微机原理第七章讲义

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1、1,第七章 常用数字接口电路,微型计算机系统原理及应用,主讲人: 沈 虹,燕山大学电气工程学院,Institute of Electrical Engineering,2,7.1 并行通信与串行通信,根据外部接口逻辑与外部设备之间传输的数据形式不同，外设接口可分为: 并行接口 串行接口,3,7.1.1 并行通信,并行接口是利用多条数据线，每次同时并行传输多位数据。例如打印机接口，它有条数据线，每次同时传送一个字符的ASCII码。并行传输的优点是信息传输的时间效率高，缺点是用于连线的成本随距离加长而急剧提高。,接 收 方,发 送 方,0,1,0,0,1,0,0,1,0,1,0,0,1,0,0,1

2、,D0,D7,D1,D2,D3,D4,D5,D6,选通,状态,4,并行方式主要用于近距离通信。 如计算机内的总线结构 特点： 传输速度快，处理简单； 适合近距离传送； 所传送信息无鼓固定格式要求。,5,并行数据传输方式,并行传输以计算机的字长为传输单位（通常是8位、16位或32位），一次传送1个字长的数据 并行传输是微机系统中最基本的信息交换方法 例如：系统板上各部件之间，接口电路板上各部件之间 适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换 例如：微机与并行接口打印机、磁盘驱动器,6,7.1.2 串行通信,串行接口则不同，在单向串行传输时，只需一条数据线，在这条数据线上，一位跟着一

3、位的传输数据。一个字节的数据需经过8个时间单位才能传输完。如果是双向串行接口，数据线也只需两条，每个方向一条。,接 收 方,发 送 方,0 1 0 0 1 0 0 1,8T,7,7.2 可编程定时/计数器8253,7.2.1 8253的引线及结构 7.2.2 8253的工作方式 7.2.3 8253的控制字 7.2.4 8253的应用,8,定时器和计数器,定时控制在微机系统中极为重要 定时器由数字电路中的计数电路构成，通过记录高精度晶振脉冲信号的个数，输出准确的时间间隔 计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性的脉冲信号时，它主要反映脉冲的个数（进而获知外设的某种状态），常又称为计数器,9,定

4、时功能的实现方法,用软件实现延时利用微处理器执行一个延时程序段实现 用硬件实现定时 采用不可编程器件如分频器、单稳电路、简易定时电路； 采用可编程器件采用可编程的定时/计数芯片和软件硬件结合的办法构成灵活的定时电路，可在不同的时间段内采用不同的定时策略。,10,8253定时计数器,3个独立的计数器通道，每个计数通道16位，可进行： 定时对引脚上输入的周期性时钟信号进行计数 计数对引脚上输入的非周期性脉冲信号进行计数 每个计数器有 6 种工作方式 可按二进制或十进制（BCD码）进行计数,11,7.2.1 8253的引线及结构,a.写控制字 b.写计数值 c.读计数值,只能写不能读,16位,12,

5、计数器（通道）内部结构示意图,预置寄存器,GATE,CLK,OUT,减1计数器,输出锁存器,13,计数器工作描述,预置寄存器用于存放计数初值，注意： 可采用二进制或十进制（BCD码） 计数初值为0时，计数值最大（65536/10000） 计数初值为1时，计数值最小（1/1） 减法计数器CLK引脚每收到一个脉冲，减法计数器将减1。注意，预置寄存器中的预置值不会改变。 输出锁存器用于锁定当前的计数值，这样CPU在读取时，该值将不再变化,14,计数器的3个引脚,CLK（时钟）输入，在计数过程中，此引脚上每输入1个时钟信号（下降沿），计数器的计数值将减1 GATE（门控）输入，控制计数器工作： 开启/

6、关闭计数高电平时允许计数通道工作 触发/重触发上升沿产生触发或重触发 OUT（计数器输出）输出，根据设置工作方式的不同， OUT引脚可输出单个或连续的波形信号。一般是在计数过程结束时（计数值归0），OUT引脚信号发生变化。,15,8253的I/O地址（端口选择）,功 能,对计数器0设置计数初值,-CS,-RD,A1,A0,-WR,对计数器1设置计数初值,对计数器2设置计数初值,设置控制字,从计数器0读出计数值,从计数器1读出计数值,从计数器2读出计数值,16,7.2 可编程定时/计数器8253,7.2.1 8253的引线及结构 7.2.2 8253的工作方式 7.2.3 8253的控制字 7.

7、2.4 8253的应用,17,8253的工作方式,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,18,方式0 计数结束中断,GATE,OUT,CLK,0,3,1,2,4,LSB=4,CW=10,-WR,GATE：开关作用,1,2,3,4,5,6,7,CE,CLK : 时钟信号 GATE： 门信号 OUT : 输出信号 CE ： 计数器中的数值,p269,19,方式2 频率发生器,GATE,OUT,CLK,2,2,3,1,3,N=3,CW,-WR,GATE：开关作用,1,2,3,4,5,6,CE,CLK

8、 : 时钟信号 GATE： 门信号 OUT : 输出信号 CE ： 计数器中的数值,p288,1,20,方式3 方波发生器,GATE,OUT,CLK,4,3,1,2,4,N=4,CW,-WR,GATE：开关作用,1,2,3,4,5,6,CE,CLK : 时钟信号 GATE： 门信号 OUT : 输出信号 CE ： 计数器中的数值,p288,3,2,1,21,7.2 可编程定时/计数器8253,7.2.1 8253的引线及结构 7.2.2 8253的工作方式 7.2.3 8253的控制字 7.2.4 8253的应用,22,8253-PIT 的控制字,计数器,读/写格式,数制,工作方式,D7 D6

9、 D5 D4 D3 D2 D1 D0,00 选择计数器0 01 选择计数器1 10 选择计数器2 11 非法选择,00 计数器锁存命令 10 只读/写高8位 01 只读/写低8位 11 先写低后写高,000 方式0 001 方式1 *10 方式2 *11 方式3 100 方式4 101 方式5,0 二进制 1 BCD码,23,7.2 可编程定时/计数器8253,7.2.1 8253的引线及结构 7.2.2 8253的工作方式 7.2.3 8253的控制字 7.2.4 8253的应用,24,7.2.4 8253的应用,与系统的连接 初始化程序设计 写入控制字 置计数初值,25,2. 8253编程

10、,8253加电后的工作方式不确定，必须经初始化编程后，才能正常工作 初始化编程： 先写入控制字 再写入计数初值 工作后，可随时读取计数值： 一般先将计数值锁存在通道内的锁存器中 然后可分两次读取16位的计数值,26,1 写入方式控制字,00 计数器0 01 计数器1 10 计数器2 11 非法,00 计数器锁存命令 01 只读写低字节 10 只读写高字节 11 先读写低字节 后读写高字节,000 方式0 001 方式1 010 方式2 011 方式3 100 方式4 101 方式5,0 二进制 1 十进制（BCD）,控制字写入控制字I/O地址（A1A011）,27,2 写入计数初值,选择二进制

11、时 计数范围：1H10000H 初值写入0时计数最大（65536/10000H） 选择十进制（BCD码）时 计数范围：110000 初值写入0时计数最大（10000）,计数值写入计数器各自的 I/O地址,28,3 读取计数值,对8位数据线，读取16位的计数值，需要分两次进行 由于计数在不断进行，故应将当前计数值先行锁存，然后再读取： 向控制字I/O地址写入锁存命令 从计数器I/O地址读取被锁存的计数值 3 种读取方式： 只读低8位 只读高8位 先低后高,读取计数值时要注意格式和数制,29,例如： 若要用通道0，工作在方式1，按二十进制计数，计数值为5080H。则初始化编程的步骤为： (1) 确

12、定通道控制字： (2) 计数值的低8位为80H。 (3) 计数值的高8位为50H。,通道,30,若端口地址位为F8HFBH，则初始化程序为： MOV AL，33H OUT 0FBH，AL MOV AL，80H OUT 0F8H，AL MOV AL，50H OUT 0F8H，AL,31,任一通道的计数值，CPU可用输入指令读取。CPU读到的是执行输入指令瞬间计数器的现行值。但8253的计数器是16位的，所以要分两次读至CPU，因此，若不设法锁存，则在输入过程中，计数值可能已经变化了。要锁存有两种办法： (1) 利用GATE信号使计数过程暂停。 (2) 向8253输送一个通道控制字，令8253通道

13、中的锁存器锁存。8253的每一个通道都有一个输出锁存器(16位)，平时，它的值随通道计数器的值变化，当向通道写入锁存的控制字时，它把计数器的现行值锁存(计数器中继续计数)。于是CPU读取的就是锁存器中的值。,32,当对计数器重新编程，或CPU读取了计数值后，自动解除锁存状态，它的值又随计数器变化。 若要读取通道1以方式0进行计数的16位二进制数值，其程序为： MOV AL，40H；计数器1的锁存命令 OUT 0FBH，AL；写入至控制字寄存器 IN AL，0F9H；读低8位 MOV CL，AL；存于CL中 IN AL，0F9H；读高8位 MOV CH，AL；存于CH中,33,7.3 可编程并行

14、接口8255,7.3.1 8255的引线及结构,8255是具有多种功能的可编程并行接口电路芯片。 其内部最基本的接口部件是： 三态缓冲器 锁存器 此外，还包括与CPU的联络电路及与外设的联络电路： 状态寄存器 控制寄存器 端口译码电路 控制电路（如读写控制、中断控制）,34,复位信号线 高电平有效。 复位后控制寄存器内容都被清零 所有端口均被置成输入方式。,地址线,35,7.3.1 8255的引线及结构,数据 总线 缓冲器,内部控制线,内部数据线,D0D7,A组 控制,A组 端口C 上部,B组 控制,B组 端口B,B组 端口C 下部,读写 控制 逻辑,PC0PC3 CL口,PB0PB7 B口,

15、PC4PC7 CH口,PA0PA7 A口,-RD -WR A0 A1 -CS RESET,A组 端口A,36,1） 数据端口,端口A：PA0-PA7，8位端口，支持工作方式0、1、2 端口B：PB0-PB7，8位端口，支持工作方式0、1 端口C：PC0-PC7，拆分为两个4位端口，仅支持工作方式0,端口A：PA0-PA7 (A组控制) 常作数据端口使用，功能最强大 端口B：PB0-PB7 (B组控制) 常作数据端口使用 端口C：PC4-PC7 (A组控制)， PC0-PC3 (B组控制) 可作数据、状态或控制端口使用 可拆分成两个4位端口分别输入或输出 每位可独立进行输出控制（位控制） 使用最灵活，较难掌握,37,2）A组和B组控制电路,功能 接受CPU的命令字，决定两组的工作方式 根据命令字对端口C实现按位“复位”和“置位” 分工 A组控制端口A和端口C的上半部（PC7PC4） B组控制端口B和端口C的下半部（PC3PC0）,38,3）读写控制逻辑,A1,A0 -RD和-WR RESET -CS,39,5. 端口寻址,40,4） 数据总线缓冲器,三态双向8位缓冲器 8255A芯片与系统数据总线