《微型计算机原理及应用技术 教学课件 ppt 作者 朱金钧 第八章 接口技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机原理及应用技术 教学课件 ppt 作者 朱金钧 第八章 接口技术（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8.1 概述 8.1.1 接口的功能 8.1.2 接口与系统的连接 8.2 并行通行和并行接口芯片 8.2.1 并行通信 8.2.2 8255A可编程并行接口芯片 8.3 串行通信和串行接口芯片 8.3.1 串行通信的基本概念 8.3.2 8251A可编程串行通信接口,8.4 计数器/定时器接口电路 8.4.1 可编程计数器/定时器的工作原理 8.4.2 8253可编程计数器/定时器 8.5模拟通行道接口 8.5.1 概述 8.5.2 数/模（D/A）转换器 8.5.3 模/数（A/D）转换器,接 口 技 术,第 八 章,811 接口的功能,概述,接口的功能,信息的输入与输出,信息的转换功能,
2、联络和中断管理功能,可编程功能,错误检测功能,81,地址译码和I/O设备的选择,接口与系统的连接,总线收发 器和相应 逻辑电路,联络 信号,地址 译码器,菊花链 逻 辑,输入/ 输出 设备,地址总线,控制总线,数据总线,数据/状态/控制,控制,读/写,使能,存储器和I/O选择,片选,寄存器选择,状态 寄存器 控制 寄存器,数据输 入寄存 器和数 据输出 寄存器,控制线,数据线,DMA控制器,中断请求,中断回答信号,图8-1 典型I/O接口与系统总线连接逻辑图,812,接口,与系统总线相连,与I/O设备相连,实现与CPU的启动、选中接口等控制信号的配合，提供传输数据信 息的I/O端口。,随接口类
3、型的不同而异，其电路结构与设备传输数据的要求以及数据格式紧 密相关。,812,接口与系统的连接,821 并行通信,并行通信和并行接口芯片,并行接口内部设置有一个控制寄存器，用来寄存CPU写出的控制命令。另有一个状态寄存器提供各种状态位供CPU查询。,所谓并行通信就是把一个字符的全部n个数据位用n条线同时进行传输。与串行通信相比，它具有传输速度快、信息率高等优点。,82,图8-2 并行接口连接外设示意图,821,并行通信,8255A可编程并行接口芯片,1. 8255A的内部逻辑结构,(1) 外设接口部分（数据端口A、B、C）,1) 端口A。端口A内部包含一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输出锁
4、存/缓冲器。,2) 端口B。端口B内部包含一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存/缓冲器。,3) 端口C。端口C内部包含一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存/缓冲器。通过向芯片写入方式选择控制字，端口C可以被分成两个4位端口。,822,(2),这两组控制电路，根据芯片内部的控制寄存器内容（存放着CPU输出的方式选择控制字）和“读/写控制逻辑”发出的读/写命令，控制两组端口的工作方式和读/写操作。,A组控制电路控制端口A、端口C高4位（PC7PC4）。,B组控制电路控制端口B、端口C低4位（PC3PC0）。,内部逻辑,（A组和B组控制电路）,(3),1) 读/写控制逻辑电路,地址线
5、A1和A0、CS（片选）、RD（读控制）、WR（写控制）、RESET（复位）信号的组合，用来控制8255A进行数据信息、状态信息和控制信息的传输。,2) 数据总线缓冲器,它是一个8位的双向三态数据缓冲器，它是8255A与CPU数据总线的接口，所有数据的输入/输出，以及CPU用输出指令向8255A发出的控制字和用输入指令向8255A发出的控制字和用输入指令从8255A读入的外设状态信息，都是通过这个缓冲器传送的。,CPU接口部分,8255A的引脚及功能,8255A 的引脚,与外设相连的引脚,与CPU相连的引脚,PA7PA0,PB7PB0,PC7PC0,数据线引脚,控制线引脚,2.,8255A的控
6、制字,(1) 方式选择控制字,1） 8255A有三种工作方式,方式0基本的输入/输出方式方式1选通的输入/输出方式方式2双向传输方式,2） 端口A可以工作于三种工作方式中任何一种，端口B只能工作于方式0或者方式1，端口C既可以分为两个4位端口，作一般的输入/输出端口使用，更经常的是用于配合端口A和B工作，为它们提供控制信号和状态信号。,3） 由内部逻辑（A组和B组控制电路）可以将三个数据端口划分为两组，分别为A组（端口A和端口C高4位PC7PC4）和 B组（端口B和端口C低4位PC3PC0）。,3.,(2),端口C经常用于配合端口A和B工作，为它们提供控制信号和状态信号，因此端口C的各个位经常
7、作为控制位或状态位来使用，为了方便用户单独设置某一个控制位或状态位， 8255A提供了端口C置位/复位控制字。,端口C置位/复位控制字,(1) 方式0基本输入/输出方式,8255A的工作方式,两个8位端口A、B及两个4位端口（端口C的高4位、低4位）中的任一端口，均可以作为输入端口或输出端口，且各端口均是独立的。,四个端口的输入或输出，可以有16种不同的组合，故可以适用于多种用途。,各端口输入时无锁存，输出时有锁存。,特点,4.,(2),两个8位数据输入/输出端口（均带锁存功能）A和B，在端口C 的配合下工作。,端口C中有3位用于端口A的输入/输出控制，另有三位用于端口B的输入/输出控制，并且
8、均提供中断逻辑。,若只有一个数据端口工作在方式1，那么另一个数据端口及端口C余下的五位可工作于方式0；若两个数据端口都工作于方式1，那么端口C余下的两位仍可由程序指定作为输入或输出位，也可进行置位/复位操作。,特点,方式1,选通的输入/输出方式,8255A应用举例,【例8-2】 某接口设计采用一片8255A实现。其端口A连接并行打印机,端口B连接纸带读入机, 8255A工作于方式0，以查询方式传送数据。,本例使用端口C传送控制和状态信息。各控制信号的意义为：, DATA STROBE 数据选通信号。打印机要有一个宽度为05s的脉冲，作为数据选通信号。由PC4位输出。 BUSY当其有效时为高电平
9、，此时表示打印机“忙”，不能接收新的输出数据。这是打印机的状态信号。由PC2位读入。 DRIVE RIGHT此信号驱动纸带前进一步，并读一个字符。它是8255A给外设的启动信号。由PC5位输出。 DATA READY纸带读入器的状态信号。其为高电平表示纸带读入器已将数据准备好。由PC3位读入。,5.,8255A在键盘和数码管显示接口中的应用,键盘扫描的硬件采用矩阵式结构。 倘若键盘具有mn个键，那么键盘矩阵应有m行n列，其中m行由一个输出端口控制，n列由一个输入端口控制。当某一行输出为低电平时，如果某一列上有键按下，则该列的输入也为低电平，这个低电平通过列输入端口读入CPU。通过识别行和列线上
10、的电平状态，即可以识别键是否闭合，即键是否按下。,(1) 键盘接口,6.,(2),1) 七字段LED显示器,LED的主要部分为七段发光二极管，如图7-20a所示。七个字段分别称为a、b、c、d、e、f、g段，通常还有一个小数点段DP。通过七段的亮与灭的组合，可以显示09和AF等字符，从而实现十六进制数的显示。,2) 利用8255A实现LED显示接口,8255A的端口A用来输出显示字符的七段LED代码，故端口A为段控端口。255A的端口B用来控制LED的显示位，即位控端口。,LED显示接口,8.3.1 串行通信的基本概念,串行通信和串行接口芯片,1. 全双工方式与半双工方式,两个串行接口之间分别
11、用两根独立的传输线发送和接收信号，使发送和接收数据可同时进行。,全双工方式,在半双工方式中，输入过程和输出过程使用同一根传输线，因此，半双工方式在某一时刻只能进行发送数据或者接收数据。,半双工方式,2. 同步通信和异步通信,一般将若干字符组成一个信息组，字符一个接着一个传输，但是，在每组信息（通常称之为信息帧）开始要加上1至2个同步字符，在传输线上没有字符传输时，要发送专用的“空闲”字符或同步字符，其原因是同步传输字符必须连续传输，不允许有间隙。,同步通信,8.3,是指通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的通信方式。,异步通信必须遵循的两项规定为：
12、,每个字符传送时，必须前面加一位起始位，后面加上1、1.5或2位停止位。例如ASCII码传送时，这一帧应该是，前面一个起始位，接着七位ASCII编码，之后是一位奇偶校验位，最后是一位停止位，共10位为一帧。,(1) 字符的格式,(2) 波特率（Baud Rate）,波特率就是传送数据位的速率，用位/秒（bit/s）表示。例如，数据传送的速率为120字符/秒，每帧包括10个数据位，则传送波特率为： 10120=1200bit/s=1200Bd,异步通信,信号的调制与解调,为了保证信号传送的正确性，故在长距离通信中，采用调制/解调器来改善信号的品质。 调制器(Modulator)把数字信号转换为模
13、拟信号，经过传输线送到目的地后，再用解调器（Demodulator）检测此模拟信号，并把它转换成数字信号， 在实际应用中，通常把调制器和解调器做在一起，构成调制/解调器。,3.,RS-232-C接口, RS-232-C是EIA（Electronics Industring Association）推荐的国际通用的一种串行通信接口标准。实际上，它是一个25芯或者9芯的D型连接器。,由于它的每个引脚都有标准规定，必须连接规定的信号，所以对任何具备RS-232-C接口的设备，都可以不需要附加任何硬件而与计算机相连。, RS-232-C除了对信号引脚的定义作了规定外，对信号电平标准也作了规定。,4.,
14、1. 8255A的基本性能,8251A可编程串行通信接口,(1)外设接口部分（数据端口A、B、C）(1) 可工作于同步方式或异步方式。 (2) 同步方式下，每个字符可为58位，可内同步或外同步，能自动插入同步字符。 (3) 异步方式下，每个字符可为58位，时钟速率为传输波特率的1、16倍或64倍。,8.3.2,(4) 自动产生中止字符，自动检测和处理中止字符；可产生1、1.5个或2个停止位；可检测假启动位。 (5) 同步方式下，波特率为064Kb/s；异步方式下，波特率为0192Kb/s。 (6) 全双工方式；双缓冲的发送器和接收器。 (7) 具有自动错误检测功能，可检测奇偶错、数据丢失和 帧
15、错误，用户可通过输入状态寄存器内容进行查询。 (8) 全部输入/输出与TTL兼容。,1.,8255A的基本性能,8251A的逻辑结构及工作原理,(1) 8251A逻辑结构,数据输入缓冲寄存器和数据输出缓冲寄存器 接收移位寄存器 发送移位寄存器 模式寄存器 控制寄存器 状态寄存器 步字符寄存器,2.,1）, 异步方式下的数据接收,在异步方式下，当准备好接收数据时，即开始检测RXD线上的信号。, 同步方式下的数据接收,在同步方式下，当接收数据时，首先要搜索同步字符。这又分为内同步和外同步。在内同步方式下，8251A通过监测RXD线，来搜索同步字符。在外同步方式下，由外部其它设备在其SYNDET引脚加一个高电平实现同步。,(2) 8251A内部工作原理方框图,接收器,2）, 在异步方式下,发送器在发送每一个字符前先自动发送1个起始位，然后再发送字符数据，最后根据编程所规定的要求加上1位奇/偶校验位以及1个、15个或者2个停止位。, 在同步方式下,当发送器从CPU接收到至少1个待发送字符后，在发送数据前，依据初始化编程时的设定插入一个或两个同步字符，然后发送字符数据块。,发送器,(1) 8251A与CPU
