《80X86微机原理与接口技术 教学课件 ppt 作者 喻宗泉 第7－9章 第9章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《80X86微机原理与接口技术 教学课件 ppt 作者 喻宗泉 第7－9章 第9章（189页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9章 常用I/0接口芯片,9.1 可编程并行接口芯片8255A 9.2 可编程串行通信接口芯片8251A 9.3 可编程定时/计数器8253/8254 9.4 键盘/显示控制器8279 9.5 DMA控制器8237A 9.6 D/A转换接口 9.7 A/D转换接口,各种I/O接口芯片在使用过程中，都存在一个与CPU之间的连接问题，端通常接地址译码器的输出，以图9-1为例说明。它就有两个端口；如果没有地址线，那么该芯片就只有1个端口。有了端口地址，CPU才能对该I/O接口芯片实施读/写操作。,9.1 可编程并行接口芯片8255A,图9-1 片选与端口地址,任何一个I/O接口芯片位于CPU与I/
2、O设备之间，它们的引脚必然会被分为3部分： (1) 与CPU的连线为地址线、数据线和控制线； (2) 与I/O设备的连线为数据线和控制线； (3) 电源、地和时钟信号等。,图9-2 I/O接口芯片引脚,9.1.1 内部结构和引脚功能 18255A的基本性能 8255A有如下一些基本性能：8255A是一个有3个数据口、1个控制/状态口的8位并行输入输出接口芯片；8255A能为80系列CPU与I/O设备之间提供兼容TTL电平的接口，能接通键盘、打印机、步进电机、显示器、A/D和D/A转换器等等；8255A原则上适用于一切需并行输入输出的I/O设备；8255A设置了方式0、方式1、方式2等3种不同的
3、工作方式，可用于无条件传送、查询传送、中断传送，采用哪种传送方式可用控制字设置；8255A有两个控制字供编制初始化程序使用，使用OUT指令从控制寄存器端口写入，有一个状态字可供查询，使用IN指令从C端口读出；对8255A的4个端口读/写操作实质上就是对8255A所接I/O设备的操作。,28255A的内部结构 8255A的内部结构和引脚如图9-3所示，内部由三部分组成： (1) 4个8位端口，分别为PA、PB、PC和CWR。PA、PB、PC是3个8位数据端口，其中，PA口由一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输出锁存/缓冲器组成；PB口由一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输入/输出锁存/缓冲器
4、组成；PC口由一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存/缓冲器组成。 (2) 工作方式控制电路，控制PA口、PB口、PC口的工作方式。A组有方式0、1、2三种工作方式；B组有方式0、1两种工作方式。 (3) 数据总线缓冲器和读/写逻辑。数据总线缓冲器是一个三态双向8位缓冲器，用作8255A与CPU数据总线的接口。,图9-3 8255A的结构框图和引脚图 (a) 内部结构；(b) 引脚,9.1.2 4个端口和端口地址,表9-1 8255A的端口地址,【例9-1】 电路如图9-4所示，计算端口地址。,图9-4 例9-1图,解 因 ，只有当A15A381911111 1111 1111 1B且A
5、00时 才为0，故端口地址为1111 1111 1111 1A2A10。,9.1.3 2个控制字和1个状态字 1工作方式控制字 该字规定了PA、PB、PC的工作方式，格式为：,【例9-2】 8255A端口地址44H47H，A口工作于方式0，外接键盘；B口工作于方式1，外接显示器，C口上半部作输出控制线用，下半部bit3作输入线用。试编制初始化程序。 解 工作方式控制字为1001 010195H。初始化程序为： MOV AL ， 95H ；将控制字送入AL内 OUT 47H ，AL ；用OUT指令从CWR口写入,2PC口按位置位/复位控制字 该字用于将PC口某一位置“0”或置“1”，格式为:,【
6、例9-3】 通过8255A的PC3位向外输出一个正脉冲信号，设端口地址为300H303H。 解 每送一个控制字，将PC3置位或复位一次，就获得高低电平交替的正脉冲。,38255A的状态字 在8255A工作时，CPU可以通过读PC的内容来了解各端口的工作状态，这时PC的内容称为状态字。工作方式0没有状态字，工作方式1和工作方式2的状态字是不同的。,9.1.4 工作方式0及应用 1工作方式0的特性 工作方式0又叫基本输入/输出方式，其特点如下： (1) 适合于无条件传送和查询传送，无中断功能，不适合于中断传送。 (2) 输入只有缓冲功能无锁存功能，输出可以锁存。 (3) 1片8255A可以分成4个
7、独立的数据端口使用，这4个端口是两个8位端口PA、PB，两个4位端口PC74、PC30。使用时不分组，组合使用可以有2416种不同的组合。,(4) 4个端口的每一个都能用I/O指令读/写数据，注意PC口的高4位是一组，低4位是另一组，不能把4位中的某位作输入而另一两位作输出。如果某位作输入(出)数据用，则4位都作输入(出)数据用。 (5) 端口各引线之间无固定时序关系，由用户按数据传送要求决定I/O操作过程。 (6) 工作方式0无状态字。,2并行打印机接口用例 1) 打印机接口标准Centronics I/O接口芯片8255A外接打印机，是通过打印机接口标准实现的。并行接口的点阵式打印机普遍遵
8、守Centronics并行标准，是国际公认的工业标准8位并行接口，共36芯连线，引脚编号如表9-2所示。,表9-2 并行接口标准Centronics的信号线电源和编号,图9-5 Centronics的工作时序,2) 方案选择,图9-6 工作方式0连接举例,9.1.5 工作方式1及应用 1工作方式1的特点 工作方式1又叫选通输入/输出方式，其特点如下： (1) 适合于查询传送和中断传送，不适合无条件传送。 (2) 输入和输出均有缓冲锁存功能。 (3) PA、PB为数据口，PC有两条线为数据口，另外6条线作控制/状态口。,(4) PC作控制/状态口的6条线是CPU、8255A、I/O设备之间的联络
9、信号线，各联络线之间时序关系固定，数据传输严格遵循时序要求。 (5) 有输入和输出两种不同格式的状态字，两种状态字可以作为程序或中断申请使用，需要使用IN指令从PC口地址读出到AL中。 (6) PA、PB在作输入和输出使用时的引脚分配和时序都不相同，下面分别叙述。,2PA、PB均为输入时的引脚与时序,图9-7 工作方式1时PA、PB作输入,PB端口作输入 PB7PB0：输入8位数据用，与之配套使用的有PC口3条线。,3) 工作方式1输入时的工作时序,图9-8 工作方式1输入时序,表9-3 8255A工作方式1输入时的时序,3PA、PB均为输出时的引脚与时序,图9-9 工作方式1时PA、PB作输
10、出,图9-10 工作方式1输出时序,表9-4 8255A工作方式1输出时的时序,4工作方式1的状态字 工作方式1的状态字有输入操作和输出操作两种不同的格式，如图9-11所示。,图9-11 工作方式1的状态字,MOV DX，PORT_CWR MOV AL ，0000 1001B ；置PC41 OUT DX ，AL,在PA作输入用时要想禁止中断，只需用程序将PC4置成“0”。如果要想使INTEA1，但PA作输出使用，这时就应置PC71，相应程序为：,MOV DX ，PORT_CWR MOV AL ，0000 1111B ；置PC71 OUT DX ，AL,5并行打印机接口用例,图9-12 工作方式
11、1连接举例,9.1.6 工作方式2及应用 1工作方式2的特点 工作方式2仅限于PA端口，又称为双向选通输入/输出方式，它有以下特点：适合于查询传送和中断传送，不适合于无条件传送。,2引脚与时序,图9-13 工作方式2的引脚,图9-14 工作方式2的时序图,3状态字 工作方式2的状态字由8位二进制数组成，高5位用于A组，处于工作方式2；低3位用于B组，处于工作方式1。工作方式2的状态字格式如图9-15所示，图中有输入操作用字和为输出操作用字，只因B组工作方式1的输入/输出操作不同，使得方式2的状态字也有两种格式。,图9-15 方式2的状态字,4并行接口举例 两个微机并行传送100字节的数据，主机
12、8255A工作在方式2(中断方式)；从机8255A工作在方式0(查询方式)。电路设计如图9-16所示。,图9-16 工作方式2连接举例,9.2 可编程串行通信接口芯片8251A,信息交换就是通信。微机与微机之间、微机与外部设备之间都存在如何通信的问题。通信方法有并行和串行两种，如图9-17所示。,图9-17 通信方法 (a) 并行通信；(b) 串行通信,9.2.1 串行通信特征和传输协议 1串行通信特征 按数据传送方向划分，串行通信可划分成单工、半双工和全双工等3种不同的形式，如图9-18所示。,图9-18 通信方式 (a) 单工；(b) 半双工；(c) 全双工,2串行通信协议 1) 异步通信
13、 异步通信中的1帧是一个由4部分组成的字符数据，先有一个起始位“0”表示数据开始；随后是58位二进制数表示数据自身，且低位在前，高位在后；接着是可省略的奇偶校验位1位；最后是一个停止位“1”。图9-19给出了字符数据的11位帧格式和字符Q的10位帧格式，图中所画就是字符Q的波形。,图9-19 异步通信的1帧字符 (a) 11位帧格式；(b) 字符Q的10位帧格式,2) 同步通信 同步通信中的1帧由若干个字符组成。1帧数据格式如图9-20所示。由于数据块传送时每个字符数据无起始和停止标志，1帧可以传送多个数据，因此同步通信的速度高于异步通信，但因需要确定同步字符(使用2个同步字符的称为双同步，使
14、用一个字符的称为单同步)，相应硬件电路也复杂一些。,图9-20 同步通信的1帧数据,3波特率和发送接收时钟 串行通信数据传输速率指每秒传送的二进制数位数(bit/s)，又称为波特率，1波特(Baud)1位/秒(1 bit/s)。例如异步传输速率为每秒100字符，每字符由1个起始位、8位ASCII数据位和一个停止位组成，则传输波特率为 100字符/s10位/每字符1000波特,4传输距离 串行通信的有效距离(波形不发生畸变)与传输速率和传输线电气特性有关。传输距离随传输速率的增大而减小。不同的传输距离，需要不同的传输通道配置。图9-21画出了3种不同距离时的通道配置。,图9-21 传输通道配置
15、(a) 近距离传输；(b) 中距离传输；(c) 远距离传输,5RS-232C串行通信接口标准 RS-232接口标准是美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司于1969年一起开发的通信协议，它适合于传输速率为020 000波特的通信范围，使用电缆传输能连接的最大物理距离为15 m(50英尺)。该标准规定了信号线、连接器的功能以及电气特性。 1) RS-232C接口信号 EIA RS-232C标准规定了数据终端和通信设备之间的接口信号。所谓“发送”和“接收”都是从数据终端设备角度定义的。该标准有25线插件和9线插件两种，如图9-22所示，实用中以9线插件为多。,图9-22 RS-232 C接口
16、 (a) 25线插件；(b) 9线插件,图9-23 信号线连接,2) 电气特性和电平转换电路 EIA RS-232C对电气特性、逻辑电平作了如下规定： 在TXD和RXD数据线上有逻辑“1”(MARK)315 V，逻辑“0”(SPACE)315 V； 在RTS、CTS、DSR、DTR、DCD控制线上有315 V为信号有效(接通、ON状态，正电压)，315 V为信号无效(断开、OFF状态，负电压)，在33 V之间的电压无意义，低于15 V或高于15 V电压也无意义，实际操作中应保证电平在(315) V之间。,图9-24画出了MC1488、MC1489的内部结构和引脚，其中MC1488的2、4、5、9、10、12和13脚接TTL电平输入；3、6、8、11脚接EIA RS-232C输出。MC1489的1、4、10、13脚接EIA输入；3、6、8、11脚接TTL输出。图9-25画出了TTL器件8251与EIA插接件RS-
