[工学]09第6章 接口技术

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1、1,第6章 接口技术,2,本章主要介绍： 可编程并行接口8255A; 串行通信与异步通信控制器8250； 可编程计数器定时器8253; 系统总线：PCI总线 、USB总线 、IEEE1394总线 、I2C口总线 、PCI Express总线 。 重点是可编程并行接口8255A,串行通信与异步通信控制器8250,可编程计数器定时器8253,系统总线。,3,第6章 接口技术,微机与IO设备的接口按照数据传送方式不同，可以分为,并行接口,串行接口,4,6.1 可编程并行接口8255A,5,并行接口最基本的特点是在多根据数据线上以数据字节（字）为单位与I/O设备或被控对象传送信息。 如: 打印机接口，

2、A/D、D/A转换器接口，IEEE-488接口，开关量接口，控制设备接口等。 在并行接口中，除了少数据场合之外，一般都要求在接口与外设之间设置并行数据线的同时，至少还要设置两根握手（联线）信号线，以便进行互锁异步握手方式（即查询方式）的通信。 在并行接口中，8位或16位是一起行动的，因此，当采用并行接口与外设交换数据时，即使是只用到其中的一位，也是一次输入/输出8位或16位。 并行传送信息，不要求固定的格式，这与串行传送的数据格式的要求不同。,第6章 接口技术,6,第6章 接口技术,并行接口电路有编程接口和不可编程接口之分。在微机系统中广泛应用的可编程序外设接口电路（Programmable

3、Peripheral Interface）简称PPI，型号为8255（改进型为8255A及8255A-5），含3个独立的8位并行输入/输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力。可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向(入/出/双向)。它是一片使用单一+5V电源的40引脚双列直插式大规模集成电路。,7,6.1.1 8255A的内部结构,第6章 接口技术,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。 能适应CPU与I/O接口之间的多种数据传送方式的要求。,8,6.1.1 8255A的内部结构,第6章 接口技术,PC口的使用比较特殊，除作数据口外，当工作在1

4、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。 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。 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。,9,内部结构：8255A的内部结构如图所示。它由以下4个部分组成。,第6章 接口技术,10, 数据总线缓冲器。这是一个三态双向8位缓冲器，它是8255A与CPU系统数据总线的接口。 读/写控制逻

5、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。,第6章 接口技术,11,6.1.2 8255A的引脚和控制,第6章 接口技术,与系统总线的连接信号 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。 面向地址总线的有：,12,图6-2 8255A引脚图,RD：读信号，低电平有

6、效。 WR：写信号，低电平有效。 RESET：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。,第6章 接口技术,13,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

7、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。,第6章 接口技术,14,C口的作用与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。,第6章 接口技术,15,表6-2 8255A通道选择与基本操作表,第6章 接口技术,16,6.1.3 8255A与CPU的连接,8255A与CPU连接时，需要注意CPU的输入输出采用什么方式：是存储器寻址的IO方式，还是通道寻址的IO方式。,第6章 接口技术,17,1.方式命令 作用

8、：指定8255A的工作方式及其方式下3个并行端口（PA、PB、PC） 的功能，是作输入还是作输出。 格式：8位，其中最高位是特征位，一定要写1，其余各位定义如下，应根据用户的设计要求填写1或0。,6.1.4 8255A的工作方式及使用,8255A的编程命令,第6章 接口技术,18,例：要把A口指定为1方式，输入，C口上半部为输出；B组指定为0方式，输出，C口下半部定为输入，则工作方式命令代码是：10110001B或B1H。 若将此命令代码写到8255A的命令寄存器，即实现了对8255A工作方式及端口功能的指定，或者说完成了对8255A的初始化。初始化的程序段为： MOV DX，203H ；82

9、55A命令口地址 MOV AL，0B1H ；初始化命令 OUT DX，AL ；送到命令口,第6章 接口技术,19,2.按位置位/复位命令 作用：指定PC口的某一位（某一个引脚）输出高平或低电平。 格式：8位，其中最高位是特征位，一定要写0，其余各位的定义如下，应根据用户的设计要求填写1或0.,第6章 接口技术,20,例：若要把C口的PC2引脚置成高电平输出，则命令字应该为00000101B或05H。 将该命令的代码写入8255A的命令寄存器，就会使得从PC口的PC2引脚输出高电平，其程序段为： MOV DX，203H ；8255A命令口地址 MOV AL，05H ；使PC2=1的命令字 OUT

10、 DX，AL ；送到命令口 如果要使引脚PC2输出低电位，则程序段为： MOV DX，203H ；8255A命令口地址 MOV AL，04H ；使PC2=0的命令字 OUT DX，AL ；送到命令口,第6章 接口技术,21,利用C口的按位控制特性还可以产生、负脉冲或方波输出，对外设进行控制。 例：利用8255A的PC7产生负脉冲，作打印机接口电路的数据选通信号，其程序段为： MOV DX，203H ；8255A命令口 MOV AL，00001110B ；置PC7=0 OUT DX，AL NOP ；维持低电平 NOP MOV AL，00001111B ；置PC7=1 OUT DX，AL,第6章

11、接口技术,22,3.关于两个命令的讨论 方式命令是对8255A的3个端口的工作方式及功能进行指定，即进行初始化，初始工作要在使用8255A之前做。 按位置位/复位命令只是对PC口的输出进行控制，使用它产不破坏已经建立的3种工作方式，而是对它们实现动态控制的一种支持。它可放在初始化程序以后的任何地方。 两个命令的最高位（D7）都分配作了特征位，之所以要设置特征位，是为了识别两个不同的命令。 按位置位/复位的命令代码只能写入命令口。,第6章 接口技术,23,4.A口和B口另一个使用方法 A口、B口也可以按位输出高低电平，但是，它与前面的按位置位/复位命令有本质的差别，并且实现的方法也不同，。C口按

12、位输出是以送数据到A口、B口来实现的。其具体作法是：若要使某一位置高电平，则先对端口进行读操作，将读入的原输出值，“或”上一个字节，字节中使该位为1，其他位为0，然后再送到同一端口，即可使该位为0，然后再送到同一端口，即可使该位置位。,第6章 接口技术,24,例：若要使PA7位输出高/低电平。 使PA7输出高电平： MOV DX，200H ；PA数据口地址 IN AL，DX ；读入A口原输出内容 MOV AH，AL ；保存原输出内容 OR AL，80H ；使PA7=1 OUT DX，AL ；输出PA7 MOV AL，AH ；恢复原输出内容 OUT DX，AL,第6章 接口技术,25,使PA7输

13、出低电平 MOV DX，200H ； A口地址 IN AL，DX ；读入端口原输出值 MOV AH，AL ；保存原输出值 AND AL，7FH ；使PA7=0 OUT DX，AL ；输出PA7 MOV AL，AH ；恢复原输出内容 OUT DX，AL,第6章 接口技术,26,8255A的工作方式与端口有关，PA口有三种方式（0方式、1方式、2方式），PB口和PC口只有两种方式（0方式、1方式)。,8255A的工作方式,第6章 接口技术,27,8255A的0方式及其应用,一、特点 0方式是一种基本输入/输出工作方式。通常不用联络信号，或不使用固定的联络信号。 基本I/O方式是指查询方式传送，也包

14、括无条件传送。 在0方式下，彼此独立的两个8位和两个4位并行口，都能被指定作为输入或者输出用，共有16种不同的使用状态。,第6章 接口技术,28,在0方式下不设置专用联络信号线，需要联络时，可由用户任意指定C口中的哪 根线完成某种联络功能，这与后面要讨论的在1方式、2方式下设置固定的专用联络信号线不同。 是单向I/O，一次初始化只能指定端口（PA、PB和PC）作输入或输出，不能指定端口同时既作输入又作输出。,第6章 接口技术,29,二、并行打印机接口设计 1.要求 为某应用系统配置一个并行打印机接口，并且通过接口CPU采用查询方式把存放在BUF缓冲区的256个字（ASCII码）送去打印。,第6

15、章 接口技术,30,2.分析 由于打印接口直接面向的对象是打印机接口标准，而不是打印机本身，因此打印机接口要按照接口标准的要求进行设计。 （1）并行打印机接口是一个输出接口，首先查询BUSY。若BUSY1，打印机忙，则等待；若BUSY0，打印机不忙，则送数据。 （2）通过并行接口把数据送DATA0DATA7数据线上。 （3）再送出一个数据选通信号给标准插座的1号引脚，把数据线上的数据打入到打印机的内部缓冲器。 （4）打印机在收到数据后，通过插座的11号引给发出“忙”（BUSY1）信号，表明打印机正在处理输入的数据。,第6章 接口技术,31,3.设计 接口电路的设计包括硬件接口电路和软件驱动程序

16、两部分。 （1）打印机接口电路如图6-6所示。该电路的设计思路是：按照并行打印接口标准对打印机接口信号线的定义，最基本的信号线需要8根数据线（DATA0DATA7）、1根控制线（），1根状态线（BUSY）和1根地线。选用8255A的PA口作数据口输出8位打印数据，工作方式为0方式。,图6-6 8255A并行打印机接口电路框图,第6章 接口技术,32,（2）接口驱动程序。其程序流程图如图6-7所示。,图6-7 8255A并行打印机接口驱动程序流程图,第6章 接口技术,33,一、特点 1方式是一种选通输入/输出方式或叫应答方式，因此，需设置专用的联络信号线或应答信号线，以便对I/O设备和CPU两侧 进行联络。这种方式通常用于查询