE=1，對CLK減1計數(shù); GATE上升沿重新啟動。2022/7/7上海大學394 方式3 (方波頻率發(fā)生器)同方式2，但OUT產生的是對稱或近似對稱方波脈沖。(1) 初值為偶數(shù)：第一次初值裝入，OUT=1，每個CLK減2，減到0，OUT=0。 第二次初值裝入，每個CLK減2，減到0，OUT=1。循環(huán)進行。(2) 初值為奇數(shù)：第一次初值裝入，OUT=1，先減1，隨后逐次減2，到0，OUT=0。 第二次初值裝入，先減3，隨后逐次減2，到0，OUT=1，循環(huán)進行。2022/

24、7/7上海大學405 方式4 (軟件觸發(fā)選通) 置方式字后，OUT=1 置初值后下一個CLK的下降沿初值從CR到CE，并啟動計數(shù) GATE=0，停止計數(shù)，GATE=1，對CLK減1計數(shù)，減到0，OUT=0，一個CLK后，OUT=1, 本次計數(shù)結束。與方式0相似，初值設置啟動計數(shù)，軟件啟動（觸發(fā)）； 區(qū)別： (1) 開始及計數(shù)期間: 方式0 OUT=0; 方式4 OUT=1 (2) 結束: 方式0 OUT變高; 方式4 OUT 1個負脈沖 (3) 負脈沖寬度: 方式0 n+1個CLK; 方式4 1個CLK2022/7/7上海大學416 方式5 (硬件觸發(fā)選通) 置方式字后，OUT=1 寫入初值

25、GATE上升沿下一CLK的下降沿將初值從CR到CE，并啟動計數(shù) 減到0，OUT變低一個CLK后，OUT又變高, 本次結束 出現(xiàn)新的GATE上升沿，下一個CLK下降沿重新裝入初值到CE，且啟動新的減1計數(shù)。與方式1相似， GATE上升沿啟動計數(shù)，硬件啟動(觸發(fā))； 區(qū)別：(1) 開始及計數(shù)期間: 方式1 OUT=0; 方式5 OUT=1 (2) 結束: 方式1 OUT變高; 方式5 OUT 1個負脈沖 (3) 負脈沖寬度: 方式1 n個CLK; 方式4 1個CLK波形與方式4相似, 只是啟動方式不同2022/7/7上海大學427 GATE功能：2022/7/7上海大學436種工作方式波形比較20

26、22/7/7上海大學44四 8253的初始化1 一般可編程接口芯片在工作前必須進行初始化，完成通道、工作方式、初值、功能的設定。2種初始化方法 a, 逐個對計數(shù)器初始化 b, 先寫所有計數(shù)器的方式字，再對各計數(shù)器裝入計數(shù)值2022/7/7上海大學45給計數(shù)器寫入字初值的方法：對同一地址寫2次，先低后高例：先設置三個計數(shù)器工作方式，再設置初值。 MOVDX，0FF07HMOVAL，36H；00 11 011 0BOUTDX，AL；計數(shù)器0, 方式3, 二進制, 先低后高MOVAL，71H；01 11 000 1BOUTDX，AL；計數(shù)器1, 方式0, BCD, 先低后高MOVAL，0B5H；10

27、 11 010 1BOUTDX，AL；計數(shù)器2, 方式2, BCD, 先低后高MOVDX，0FF04H；計數(shù)器0MOVAL，0A8H；61A8H OUTDX，ALMOVAL，61H2022/7/7上海大學46 OUTDX，ALMOVDX，0FF05H；計數(shù)器1MOVAL，0；200OUTDX，ALMOVAL，02HOUTDX，ALMOVDX，0FF06H；計數(shù)器2MOVAX，0050H；50OUTDX，ALMOVAL，AHOUTDX，ALRET2022/7/7上海大學472 讀計數(shù)器的2種方法a，停止計數(shù)器的工作(GATE禁止或阻斷CLK)，再讀。b, 在計數(shù)器不停止工作時，先發(fā)鎖存命令，再讀

28、(飛讀)。例：設對計數(shù)器1已設定的控制字中RL1RL0 (D5D4) =11 MOVDX，TIM+3； 設計數(shù)器0的地址是TIMMOVAL，01000000B；控制字鎖存計數(shù)器1的計數(shù)值OUTDX，ALMOVDX，TIM+1； 讀，先低再高INAL，DXMOVAH，ALINAL，DXXCHG AL，AH從計數(shù)器讀字計數(shù)值的方法：對同一地址讀2次，先低后高2022/7/7上海大學48例：要求計數(shù)器0輸出2KHz方波, 計數(shù)脈沖輸入為2.5 MHz, BCD計數(shù)，試寫出初始化程序段。8253地址取40H43H。 解：計數(shù)器初值=2.5MHz/2KHz=1250， 故工作于方式3，16位計數(shù)長度 方

29、式控制字是00 11 011 1B=37H五 尋址及連接 PC機主板用1片8253, 連接如圖, 部分譯碼: /CS, A0, A1尋址 /RD, /WR實現(xiàn)讀寫 4個端口地址：040H 05FH中連續(xù)的4個2022/7/7上海大學49程序如下：MOVAL，37HOUT43H，ALMOVAL，50HOUT40H，ALMOVAL，12HOUT40H，ALRET2022/7/7上海大學50六 應用舉例例1 用8253監(jiān)視生產流水線：每通過50個工件，揚聲器響5秒，頻率2000Hz。光敏電阻：受光照電阻降低。計數(shù)器0：循環(huán)計數(shù)，方式2，CLK0輸入工件的計數(shù)脈沖，初值50，BCD碼。方式字00 01

30、 010 1 B=15H計數(shù)器1：方式3，初值2.5MHz/2000Hz=1250，BCD碼。方式字01 11 011 1 B=77H。 GATE1由8255PA0變高5秒發(fā)聲。2022/7/7上海大學51程序：設8253地址4043H，8255的A口地址80H主程序：MOVAL，15HOUT43H，AL ； 計數(shù)器0方式設置MOVAL，50H；初值50OUT40H，AL STILOP：HLTJMPLOP中斷服務程序：MOV AL，01H ；PA0=1產生上升沿OUT80H，ALMOVAL，77H ；計數(shù)器1方式設置OUT43H，AL MOVAL，50H ；初值1250 OUT41H，AL M

31、OVAL，12HOUT41H，ALCALLDL5SMOVAL，0 ；GATE1=0 OUT80H，AL IRET2022/7/7上海大學52例2：三個計數(shù)通道組合應用畫出當K打到+5V時各信號的波形，并寫出初始化程序。2022/7/7上海大學53注意：組合應用時應首先搞清因果鏈：已知：CLK，K上升沿 CLK0, CLK2, GATE1, GATE2 計數(shù)器2工作 OUT2輸出方波 CLK1（GATE1） 計數(shù)器1工作 OUT1負脈沖 GATE0上升沿（CLK0） 計數(shù)器0工作 OUT0周期負脈沖 OUTCLK時鐘2.5MHz，周期T=0.4us計數(shù)器2：方式3，初值2000，CLK2=CLK

32、 OUT2對稱方波，周期T2=2000*T=800us（頻率是1250Hz）計數(shù)器1：方式1，初值500，CLK1=OUT2 OUT1單穩(wěn)態(tài)負脈沖，寬度T1=500*T2=0.4s計數(shù)器0：方式2, 初值1000, CLK0=CLK OUT0周期性負脈沖, 周期T0=1000*T=400us (頻率2500Hz), (1000-1)T高 + 1T低; GATE0在OUT1負脈沖期間為1, 故周期性方波持續(xù)時間為0.4s；其它時間GATE0=0，OUT0輸出高電平。OUT為OUT0反相波形，周期T3=T0，持續(xù)時間0.4s。2022/7/7上海大學542022/7/7上海大學55初始化程序：82

33、53地址是80H83HMOVAL，00 11 010 1B；通道0方式2OUT83H，ALMOVAL，0；通道0初值OUT80H，ALMOVAL，10HOUT80H，ALMOVAL，01 11 001 1B；通道1方式1OUT83H，ALMOVAL，0；通道1初值OUT81H，ALMOVAL，5OUT81H，AL MOVAL，10 11 011 1B；通道2方式32022/7/7上海大學56OUT83H，ALMOVAL，0；通道2初值OUT82H，ALMOVAL，20HOUT82H，AL2022/7/7上海大學578.4 串行接口芯片一 串行通信概述串行通信通信方式：同步通信、異步通信傳送速度

34、-波特率：串行通信時每秒傳送的二進制位數(shù)Baud Rate 單位：位/秒 = 波特2022/7/7上海大學581 同步通信在約定波特率下，收發(fā)雙方所用時鐘頻率完全一致 (同步)數(shù)據(jù)格式: 同步字符 + 數(shù)據(jù) + CRC1 + CRC2 (“循環(huán)冗余檢驗” 的縮寫,Cyclical Redundancy Check) 傳送方向 1幀數(shù)據(jù) = 1個字符特點：傳送數(shù)據(jù)位數(shù)不受限制，速度快（可達500K波特）設備較復雜，成本高。2 異步通信 在約定波特率下，兩端時鐘頻率不需要嚴格同步，允許10%的相對延遲誤差。數(shù)據(jù)格式 (1幀數(shù)據(jù) = 1個字符)： 1位 低位 傳送方向 高位 1位 1位1.5 位2位

35、 不傳送時，通信線路處于邏輯1（MARK）稱空閑位 傳送時：先發(fā)起始位 (邏輯0) 數(shù)據(jù)位 (用ASCII編碼的為7位) 校驗位 (可奇?？膳夹? 也可固定為0或1) 停止位 (邏輯1)2022/7/7上海大學59如后面接著另一個字符，則又要起始位0，否則一直邏輯1（空號位）設傳送速率為120字符秒，10位字符則傳送波特率 = 10*120 =1200位秒 = 1200波特每位傳送時間 = 1S 1200 =0.833 ms波特率最常用有110、300、600、1200、2400、4800、9600等若傳送ASCII字符“A”，用偶校，一個停止位，因“A”的ASCII碼是41H，則2022/7

36、/7上海大學60二 串行傳送中的幾個問題1 傳送方向：單工：一根線, 數(shù)據(jù)只能從A送往B，單方向傳送; 每個傳送站 (設備) 只有單功能 (發(fā)送 / 接收)半雙工：一根線, 數(shù)據(jù)能從A送往B，也能從B送往A，可交替雙向傳送；每個傳送站 (設備) 具有雙功能 (發(fā)送 / 接收)，但在某一時刻只能選一種。全雙工：二根線，數(shù)據(jù)能從A送往B，也能從B到A，兩站能同時雙向傳送；每個站 具有雙功能，可同時實現(xiàn) 。2022/7/7上海大學612 信號的調制與解調計算機發(fā)送的是數(shù)字信號要求傳輸線的頻帶很寬，當通過電話線長距離傳送時會發(fā)生畸變失真。通常先將數(shù)字信號轉變?yōu)槟M信號，在電話線上發(fā)送，再在另一端將模擬

37、信號轉變成數(shù)字信號接收。完成這種轉換的是調制解調器，常稱MODEM（MOdulator-DEModulator）。例：常用的調制方法有調頻，0與1用不同的頻率信號表示；還有調幅與調相。2022/7/7上海大學62三 串行接口 串行通信通過接口器件實現(xiàn)，完成以下功能：（1）設置數(shù)據(jù)傳送格式及有關參數(shù)，如波特率、位數(shù)等。（2）把并行碼 串行碼發(fā)送出去（3）接收串行碼 并行碼保存供CPU讀?。?）監(jiān)視通信接口狀態(tài)，判定錯誤并實現(xiàn)聯(lián)絡同步 典型接口芯片： 8251（同步/異步），8250（異步）四 串行通信總線RS-232C2022/7/7上海大學631 RS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）公布

38、的一種串行數(shù)據(jù)通信接口標準，是使用串行二進制數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終端設備（DCE，也稱數(shù)據(jù)通信設備）之間的接口標準，RC（ mended Standard）表示“推薦標準”，232是序號，C是版本號。 (1)數(shù)據(jù)終端設備 Data Terminal Equipment（DTE）通常指PC機等。 (2)數(shù)據(jù)通信設備 Data Communication Equipment（DCE）通常指MODEM等。2022/7/7上海大學642 RS-232C主要特點傳輸距離遠： 基帶方式30M，電流環(huán)方式1000M。 基帶傳輸：直接傳送未經調制的數(shù)字信號的一種 傳輸方式（不需要MODE

39、M）。多種傳輸速率選擇：50、75、110 . 9600、19200波特率。邏輯電平采用負邏輯無間隔不歸零電平碼（無0電平）： 邏輯0：正電平+3V +15V 邏輯1：負電平-3V -15V 抗干擾能力強，傳送距離遠信號線少：25根線，25芯D型連接器，分為2個信號通道（主通信通道、次通信通道），全雙工通信對于PC機通信常簡化為9芯D型連接器（是RS-232C的一個子集）。2022/7/7上海大學653 主要接口信號定義：(常用9芯結構 2,3,4,5,6,7,8,20,22)2022/7/7上海大學665 采用電流環(huán)回路，抗干擾能力強，傳輸距離遠。4 電平轉換電路：75150或1488將TT

40、L電平轉成RS-232C電平；75154或1489將RS-232C 電平轉成TTL電平。2022/7/7上海大學67五 可編程通信接口8251A（USART）1 8251是INTEL公司生產的通用同步/異步收發(fā)器USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter），既能實現(xiàn)異步通信也能實現(xiàn)同步通信。（1） 8251A的編程模型:28腳芯片 當C/D=1: 讀狀態(tài)字或寫控制字 當C/D=0: 讀接收的或寫發(fā)送的數(shù)據(jù).（2） TxRDY引腳(發(fā)送器準備好)為高的條件: a 輸出寄存器空 b /CTS輸入低(允許傳送數(shù)據(jù)) c

41、TxEN位=1(命令字中允許發(fā)送位)（3） 狀態(tài)字中TxRDY位為1的條件: 只要輸出寄存器為空2022/7/7上海大學682022/7/7上海大學692022/7/7上海大學702 初始化（方式字、命令字與狀態(tài)字）（1）異步方式字格式:復位后對C/D=1時寫入. 波特率因子: 時鐘頻率與數(shù)據(jù)波特率之間的關系2022/7/7上海大學71（2）同步方式字格式: 復位后對C/D=1時寫入.2022/7/7上海大學72（3）命令控制字格式:通信過程中C/D=1時寫入說明: 方式指令和命令指令都是CPU作為控制字寫入，寫入時口地址相同，為不混淆，用順序控制，復位后寫入的控制字為方式指令，以后為命令指令

42、，且復位以前，所有寫入的控制字均為命令指令。2022/7/7上海大學73（4）狀態(tài)寄存器信息格式: C/D=1時讀出TxRDY：發(fā)送緩沖器空，該位置“1”，其它各位含義同引腳。2022/7/7上海大學743 8251的編程（1）可靠復位(總清) 先向C/D=1送三個00H，再在C/D=0送二個00H。然后發(fā)布復位命令：C/D=1送40H（C/D通常與地址線的最低位連接）（2）初始化編程: 復位后對C/D=1的寫(OUT)是初始化命令。用方式控制字設置工作方式隨后:異步方式: a發(fā)布第一個命令字,使RxE,TxEN為允許狀 態(tài)，ER=1。清錯誤標志。 b 即可對C/D=0輸出數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)通信.其

43、間可發(fā)命令字. c 要重新設置方式字,必須發(fā)IR=1的復位命令.2022/7/7上海大學75同步方式:（3）通信過程編程:查詢方式：用C/D=1讀狀態(tài)寄存器； 測試RxRDY位，確定是否輸入已接收了字符； 測試TxRDY位，確定是否要發(fā)送輸出字符。中斷方式：用RxRDY與TxRDY形成中斷請求信號2022/7/7上海大學764 8251作異步通信接口舉例：75150：TTL電平RS-232C電平75154：RS-232C電平TTL電平2022/7/7上海大學7785 模擬接口8.5.1 D/A數(shù)模轉換器 Digital Analog Convertor的基本原理外設：工作于數(shù)字方式-數(shù)字設備：

44、數(shù)字量 工作于模擬方式-模擬設備： 模擬量2022/7/7上海大學78UR為參考電壓，Vo為對應數(shù)字量an an-1a2a1的模擬電壓，I=UR/R，對于n位數(shù)字量，有：采用如下權電阻網絡實現(xiàn)：2022/7/7上海大學79各支路電流開關控制各支路電流流向，由于各支路電流以2i的等比級數(shù)下降，并由各數(shù)碼輸入端的數(shù)字量控制，此電路構成了一種數(shù)模轉換器。 設UR=5V，n=8，當數(shù)字量是全0，Uout=0V，數(shù)字量是全1，Uout=-5*255/256V。分辨率：D/A轉換器一個LSB（Least Significant Bit最低有效位）輸入變化使輸出模擬量變化的程度，常用D/A轉換器的二進制位數(shù)

45、表示。 對n位D/A轉換器，分辨率=參考電壓滿度值2n例：10位DAC，參考電壓滿度值+5V，則 分辨率=5V/210=4.88mv 如12位，分辨率=5V/212=1.22mv 位數(shù)越多，分辨率越高，決定了系統(tǒng)的固有精度。2022/7/7上海大學808.5.2 數(shù)/模轉換器DAC0832及其接口一 引腳及其功能：20腳芯片ILE：輸入寄存器選通命令，Input Latch Enable/WR1：寫輸入寄存器命令。/WR2：寫DAC寄存器命令/XFER：允許輸入寄存器數(shù)據(jù)DAC寄存器，transfer controlVref: 參考輸入電壓 -10V+10V; Vcc: 電源電壓 +5V+15

46、VIout1，Iout2：D/A轉換器差動電流輸出Rfb：反饋電阻.AGND，DGND：模擬與數(shù)字地2022/7/7上海大學81二 工作過程 CPU送D0D7, ILE=1, /CS=/WR1=0 D0 D7 數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器 CPU送 /XFER=/WR2=0 數(shù)據(jù)鎖存到DAC寄存器供DAC轉換器轉換 輸出模擬量IOUT1、IOUT2三 三種工作方式 a 兩級緩沖工作方式： 第一級：/CS=/WR1=0，ILE=1將數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器。 第二級：/WR2=/XFER=0將數(shù)據(jù)鎖存到DAC寄存器。 可實現(xiàn)多通道D/A同步轉換輸出：此時各片第一級將數(shù)據(jù)依次鎖存到輸入寄存器；然后各片第二級同

47、時將數(shù)據(jù)鎖存到DAC寄存器開始轉換輸出模擬量。 b 單緩沖方式：使一個寄存器直通，另一個選通。 c 直通工作方式：全直通。四 電流輸出型，要獲得模擬電壓輸出需外加輸出轉換電路2022/7/7上海大學821 單極性輸出電路 A 反向輸出電路 Uout= -iR B 同向輸出電路 iR=Uout*R1/（R1+R2） Uout=iR*（1+R2/R1）2 雙極性輸出電路 點的電流：Vref/R4= -（U1/R2+Uout/R3） 有Uout= -U1R3/R2+VrefR3/R4） 設R3=R4=2R2： Uout= -（2U1+Vref） 由于U1與Vref極性相反，數(shù)字量全0時，U1=0，U

48、out= -Vref；數(shù)字量全1時，U1= -Vref，Uout=Vref ，實現(xiàn)了雙極性輸出。2022/7/7上海大學83四 數(shù)/模轉換器與微處理器的接口 設地址譯碼為 92H，是兩級緩沖工作方式，下列程序產生鋸齒波：DAOUT：MOVDX，92H MOV AL, 00HLOOP： OUTDX，AL DECAL JMPLOOP RET2022/7/7上海大學848.5.3 A/D模/數(shù)轉換器Analog Digital Convertor A/D變換器結構(逐次逼近型)及工作原理1 結構原理： 逐次變換寄存器控制D/A輸出，接收比較器的反饋。 原理類似天平稱重：n位逐次變換R中D0 Dn-1

49、對應n個等比級數(shù)值砝碼，由高到低逐位試探決定該位的去留；8位試探結束，該R中留下的碼值即為對應輸入模擬量的數(shù)字量2022/7/7上海大學852 量化間隔 (等價于分辨率)：數(shù)字量一個LSB所代表的模擬電壓值。例：8位ADC芯片，最大輸入電壓5.12V,有： 量化間隔=5.12V/256=20mv3 逐次逼近變換過程（上例，設輸入模擬量為3.49V）轉換結果為 10101110B=0AEH，1個LSB代表0.02V,0AEH*0.02V=174*0.02V=3.48V,用0AEH作為輸入模擬量3.49V的數(shù)字表示。2022/7/7上海大學86二 8位A/D變換器芯片ADC08091 引腳及內部結構模擬開關部分：從8路模擬輸入中選擇一路作為Vin IN0IN7: 8路