七章串并行通信及接口

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1、微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院第七章 串并行通信及接口7.1并行接口的概述7.2 可编程并行接口8255A8255A的0方式及其应用8255A的1方式及其应用8255A的2方式及其应用微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院1 概念 u CPU与外设之间的信息传送都是通过接口电路来进行的。 u 计算机与外部设备、计算机与计算机之间交换信息称之为 计算机通信,计算机通信可分为两大类： 并行通信：8位或16位或32位数据同时传输， 速度快，信息率高，成本高 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 微机系统中最基本的信息交换方法 例如：

2、系统板上各部件之间，接口电路板上各部件之间7.1概述一、并行通信微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院2. 2.并行接口与外设的连接并行接口与外设的连接, , 见图见图7.1 7.1 。 （1 1）输入设备：数据输入线、设备数据准备就绪状）输入设备：数据输入线、设备数据准备就绪状 态线和接口接收数据回答线。态线和接口接收数据回答线。 （2 2）输出设备：数据输出线、接口数据准备就绪状）输出设备：数据输出线、接口数据准备就绪状 态线和外设接收数据回答线。态线和外设接收数据回答线。 （3 3）控制寄存器：接收）控制寄存器：接收CPUCPU发来的控制命令。发来的控制命令。 （4 4）数据输入缓冲器、

3、数据输出缓冲器：进行数据）数据输入缓冲器、数据输出缓冲器：进行数据 的输入、输出。的输入、输出。 （5 5）状态寄存器：提供接口电路工作状态供）状态寄存器：提供接口电路工作状态供CPUCPU查查 询。询。微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院3并行接口的工作原理1. 并行接口输入数据的过程外设将数据送到 “数据输入线”，通过 “输入数 据准备好” 状态线通知并行接口取走，接口将数据锁 存到 “输入缓冲器”，通过 “数据输入回答” 线通 知外设，接口数据缓冲器已满，不要再送数据，接口 在其内 “状态寄存器” 的相应位置 1，便于 CPU 查 询和接口向CPU 发中断请求之用。CPU 从接口将数据

4、取走后，接口将 “数据输入准备 好”、 “数据输入回答” 信号清除，以便外设输入 下一个数据。2. 并行接口输出数据的过程接口 “数据输出缓冲器” 空，“数据输出准备好” 状态线送 1，收到 CPU 发的数据，将之复位清 0，数 据通过 “数据输出” 线送外设，由 “数据输出准备 好” 线通知外设取数据。外设取走数据，将 “数据 输出准备好” 信号线置 1，以便 CPU 输出下一个数 据。微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院1二、 串行通信u 串行通信，串行通信指的是数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。 u 串行接口， 是指采用串行传输方式来传输数据的接口标准。微机系统

5、原理及接口技术安徽工程科技学院2串行通信线路有如下三种方式 单工通信 半双工通信 全双工通信 发送器接收器发送器/ 接收器发送器/ 接收器发送器/ 接收器发送器/ 接收器A站B站微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院通信方式：异步串行/同步串行微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院波特率和发送/接收时钟 1波特率 2发送/接收时钟微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院u 并行通信中，传输速度以每秒传输的字节（B/s）表示 。在串行通信中，传输速率用波特率来表示。u 所谓波特率，是指单位时间内传送二进制数据的位数， 单位为位/秒（b/s）。 u 每秒钟所传输的字符数（字符速率）和波特率是两种概

6、念 1波特率微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院2发送/接收时钟 发送端使用的用于决定数据位宽度的时钟称为 发送时钟。 接收端使用的用于测定每一位输入数据位宽度 的时钟称为接收时钟。 接收/ 发送时钟频率n波特率 （n1，16，32，64）微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院u 异步串行通信通信数据流中，字符间异步，字符内位间同 步。字符间异步：字符与字符间无严格的时间要 求。字符内位间同步：一旦传送开始，收/发双方 以预先约定的传输速率传输字符中的每一 位。异步串行通信基本信息单位：字符。微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院字符格式字符的编码形式及规定 每个串行字符由以下4部分组成：起

7、始位（1位，低电平）；数据位（58位）；奇偶校验位（1位）；停止位（1、1.5或2位，高电平）。 微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院u 同步串行通信 通信数据流中，字符间及字符内部各位间均同 步。 同步串行通信基本信息单位：帧(字符块)。微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院最初是为远程通信连接数据终端设备DTE 与数据通信设备DCE而制定的2、RS-232C标准该标准规定了22条控制信号线，使用DB25连接 ；常用信号线有8根，可使用DB9连接最简单的连接仅需3根连线MODEMTELLANInternetDCEDTERS-232C微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院RS-232C信号定

8、义DB25 引脚号DB9 引脚号功能说明DB25 引脚号DB9 引脚号功能说明1 保护地14(辅信道)发送数据(TxD)23发送数据(TxD)*15 发送信号单元定时( DCE为源)32接收数据(RxD)*16 (辅信道)接收数据(RxD)47请求发送(RTS)*17 接收信号单元定时( DCE为源)58清除发送(CTS)*18 未定义66数据通信设备准备好(DSR)*18 (辅信道)请求发送(RTS)75信号地(公共地)*204数据终端准备好( DTR)*81数据载体检测(DCD)*21 信号质量检测8 (保留供数据通信设备测试)229振铃指示(RI)*10 (保留供数据通信设备测试)23

9、数据信号速率选择( DTE/DCE为源)11 未定义24 发送信号单元定时( DTE为源)12 (辅信道)数据载体检测 (DCD)25 未定义13 (辅信道)清除发送(CTS) 微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院空号（Space）和控制、状态信号的逻辑“0”对应于电 平3V15V传号（Mark）和控制、状态信号的逻辑“1”对应于电 平3V15VRS-232C标准采用负逻辑：因此各终端通信必须经过电平转换可使用专用的电平转换芯片，如MAX232等RS-232RS-232电气标准电气标准微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院采用了平衡差分传输技术，提高了共模抑 制能力，大大减小了地线电位差引起

10、的麻烦3、RS-422/423标准为RS-422标准的改进增强版本，并兼容RS -422标准逻辑电平与传统数字逻辑TTL兼容，且对 物理层没有任何严格要求4、RS-485标准：微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院由Philips公司推出的用于IC之间的一种 二线制全双向同步串行扩展总线串行数据线SDA、串行时钟线SCL5、I2C总线标准微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院对于各种型号的CPU都有与其配套的并行接口芯片。如Intel公司8255A（PPI），Zilog公司Z-80PIO，MC6820（PIO）等，它们的功能虽有差异，但工作原理基本相同。7.2 可编程并行接口8255A一、一、

11、8255A8255A的外部特性和内部结构的外部特性和内部结构1.8255A的基本特性u具有两个8位（A口和B口）和两个4位（C口高/低4位）并 行I/O端口的接口芯片。 u能适应CPU与I/O接口之间的多种数据传送方式的要求。微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院u PC口的使用比较特殊，除作数据口外，当工作在1方式和2方式时，它的大部分引脚被分配作专用联络信号；PC口可以进行按位控制；在CPU读取8255A状态时，PC口又作1，2方式的状态口用，等等。u 可执行功能很强，内容丰富的命令（方式字和控制字）为用户如何根据外界条件（I/O设备需要哪些信号线以及它能提供哪些状态线）来使用8255A构

12、成多种接口电路，组成微机应用系统提供了灵活方便的编程环境。u 8255芯片内部主要由控制寄存器、状态寄存器和数据寄器组成。微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院2.8255A的外部引线与内部结构8255A是一个单+5V电源供电，40个引脚的双列直插式组件，其外部引线如图所示。（1）外部引脚与系统总线的连接信号u 面向数据总线的有：D0D7：双向数据线，用于CPU向8255A发送命令、数据和8255A向CPU回送状态、数据和8255A向CPU回送状态、数据。u 面向地址总线的有：微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院8255A引脚 RD：读信号，低电平有效。WR：写信号，低电平有效。RESET：

13、复位信号，高电平 有效。它清除控制寄存器 并将8255A的A、B、C三 个端口均置为输入方式； 输入寄存器和状态寄存器 被复位，并且屏蔽中断请 求；24条面向外设信号线 呈现高阻悬浮状态。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2040 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21PA4 PA5 PA6 PA7PB6 PB5 PB4 PB3PB7D1 D2 D3 D4D0D5 D6 D7 VCCRESETWRRDCSPA3 PA2 PA1 PA0GND A1 A0 PC7

14、 PC6PC4 PC0 PC1 PC2PC5PB0 PB1 PB2PC38255A微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院与外部设备的连接信号PA0PA7：端口A的输入/输出线。PB0PB7：端口B的输入/输出线。PC0PC7：端口C的输入/输出线。这24根信号线均可用来连接I/O设备和传送信息。其中，A口和B口只作输入/输出的数据口用，尽管有时也利用它们从I/O设备读取一些状态信号，如打印机的“忙”（Busy）状态信号、A/D转换器的“转换结束”（EOC）状态信号，但对A口和B口来说，都是作8255A的数据口读入，而不是作8255A的状态口读入的。微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院C口的作

15、用与8255A的工作方式有关，它除了作数据口 以外，还有其他用途，故C口的使用比较特殊，单独介 绍如下：a.作数据口。b.作状态口。c.作专用（固定）联络（握手）信号线。d.作按位控制用。（2）内部结构8255A的内部结构如图所示。它由以下4个部分组成。微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院A组控制数据总线 缓冲器读/写控制逻辑B组控制A组 A口 （8位）A组 C口高位 （4位）B组 C口低位 （4位）B组 B口 （8位）D0D7CS WR A1 A0RESETRDPA0PA7PC4PC7PC0PC3PB0PB78255A内部框图微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院 数据总线缓冲器。这是一个

16、三态双向8位缓冲器，它是8255A与CPU系统数据总线的接口。 读/写控制逻辑。读/写控制逻辑由读信号RD、写信号WR、选片信号CS以及端口选择信号A1A0等组成。 输入/输出端口A、B、C。8255A包括3个8位输入输出端口（port）。每个端口都有一个数据输入寄存器和一个数据输出寄存器。 A组和B组控制电路。控制A、B和C三个端口的工作方式。微机系统原理及接口技术安徽工程科技学院CS A1A0RDWR读操作内容PC系统实验平台 00001PA口数据总线（ CPU）数据60H200H00101PB口数据总线（ CPU）数据61H201H01001PC口数据总线（ CPU）数据62H202H写操作00010PA口 数据总线（ CPU）数据60H200H00110PB口数据总线（ CPU）数据61H201H01010PC口数据总线（ CPU）数据62H202H01110控制寄存器数据总线控制字63H203H 无