第10章-可编程接口芯片课件

第第10章章 可编程接口芯片可编程接口芯片10.1 8255A并行接口并行接口10.2 8251A串行接口串行接口10.3 可编程定时可编程定时/计数器芯片计数器芯片10.1 8255A并行接口并行接口10.1.1 并行接口的概念并行接口的概念10.1.2 8255A可编程并行接口可编程并行接口10.1.3 8255A的控制字的控制字10.1.410.1.5 8255A的工作方式和编程的工作方式和编程补充：补充：8255A在微机中的应用在微机中的应用12 七月 2024310.1.1 并行接口的概念并行接口的概念并行通信并行通信通信双方有通信双方有多条数据传送线多条数据传送线，二者之间的数据（一般，二者之间的数据（一般以字以字节或字为单位节或字为单位）通过这些数据线同时传送；）通过这些数据线同时传送；01010110 D0D1D2D3D4D5D6D7目目的的D0D1D2D3D4D5D6D7源源12 七月 20244并行通信的特点并行通信的特点优点：优点：传输速度快，信息传输效率高；传输速度快，信息传输效率高；缺点：缺点：所用电缆多，成本较高；所用电缆多，成本较高；在长距离传输时，电缆间的干扰大，影响数据传送的正在长距离传输时，电缆间的干扰大，影响数据传送的正确性；确性；适用场合：适用场合：常用在常用在近距离传送近距离传送中使用，如微机系统中。中使用，如微机系统中。12 七月 20245并行接口并行接口并行接口：并行接口：可传送并行数据的接口电路。可传送并行数据的接口电路。硬件结构：硬件结构：如图所示如图所示一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口；一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口；与与CPU交换数据的控制和状态联络信号；交换数据的控制和状态联络信号；与外设交换数据的控制和状态联络信号；与外设交换数据的控制和状态联络信号；并行接口的识别：并行接口的识别：关键是关键是接口与外设接口与外设之间的传送方式；之间的传送方式；并行接口可分为简单接口和可编程接口两种。并行接口可分为简单接口和可编程接口两种。CPU与任何接口都是并行的与任何接口都是并行的12 七月 2024612 七月 20247并行接口的功能并行接口的功能1.实现并行数据的实现并行数据的无条件方式无条件方式传送：传送：通过并行接口内的通过并行接口内的数据端口数据端口实现直接的并行数据传送；实现直接的并行数据传送；2.实现并行数据的实现并行数据的查询方式查询方式传送：传送：并行接口中具有并行接口中具有应答机构应答机构，在数据传送过程中，通过状态、，在数据传送过程中，通过状态、控制信号与控制信号与CPU和外设联络，以保证数据传送的有效进行；和外设联络，以保证数据传送的有效进行；3.实现并行数据的实现并行数据的中断方式中断方式传送：传送：并行接口中具有一定的并行接口中具有一定的中断机制中断机制，可产生中断请求信号，作，可产生中断请求信号，作为外设中断源提交给为外设中断源提交给8259处理，请求数据的传送操作；处理，请求数据的传送操作；中断方式下的数据传送中断方式下的数据传送必须与必须与8259配合配合。12 七月 20248并行接口的输入过程并行接口的输入过程1.外设先将外设先将数据送给接口数据送给接口，并置，并置“数据输入就绪数据输入就绪”信号有效；信号有效；2.接口把数据接收到数据输入缓冲器的同时，设置接口把数据接收到数据输入缓冲器的同时，设置“数据输入数据输入应答应答”信号，作为对外设的响应；信号，作为对外设的响应；3.外设接到此信号后，撤消数据和外设接到此信号后，撤消数据和“数据输入就绪数据输入就绪”信号；信号；4.数据到达接口数据到达接口后，接口状态寄存器中设置后，接口状态寄存器中设置“输入准备好输入准备好”状状态位，以便态位，以便CPU查询，或由中断机制生成中断请求信号；查询，或由中断机制生成中断请求信号；5.CPU查询到查询到“输入准备好输入准备好”的有效信号，或得到中断请求，的有效信号，或得到中断请求，进行数据输入处理时，进行数据输入处理时，从接口中读取数据从接口中读取数据，接口由该读取操，接口由该读取操作自动复位作自动复位“输入准备好输入准备好”状态位，结束一次数据输入操作。状态位，结束一次数据输入操作。12 七月 20249数数 据据 输输 入入 过过 程程 示示 意意 图图1001 001111001 001110111001 0011000 101001 001112 七月 202410并行接口的输出过程并行接口的输出过程1.当接口状态寄存器的当接口状态寄存器的“输出准备好输出准备好”位置位时，位置位时，CPU将将数据数据写入接口写入接口的输出缓冲器；的输出缓冲器；2.执行写入操作后，接口自动清除执行写入操作后，接口自动清除“输出准备好输出准备好”状态位，同状态位，同时向外设发送时向外设发送“数据输出就绪数据输出就绪”信号，并将信号，并将数据送到与外设数据送到与外设连接的数据总线上连接的数据总线上；3.外设接收到外设接收到“数据输出就绪数据输出就绪”信号后，开始信号后，开始接收数据接收数据，完毕，完毕时向接口发回时向接口发回“数据输出应答数据输出应答”信号；信号；4.接口收到此信号后，置位状态寄存器中的接口收到此信号后，置位状态寄存器中的“输出准备好输出准备好”位，位，表示当前输出缓冲器中没有需要外设接收的新数据，等待表示当前输出缓冲器中没有需要外设接收的新数据，等待CPU的下次输出操作。的下次输出操作。12 七月 202411数数 据据 输输 出出 过过 程程 示示 意意 图图1 11001 00111001 00110 1001 0011111001 00111 00 1 012 七月 20241210.1.2 8255A可编程并行接口可编程并行接口0、8255A的主要特性的主要特性1、8255A的外部引脚的外部引脚2、8255A的内部结构的内部结构12 七月 2024130、8255A的主要特性的主要特性具有具有三个三个8位位的的双向双向数据端口数据端口(A口、口、B口、口、C口口)；具有具有3种工作方式种工作方式，可通过编程选择，可通过编程选择A口口方式方式0、1、2；B口口方式方式0、1；C口口方式方式0支持无条件、程序查询、中断等数据传送方式；支持无条件、程序查询、中断等数据传送方式；数据端口数据端口C口口的使用较为特殊：的使用较为特殊：既可作为一个既可作为一个8位端口，也可作为位端口，也可作为两个两个4位端口位端口来使用；来使用；即可作为数据端口，也可用作联络信号配合即可作为数据端口，也可用作联络信号配合A、B口工作；口工作；既可传送并行数据，也可既可传送并行数据，也可单独按位控制单独按位控制，有专门的控制字。，有专门的控制字。12 七月 2024141、8255A的的外外部部引引脚脚数据总线数据总线B口引脚口引脚B口引脚口引脚C口引脚口引脚A口引脚口引脚A口引脚口引脚端口地址信号端口地址信号片选、读写片选、读写控制信号控制信号片选、读写片选、读写控制信号控制信号复位信号复位信号12 七月 2024151、8255A的外部引脚的外部引脚面向面向CPU的引脚的引脚RESET、CS#、RD#、WR#、A1、A0、D7D0；n按下按下RESET后的复位状态为：后的复位状态为：片内所有寄存器清零，三个数据端口设为为输入状态；片内所有寄存器清零，三个数据端口设为为输入状态；面向外设的引脚面向外设的引脚PA0PA7、PB0PB7、PC0PC7；12 七月 2024162、8255A的内部结构的内部结构12 七月 202417数据总线缓冲器数据总线缓冲器三态双向三态双向8位数据缓冲器；位数据缓冲器；8255与与CPU之间的数据中转站；之间的数据中转站；可传送的数据：可传送的数据：CPU要写入要写入8255A的控制字；的控制字；CPU与外设之间传送的数据；与外设之间传送的数据；CPU要获取的外设状态字。要获取的外设状态字。12 七月 202418读写控制逻辑电路读写控制逻辑电路决定决定CPU的操作类型的操作类型CS#RD#WR#A1A0执行的操作类型执行的操作类型1未选中该未选中该8255A芯片芯片XXX X0CPU对对8255A芯片的芯片的A端口执行读操作端口执行读操作010 00CPU对对8255A芯片的芯片的A端口执行写操作端口执行写操作100 00CPU对对8255A芯片的芯片的B端口执行读操作端口执行读操作010 10CPU对对8255A芯片的芯片的B端口执行写操作端口执行写操作100 10CPU对对8255A芯片的芯片的C端口执行读操作端口执行读操作011 00CPU对对8255A芯片的芯片的C端口执行写操作端口执行写操作101 00无效无效011 10CPU对对8255A芯片的命令端口执行写操作芯片的命令端口执行写操作101 112 七月 202419A组控制电路和组控制电路和B组控制电路组控制电路分组情况分组情况A组组A口和口和C口的高口的高4位位(PC4PC7)B组组B口和口和C口的低口的低4位位(PC0PC3)控制电路的作用：控制电路的作用：A、B组控制电路接收来自组控制电路接收来自读读/写部件的命令写部件的命令和和CPU写入命写入命令端口的令端口的控制字控制字，译码后控制对应端口的工作方式和读，译码后控制对应端口的工作方式和读/写操作方式。写操作方式。对对C口的按位操作也由此控制部件实现。口的按位操作也由此控制部件实现。12 七月 202420三个独立的输入三个独立的输入/输出数据端口（输出数据端口（A、B、C口）口）端口特点端口特点3个个8位数据端口，都由位数据端口，都由输入寄存器和输出寄存器输入寄存器和输出寄存器构成；构成；A口口的输入的输入/输出寄存器均有锁存功能；输出寄存器均有锁存功能；B、C口口的输出寄的输出寄存器具有锁存功能，但其输入寄存器不能锁存数据；存器具有锁存功能，但其输入寄存器不能锁存数据；C口的独特工作方式口的独特工作方式A、B口工作于方式口工作于方式1、2时，时，C口的高口的高/低低4位分别作为位分别作为A、B口在数据传输时的控制联络信号线；口在数据传输时的控制联络信号线；C口的每一位可独立进行置口的每一位可独立进行置/复位的操作。复位的操作。设设A、B、C口及命令口的端口地址分别为口及命令口的端口地址分别为60H63H。12 七月 20242110.1.3 8255A的控制字的控制字8255A共包括两个控制字共包括两个控制字1.工作方式选择控制字工作方式选择控制字n指定指定8255A的的3个端口工作方式及该方式下的操作类型；个端口工作方式及该方式下的操作类型；2.C口置复位控制字口置复位控制字n指定指定C口的某一位输出高电平或低电平；口的某一位输出高电平或低电平；CPU对对8255A的编程使用的编程使用向向8255A的命令端口写入工作方式控制字，选择工作方式；的命令端口写入工作方式控制字，选择工作方式；若需要传送数据，则对若需要传送数据，则对A、B、C口进行数据读写；口进行数据读写；若需要若需要C口发送命令，则可使用口发送命令，则可使用C口置复位控制字来设置；口置复位控制字来设置；12 七月 2024221、工作方式选择控制字的格式、工作方式选择控制字的格式1D6D5D4D3D2D1D0A口工作方式口工作方式00方式方式001方式方式110方式方式211无效无效A口的口的操作方式操作方式0输出输出1输入输入C口高口高4位位操作方式操作方式0输出输出1输入输入B口的口的工作方式工作方式0方式方式01方式方式1B口的口的操作方式操作方式0输出输出1输入输入C口低口低4位操作位操作方式方式0输出输出1输入输入标志位标志位12 七月 202423工作方式选择控制字应用举例（工作方式选择控制字应用举例（1/2）例例1.A口工作于方式口工作于方式1，输入口，输入口，C口高口高4位为输出；位为输出；B口工作于方口工作于方式式0，输出口，输出口，C口低口低4位为输入，试写出初始化程序段。位为输入，试写出初始化程序段。按题目要求写出控制字按题目要求写出控制字则初始化程序段为：则初始化程序段为：MOV AL,0B1HOUT 63H,AL10 11000112 七月 202424例例2.A口工作于方式口工作于方式2，输入口；，输入口；B口工作于方式口工作于方式1，输出口，试，输出口，试写出初始化程序段。写出初始化程序段。按题目要求写出控制字按题目要求写出控制字则初始化程序段为：则初始化程序段为：MOV AL,0D4HOUT 63H,AL11 010100工作方式选择控制字应用举例（工作方式选择控制字应用举例（2/2）12 七月 2024252、C口置复位控制字口置复位控制字0D3D2D1D0操作位选择操作位选择000PC0001PC1010PC2011PC3111PC7选定位的选定位的设置方式设置方式0复位复位1置位置位12 七月 202426C口置复位控制字应用举例（口置复位控制字应用举例（1/3）例例3.使使PC2输出高电平，则相应的程序段应如何设置？输出高电平，则相应的程序段应如何设置？按题目要求写出控制字按题目要求写出控制字则相应的程序段为：则相应的程序段为：MOV AL,05HOUT 63H,AL0000D3D2D1D0 0 1 0 112 七月 202427C口置复位控制字应用举例（口置复位控制字应用举例（2/3）例例4.使使PC7输出一个负脉冲，作为外设的选通信号。输出一个负脉冲，作为外设的选通信号。程序段：程序段：MOV AL,0000 1111 OUT 63H,AL MOV CX,50H L1:LOOP L1 MOV AL,0000 1110 OUT 63H,AL MOV CX,5H L2:LOOP L2 MOV AL,0000 1111 OUT 63H,AL使使PC7输出高电平输出高电平维持一段时间维持一段时间使使PC7输出低电平输出低电平维持一段时间（短）维持一段时间（短）使使PC7输出高电平输出高电平12 七月 202428C口置复位控制字应用举例（口置复位控制字应用举例（3/3）例例5.使使PC7输出方波，经滤波放大后送喇叭发声。输出方波，经滤波放大后送喇叭发声。输出一个方波子程序：输出一个方波子程序：SPK PROC MOV AL,0000 1111 OUT 63H,AL CALL DELAY1 MOV AL,0000 1110 OUT 63H,AL CALL DELAY1 RET SPK ENDP连续方波：连续方波：L:CALL SPK JMP L可控连续方波：可控连续方波：L:CALL SPK J L条件转移指令条件转移指令12 七月 202429应用控制字的注意要点应用控制字的注意要点写入时间：写入时间：工作方式控制字要在工作方式控制字要在使用使用8255A之前之前写入其命令端口；写入其命令端口；C口置口置/复位控制字在复位控制字在8255A工作的任何时候进行的；工作的任何时候进行的；两个控制字写入同一命令端口，即两个控制字写入同一命令端口，即63H；一定不能将置一定不能将置/复位控制字写入复位控制字写入C口口(62H)中中；对对C口的设置可以有两种方法：口的设置可以有两种方法：使用使用C口置口置/复位控制字，每次设置一个复位控制字，每次设置一个PC位的输出状态；位的输出状态；n无论初始化时该无论初始化时该PC位的输入输出状态均可；位的输入输出状态均可；直接写直接写C口，每次必须同时设置多个口，每次必须同时设置多个(4或或8)PC位的输出状态；位的输出状态；n初始化时，该初始化时，该PC位应为输出状态；位应为输出状态；10.1.410.1.5 8255A工作方式及工作方式及编程编程应用应用1、基本输入、基本输入/输出方式（方式输出方式（方式0）2、选通输入、选通输入/输出方式（方式输出方式（方式1）3、双向输入、双向输入/输出方式（方式输出方式（方式2）12 七月 2024311、基本输入、基本输入/输出方式（方式输出方式（方式0）方式方式0的工作特点：的工作特点：基本的输入基本的输入/输出方式输出方式，此方式，此方式没有固定的联络信号没有固定的联络信号，A、B、C三个端口均可作为数据端口工作于此方式下；三个端口均可作为数据端口工作于此方式下；单向单向I/O方式方式，即，即每次初始化每次初始化后，指定端口（两个后，指定端口（两个8位端口和位端口和两个两个4位端口）只能作为输入端口或输出端口；位端口）只能作为输入端口或输出端口；方式方式0下的数据传送，可以是下的数据传送，可以是无条件方式无条件方式，或，或查询方式查询方式；n方式方式0下的查询传送方式，需要使用下的查询传送方式，需要使用C口中的某些口中的某些PC位位自自定义定义为所需的联络信号。为所需的联络信号。12 七月 202432例例6.利用利用8255A控制控制8个发光二极管的亮和灭，个发光二极管的亮和灭，要求每隔要求每隔0.5s依次点亮依次点亮L7L0一次，周而复始一次，周而复始，硬件连接如下图。，硬件连接如下图。分析：分析：发光二极管上有电流通过时，会发光二极管上有电流通过时，会被点亮；被点亮；nPA端输出端输出1，二极管熄灭；，二极管熄灭；nPA端输出端输出0，二极管点亮，二极管点亮编写循环程序，控制编写循环程序，控制PA7PA0每每隔隔0.5s依次输出依次输出0，而后变为，而后变为1，即可满足题目要求。即可满足题目要求。12 七月 202433例例6的控制程序的控制程序8255A初始化控制字：初始化控制字：A口方式口方式0，输出端口，输出端口，即控制字为即控制字为1000 0000初始化程序段：初始化程序段：MOV AL,80H OUT 63H,ALA口按要求输出数据程序段：口按要求输出数据程序段：MOV AH,7FH LOOP:MOV AL,AH OUT 60H,AL CALL DELAY1 ROR AH,1 JMP LOOP延时延时0.5秒秒控制控制数据数据12 七月 202434例例7.利用利用8255A的的A口方式口方式0设计并行打印机接口。设计并行打印机接口。要求：要求：CPU采用采用查询方式查询方式将缓冲区将缓冲区BUF中的中的256个个字符通过接口送到打印机打印。字符通过接口送到打印机打印。采用查询方式：采用查询方式：在接口和打印机之间必须要有联络控制信号，以返回打印在接口和打印机之间必须要有联络控制信号，以返回打印机状态，及控制打印机工作；机状态，及控制打印机工作；打印机的控制信号和工作时序打印机的控制信号和工作时序；接口电路和打印机之间的连接，及信号控制的完成接口电路和打印机之间的连接，及信号控制的完成。打印内容：打印内容：程序中程序中CPU必须先将要打印的数据从缓冲区必须先将要打印的数据从缓冲区BUF中逐个读中逐个读出，在查询到打印机就绪状态后送到接口中。出，在查询到打印机就绪状态后送到接口中。12 七月 202435打印机的控制信打印机的控制信号和工作时序号和工作时序控制信号：控制信号：STB#：输入输入，打印机选通信号；，打印机选通信号；BUSY：输出输出，表示忙状态信号；，表示忙状态信号；ACK#：输出输出，打印机工作结束应答信号；，打印机工作结束应答信号；工作时序工作时序需要打印数据时，需要打印数据时，CPU先查看打印机的先查看打印机的BUSY忙信号，若忙信号，若BUSY=0，则将数据送数据总线；，则将数据送数据总线；数据稳定后，数据稳定后，发发STB#选通信号选通信号，打印机即读入数据，同，打印机即读入数据，同时使时使BUSY信号有效信号有效，通知主机停止送数；，通知主机停止送数；打印机处理完当前数据后，使打印机处理完当前数据后，使ACK#响应信号有效响应信号有效，同时，同时使使BUSY失效失效，通知主机可以发下一个数据。，通知主机可以发下一个数据。12 七月 202436打印机与接口之间的连接图打印机与接口之间的连接图思考：思考：8255A工作于方式工作于方式0下，与打印机之间的联络信号如何设置？下，与打印机之间的联络信号如何设置？所需要的选通信号和状态信号对所需要的选通信号和状态信号对8255A来说分别是来说分别是输入输入和和输出输出的两种状态，的两种状态，可使用可使用C口作为联络信号口作为联络信号，并且把，并且把高低高低4位位分别定义为输入和输出两种操作分别定义为输入和输出两种操作方式，以满足联络需要。方式，以满足联络需要。PC7PC2PA7PA0STB#BUSYD7D012 七月 202437程程 序序 流流 程程 图图开开 始始初始化初始化8255A和和数据指针数据指针禁止打印禁止打印取数据由接口送至打印机取数据由接口送至打印机打印机忙打印机忙？使使8255A控制选通打印机控制选通打印机修改数据指针修改数据指针需打印数据传送完毕？需打印数据传送完毕？结结 束束YNYN12 七月 202438初初 始始 化化 程程 序序 段（段（8255A）A口作为数据输出口，工作于方式口作为数据输出口，工作于方式0；B口没有使用；口没有使用；C口作为查询联络信号：口作为查询联络信号：PC7输出的选通信号；输出的选通信号；PC2输入的状态信号。输入的状态信号。8255A的工作方式控制字为的工作方式控制字为8255A的初始化程序段的初始化程序段MOV AL,81H OUT 63H,AL10 00000181H12 七月 202439初初 始始 化化 程程 序序 段（数据指针）段（数据指针）使用使用间接寻址间接寻址或或相对寻址相对寻址的方式对连续的存储空间寻址；的方式对连续的存储空间寻址；打印打印BUF缓冲区中的缓冲区中的256个字符，故取操作数的程序为循环个字符，故取操作数的程序为循环次数已知的循环程序，需要设置循环计数器次数已知的循环程序，需要设置循环计数器CX。间接寻址方式：间接寻址方式：MOV SI,OFFSET BUF (或或 LEA SI,BUF)MOV CX,256AGAIN:MOV AL,SI INC SI LOOP AGAIN相对寻址方式：相对寻址方式：MOV SI,0 MOV CX,256AGAIN:MOV AL,BUFSI INC SI LOOP AGAIN12 七月 202440打印的选通与禁止打印的选通与禁止打印机的选通信号打印机的选通信号STB#由由8255A的的PC7控制；控制；PC7输出高电平，禁止打印机工作；输出高电平，禁止打印机工作；PC7输出下降沿，选通打印机工作；输出下降沿，选通打印机工作；01 1 1101 1 10禁止打印：禁止打印：MOV AL,0FH OUT 63H,AL选通打印：选通打印：MOV AL,0EH OUT 63H,AL NOP NOP MOV AL,0FH OUT 63H,AL12 七月 202441“打打 印印 机机 忙忙”判判 断断数数 据据 的的 输输 出出 打打 印印读取读取8255A的的PC2的状态，以判断下一步操作。的状态，以判断下一步操作。0空闲，可以输出欲打印数据；空闲，可以输出欲打印数据；1忙，上次数据尚未打印完毕，忙，上次数据尚未打印完毕，CPU需等待。需等待。程序段程序段 WAIT:IN AL,62H ;读读C口口 AND AL,04H ;判断判断PC2状态状态 JNZ WAIT ;若若BUSY1，则等待，则等待 ;否则，取下一打印数据否则，取下一打印数据 OUT 60H,AL ;将数据由将数据由A口送至打印机口送至打印机12 七月 202442例例7.8255A方式方式0下的查询传送源程序下的查询传送源程序 MOV AL,81H OUT 63H,AL MOV SI,0 MOV CX,256 MOV AL,0FH OUT 63H,ALWAIT:IN AL,62H AND AL,04H JNZ WAIT MOV AL,BUFSI OUT 60H,AL MOV AL,0EH OUT 63H,AL NOP NOP MOV AL,0FH OUT 63H,AL INC SI LOOP WAIT 8255A初始化初始化PC7=1禁止打印禁止打印查询查询PC2的的状态，决定状态，决定是否打印是否打印打印机就绪打印机就绪后，后，CPU送送出要打印的出要打印的数据数据通过通过PC7选通选通打印机开始接打印机开始接收数据并打印收数据并打印循环继续以循环继续以查询方式输查询方式输出数据并打印出数据并打印12 七月 2024432、选通输入、选通输入/输出方式（方式输出方式（方式1）方式方式1的工作特点：的工作特点：选通输入选通输入/输出方式输出方式，A、B口可工作于方式口可工作于方式1下，由指定下，由指定的的PC位作为固定的联络信号使用；位作为固定的联络信号使用；n输入和输出操作所需的联络信号不同，但各操作的联输入和输出操作所需的联络信号不同，但各操作的联络信号都存在着络信号都存在着固定的时序关系固定的时序关系，要严格遵循。，要严格遵循。单向单向I/O方式方式，要改变输入，要改变输入/输出状态，必须重写工作方输出状态，必须重写工作方式控制字；式控制字；方式方式1可使用可使用查询查询或或中断中断的方式传送数据；的方式传送数据；带选通的单向带选通的单向IOIO方式方式12 七月 202444方式方式1输入操作的联络信号（输入操作的联络信号（1/2）1.选通信号选通信号STB#：外设外设8255A，低电平有效，低电平有效该信号有效期间，数据由外设传送至该信号有效期间，数据由外设传送至8255A；8255A分别使用分别使用PC4、PC2作为作为STBA#和和STBB#。2.输入缓冲器满信号输入缓冲器满信号IBF：由由8255A输出输出，高电平有效，高电平有效该信号有效表示当前该信号有效表示当前8255A的输入缓冲器中有新数据，等待的输入缓冲器中有新数据，等待CPU读取，并且禁止外设再次送入数据；读取，并且禁止外设再次送入数据；作用是：作用是：应答应答外设的外设的STB#信号；或供信号；或供CPU查询的查询的状态位状态位；8255A分别使用分别使用PC5、PC1作为作为IBFA和和IBFB。12 七月 202445方式方式1输入操作的联络信号（输入操作的联络信号（2/2）3.中断请求信号中断请求信号INTR：8255ACPU，高电平有效，高电平有效该信号由该信号由8255A的内部控制逻辑产生，用于中断传送方式下，的内部控制逻辑产生，用于中断传送方式下，向向CPU发出输入请求；发出输入请求；8255A分别使用分别使用PC3、PC0作为作为INTRA和和INTRB。4.中断允许信号中断允许信号INTE：8255A内部控制信号，高电平有效内部控制信号，高电平有效INTE=1时，时，8255A才有可能产生才有可能产生INTR请求；否则不会产生请求；否则不会产生INTR信号；信号；对对INTE的的设置位同设置位同STB#信号位信号位（PC4、PC2），属于），属于8255A的的内部操作内部操作，不影响，不影响STB#信号的状态。信号的状态。12 七月 202446方方 式式 1 下下 输输 入入 联联 络络 信信 号号 示示 意意 图图中断机制：中断机制：当当STB#=1(外设输入数据已结束外设输入数据已结束)、IBF=1(输入输入缓冲器中有新数据缓冲器中有新数据)、INTE=1(允许中断允许中断)时，使时，使INTR有效；有效；12 七月 202447方式方式1输入操作的工作时序输入操作的工作时序1.外设将准备好的外设将准备好的数据送至数据线数据送至数据线上，并发有效的上，并发有效的STB#信号；信号；2.STB#下降沿将下降沿将数据送入数据送入8255A的输入缓冲器的输入缓冲器中，并中，并8255A置置IBF有效，禁止外设再次输入数据；有效，禁止外设再次输入数据；3.STB#自动维持一段时间后，其上升沿使自动维持一段时间后，其上升沿使8255A内部逻辑生成内部逻辑生成INTR中断请求信号，请求中断请求信号，请求CPU执行中断，读入数据；执行中断，读入数据；4.CPU在中断服务时在中断服务时执行读操作执行读操作，RD#前沿撤销前沿撤销INTR，后沿撤后沿撤销销IBF，结束一次数据的输入操作。，结束一次数据的输入操作。外设送外设送出数据出数据STB#IBFINTRRD#CPU响响应中断应中断CPU读读入数据入数据接口读接口读入数据入数据12 七月 202448方式方式1输出操作的联络信号（输出操作的联络信号（1/2）1.输出缓冲器满信号输出缓冲器满信号OBF#：由由8255A输出，低电平有效输出，低电平有效该信号有效，表示该信号有效，表示8255A的输出缓冲寄存器中有新数据等待的输出缓冲寄存器中有新数据等待外设读取；外设读取；用于用于通知外设通知外设取走新数据；或取走新数据；或供供CPU查询状态查询状态；8255A分别使用分别使用PC7、PC1作为作为 OBFA#和和OBFB#。2.外部应答信号外部应答信号ACK#：外设外设8255A，低电平有效，低电平有效对对OBF#的应答信号，的应答信号，8255A收到该信号时，表示外设已从收到该信号时，表示外设已从8255A中取走数据，结束本次输出操作；中取走数据，结束本次输出操作；8255A分别使用分别使用PC6、PC2作为作为ACKA#和和ACKB#。12 七月 202449方式方式1输出操作的联络信号（输出操作的联络信号（2/2）3.中断请求信号中断请求信号INTR：8255ACPU，高电平有效，高电平有效该信号由该信号由8255A的内部控制逻辑产生，用于中断传送方式下，的内部控制逻辑产生，用于中断传送方式下，向向CPU发出输出数据的请求；发出输出数据的请求；8255A分别使用分别使用PC3、PC0作为作为INTRA和和INTRB。4.中断允许信号中断允许信号INTE：8255A内部控制信号，高电平有效内部控制信号，高电平有效INTE=1时，时，8255A才有可能产生才有可能产生INTR请求；否则不会产生请求；否则不会产生INTR信号；信号；对对INTE的的设置位同设置位同ACK#信号位信号位（PC6、PC2），属于），属于8255A的的内部操作内部操作，不影响，不影响ACK#信号的状态。信号的状态。12 七月 202450方方 式式 1 下下 输输 出出 联联 络络 信信 号号 示示 意意 图图中断机制：中断机制：当当OBF#=1(输出缓冲器空输出缓冲器空)、ACK#=1(外设结束上外设结束上一数据的输出操作一数据的输出操作)、INTE=1(允许中断允许中断)、WR#=1(CPU完成完成一次数据的写操作一次数据的写操作)时，时，INTR有效；有效；12 七月 202451方式方式1输出操作的工作时序输出操作的工作时序1.CPU输出数据输出数据到到8255A的输出缓冲器，的输出缓冲器，WR#有效有效，其前沿撤，其前沿撤消消INTR信号，信号，后沿设置后沿设置OBF#信号信号；2.外设得到外设得到OBF#有效信号后，有效信号后，读取数据读取数据，并，并发出发出ACK#应答信应答信号号，通知，通知8255A；3.ACK#前沿撤销前沿撤销OBF#，即表示输出缓冲器空，可以开始新的，即表示输出缓冲器空，可以开始新的输出操作，后沿使输出操作，后沿使8255A内部逻辑内部逻辑产生新的中断请求产生新的中断请求INTR。接口读接口读入数据入数据CPU送送出数据出数据WR#OBF#INTRACK#外设读外设读入数据入数据12 七月 202452方式方式1下的下的C口状态口状态方式方式1下，某些下，某些PC位作为固定的联络信号配合位作为固定的联络信号配合A、B口工作；口工作；对于对于C口中不使用的其他位，仍然可以作为数据端口；口中不使用的其他位，仍然可以作为数据端口；A、B口输出操作时：口输出操作时：OBF#AACK#AI/OI/OINTRAACK#BOBF#BINTRBA、B口输入操作时：口输入操作时：I/OI/OIBFASTB#AINTRASTB#BIBFBINTRBA口输入、口输入、B口输出操作时：口输出操作时：I/OI/OIBFASTB#AINTRAACK#BOBF#BINTRB12 七月 202453例例8.利用利用8255A的的A口方式口方式1设计并行打印机接口。设计并行打印机接口。要求：要求：CPU采用查询方式将存放在缓冲区采用查询方式将存放在缓冲区BUF的的256个字符通过接口送到打印机打印。个字符通过接口送到打印机打印。A口工作于方式口工作于方式1，作为输出口，指定的联络信号，作为输出口，指定的联络信号OBFA#(PC7)、ACKA#(PC6)、INTRA(PC3)打印机的联络信号打印机的联络信号BUSY、STB#、ACK#与方式与方式0下的工作情况相似，只是在方式下的工作情况相似，只是在方式1下必须使用指定下必须使用指定PC位位的联络信号，而不能随意自定义；的联络信号，而不能随意自定义；方法方法1：将：将A口的口的OBF#、ACK#信号作为打印机的联络信号信号作为打印机的联络信号方法方法2：自定义打印机的选通信号：自定义打印机的选通信号12 七月 202454将将A口的口的OBF#、ACK#信号作为打印机的联络信号信号作为打印机的联络信号CPU从从A口送出口送出要打印数据要打印数据数据数据数据数据01 001查询等待查询等待OBF#无效无效数据数据12 七月 202455方式方式1下查询控制方式的传送程序下查询控制方式的传送程序 MOV AL,1010 0000B OUT 63H,AL LEA SI,BUF MOV CX,256 NEXT:MOV AL,SI OUT 60H,AL INC SIAGAIN:IN AL,62H TEST AL,80H JZ AGAIN LOOP NEXT初始化程序段初始化程序段（8255A和数据指针）和数据指针）CPU查询接口的输出状态查询接口的输出状态(OBF#，PC7），判断是否开），判断是否开始下一个数据的输出操作。始下一个数据的输出操作。CPU输出数据到输出数据到8255A的的A口口12 七月 2024563、双向输入、双向输入/输出方式（方式输出方式（方式2）工作特点：工作特点：双向选通输入双向选通输入/输出方式输出方式，只有，只有A口可以使用；口可以使用；设有设有专用的输入专用的输入/输出联络信号线输出联络信号线（IBFA、STBA#、OBF#A、ACK#A、INTRA），各联络信号的时序关），各联络信号的时序关系同方式系同方式1；工作于方式工作于方式2下下A口既可以作数据输入端口，也可以口既可以作数据输入端口，也可以作数据输出端口；作数据输出端口；可以用于可以用于查询查询和和中断中断方式的数据传送。方式的数据传送。带选通的双向带选通的双向IOIO方式方式12 七月 202457方式方式2下的联络信号及状态字下的联络信号及状态字A口工作于方式口工作于方式2下，下，B口工作于方式口工作于方式1下，下，C口状态：口状态：OBF#AACK#AIBFASTB#AINTRAI/OI/OI/OA口工作于方式口工作于方式2下，下，C口状态：口状态：OBF#AACK#AIBFASTB#AINTRASTB#BIBFBINTRBOBF#AACK#AIBFASTB#AINTRAACK#BOBF#BINTRB仍然对应着仍然对应着8255A的内部中断允许信号的内部中断允许信号INTEA口工作于方式口工作于方式2下，控制字为：下，控制字为：110无效无效无效无效12 七月 202458补充：补充：8255A在微机系统中的应用在微机系统中的应用8255A在在IBM PC/XT机中的应用机中的应用使用一片使用一片8255A工作于方式工作于方式0下；下；A口：输入口：输入/输出输出n加电自检时为输出，输出当前检测部件的标志信号；加电自检时为输出，输出当前检测部件的标志信号；n正常工作时为输入，用于读取键盘的扫描码；正常工作时为输入，用于读取键盘的扫描码；B口：输出一些控制信号口：输出一些控制信号n键盘管理、键盘管理、RAM和和I/O通道检验、扬声器的控制等；通道检验、扬声器的控制等；C口：输入方式口：输入方式n高高4位为状态测试位，低位为状态测试位，低4位读取系统配置开关状态。位读取系统配置开关状态。12 七月 2024598255A在在PC/XT机中的部分应用示意图机中的部分应用示意图8255APB1PB0驱动驱动电路电路扬声器扬声器GATE2CLK2时钟信号时钟信号与门与门8253的的2#通道通道 PA7PA0PB7PB6键盘扫描码键盘扫描码输出输出0，使，使A口接收到的是键盘数据口接收到的是键盘数据输出输出1，给键盘送时钟信号，给键盘送时钟信号10.2 8251A串行接口串行接口10.2.1 串行接口的概念串行接口的概念10.2.2 8251A可编程串行接口可编程串行接口10.2.3 8251A的编程及应用的编程及应用10.2.1 串行接口的概念串行接口的概念1、串行通信与串行接口、串行通信与串行接口2、串行数据传送方式、串行数据传送方式3、串行通信方式、串行通信方式4、数据传输率、数据传输率5、信号的调制与解调、信号的调制与解调12 七月 2024621、串行通信与串行接口、串行通信与串行接口串行通信：串行通信：使用使用一根一根/对信息传输线对信息传输线，将数据、控制、状态等信息按顺，将数据、控制、状态等信息按顺序逐位传送；序逐位传送；串行传送的数据有串行传送的数据有固定的格式固定的格式来区分信息类型；来区分信息类型；串行通信的双方要串行通信的双方要约定通信传送的波特率约定通信传送的波特率。串行通信适用于串行通信适用于远距离传送远距离传送。传送效率比并行通信低，但容易进行差错控制；传送效率比并行通信低，但容易进行差错控制；串行接口中需要进行数据的串串行接口中需要进行数据的串-并转换；并转换；利用接口内部的移位逻辑实现；利用接口内部的移位逻辑实现；P264 图图9-132、串行数据传送方式、串行数据传送方式单工（单工（Simplex）收发双方由收发双方由一根单向的信息线一根单向的信息线连接；连接；半双工（半双工（Half Duplex）收发双方通过收发双方通过一根双向的信息线一根双向的信息线连接；连接；全双工全双工(Full Duplex）收发双方通过收发双方通过两根单向信息线两根单向信息线连接；连接；多工（多工（multiplex）通过将一个信道划分为通过将一个信道划分为若干个频带或时间片若干个频带或时间片的复用技术，的复用技术，从而使多路信号同时共享信道；从而使多路信号同时共享信道；12 七月 20246312 七月 202464单工数据传送方式单工数据传送方式单工（单工（Simplex）收发双方通过收发双方通过一根单向的信息线一根单向的信息线连接，只能进行数据的发送连接，只能进行数据的发送或接收，一旦连接确定数据的传送方向即不可更改。或接收，一旦连接确定数据的传送方向即不可更改。特点：特点：n两站点之间仅有一根单向的信息线；两站点之间仅有一根单向的信息线；n每个站点中仅需要一个发送器，或接收器。每个站点中仅需要一个发送器，或接收器。接收器接收器发送器发送器AB发送器发送器接收器接收器AB12 七月 202465半双工半双工数据传送数据传送方式方式半双工（半双工（Half Duplex）收发双方通过收发双方通过一根双向的信息线一根双向的信息线连接，既可发送数据又可连接，既可发送数据又可接收数据，但通信双方不能同时收发数据。接收数据，但通信双方不能同时收发数据。特点：特点：n两站点之间只有一根双向信息线；两站点之间只有一根双向信息线；n每端都有发送器和接收器，需有收每端都有发送器和接收器，需有收/发切换电子开关；发切换电子开关；n因有切换，会产生时间延迟。因有切换，会产生时间延迟。发送器发送器接收器接收器发送器发送器接收器接收器AB12 七月 202466全双工数据传送全双工数据传送方式方式全双工全双工(Full Duplex）收发双方通过收发双方通过两根单向信息线两根单向信息线连接，分别负责数据的发送和连接，分别负责数据的发送和接收，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作。接收，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作。特点：特点：n每一端都有发送器和接收器；每一端都有发送器和接收器；n有两条相互独立的单向信息传送线。有两条相互独立的单向信息传送线。发送器发送器接收器接收器接收器接收器发送器发送器AB12 七月 202467多工数据传送多工数据传送方式方式多工（多工（multiplex）通过将一个信道划分为通过将一个信道划分为若干个频带或时间片若干个频带或时间片的复用技术，从的复用技术，从而使多路信号同时共享信道；而使多路信号同时共享信道；特点：特点：n在在一条线路一条线路上传输不同的信号频率；上传输不同的信号频率；n使用多路复用器或多路集中器等专用的通信设备。使用多路复用器或多路集中器等专用的通信设备。发送发送1发送发送n接收接收1接收接收n复复用用器器复复用用器器数据数据3、串行通信方式、串行通信方式异步通信异步通信异步通信异步通信以以字符字符为单位传送数据，为单位传送数据，字符与字符之间是异步传送的字符与字符之间是异步传送的，而，而位位与位之间则是同步传送与位之间则是同步传送；数据格式：数据格式：n数据位（数据位（58位）、起始位（位）、起始位（1位，值恒为位，值恒为0）、校验位（可选）、）、校验位（可选）、停止位（停止位（1位、位、1.5位、位、2位可选，值恒为位可选，值恒为1）；）；12 七月 20246811000010111000空空闲闲位位起始位起始位数据位数据位0低低 高高校验位校验位停停止止位位3、串行通信方式、串行通信方式同步通信同步通信同步通信同步通信以以数据块数据块为单位传送，每个数据块包括多个字符；字符内部为单位传送，每个数据块包括多个字符；字符内部的的位传送位传送和和字符之间字符之间的传送都要的传送都要严格同步严格同步；n同步方法有同步方法有外同步外同步和和内同步内同步两种；两种；数据格式数据格式12 七月 202469同步字符同步字符数据数据数据数据CRC1CRC2同步字符同步字符同步字符同步字符数据数据数据数据CRC1CRC2数据数据数据数据CRC1CRC2外同步信号外同步信号单同步方式单同步方式双同步方式双同步方式外同步方式外同步方式12 七月 2024704、数据传输率（、数据传输率（1/2）波特率波特率单位时间内传送二进制数据的位数，即串行通信的数据单位时间内传送二进制数据的位数，即串行通信的数据传输率。传输率。单位单位1波特波特=1bit/s（位（位/秒）秒）常用的标准波特率：常用的标准波特率：110、300、600、1200、2400、4800、9600、19200b/s注意：注意：波特率波特率与与字符传输率字符传输率是不同的。是不同的。12 七月 2024714、数据传输率（、数据传输率（2/2）波特率因子波特率因子每传送一位二进制数据所需要的时钟脉冲个数；每传送一位二进制数据所需要的时钟脉冲个数；波特率、波特率因子、时钟频率的关系：波特率、波特率因子、时钟频率的关系：时钟频率时钟频率=波特率波特率 波特率因子波特率因子例如：给定时钟频率例如：给定时钟频率f=110.2 kHz，若选择波特率因子为，若选择波特率因子为16，则该串行通信的波特率为多少？，则该串行通信的波特率为多少？波特率波特率=110.2103/16=1200bps。12 七月 2024725、信号的调制与解调、信号的调制与解调计算机的串行通信是借用计算机的串行通信是借用现有的电话网现有的电话网进行的：进行的：所谓调制与解调，指的就是波形变换（频谱变换），即将信号所谓调制与解调，指的就是波形变换（频谱变换），即将信号的频谱变换成接收方适合的频谱。的频谱变换成接收方适合的频谱。调制器调制器(Modulator)是一个波形变换器，它将数字波形变换是一个波形变换器，它将数字波形变换成适合于模拟信道传输的波形成适合于模拟信道传输的波形；解调器是一个波形识别器，将模拟信号恢复成数字信号解调器是一个波形识别器，将模拟信号恢复成数字信号；计算机计算机MODEMMODEM模拟信号模拟信号数字信号数字信号数字信号数字信号CRT1 0 1 010 10 10 1012 七月 202473调制方法调制方法1.调幅（调幅（AM）载波的振幅随数字信号而变化；载波的振幅随数字信号而变化；1有载波；有载波；0无载波。无载波。2.调频（调频（FM）载波的频率随数字信号而变化；载波的频率随数字信号而变化；0 f1；1 f2。3.调相（调相（PM）载波的初始相位随数字信号而变化；载波的初始相位随数字信号而变化；0相位相位0度；度；1相位相位180度。度。f1f2FMAM0 1 0 0 1 10 0度度180180度度PM10.2.2 可编程串行通信接口芯片可编程串行通信接口芯片8251A1、8251A的主要特性的主要特性2、8251A的外部引脚特性的外部引脚特性3、8251A的内部结构的内部结构12 七月 2024751、8251A的主要特性的主要特性8251A是一个是一个全双工全双工双缓冲器的可编程串行接口芯片；双缓冲器的可编程串行接口芯片；同步方式同步方式波特率为波特率为064Kbps，可自动插入，可自动插入/检测同步字符；检测同步字符；可通过编程方式设置数据格式，同步方式，同步字符等；可通过编程方式设置数据格式，同步方式，同步字符等；异步方式异步方式波特率为波特率为0110.2Kbps；可通过编程方式设置数据格式、波特率因子；可通过编程方式设置数据格式、波特率因子；具有发送具有发送/接收缓冲器，可以工作于接收缓冲器，可以工作于全双工全双工的传输方式；的传输方式；具有具有出错检测出错检测功能，能检出奇偶、超越、帧格式等错误；功能，能检出奇偶、超越、帧格式等错误；12 七月 2024762、8251A的外部引脚特性的外部引脚特性12 七月 202477（1）面向面向CPU的引脚的引脚三态双向数据总线三态双向数据总线D0D7读写信号读写信号RD#、WR#片选信号片选信号CS#复位信号复位信号RESET：持续持续6个时钟周期的高电平个时钟周期的高电平，即使芯片处于待命状态；，即使芯片处于待命状态；片内寻址的地址线片内寻址的地址线C/D#：（：（308H、309H）1访问访问8251A的命令的命令/状态端口（写命令、读状态）；状态端口（写命令、读状态）；0访问访问8251A的数据端口（读写数据）。的数据端口（读写数据）。12 七月 202478（2）状态信号（状态信号（1/4）发送就绪信号发送就绪信号TXRDY：高电平有效，输出：高电平有效，输出当当8251A的的内部状态允许发送内部状态允许发送（TxEN置位置位），），外设就绪外设就绪（CTS#引脚有效引脚有效），且），且发送缓冲器空发送缓冲器空时，该信号有效；时，该信号有效；有效时，有效时，CPU可将并行数据写入可将并行数据写入8251的发送缓冲器；的发送缓冲器；CPU写入数据后，写入数据后，该信号自动无效该信号自动无效；中断方式时，可作为中断请求信号；中断方式时，可作为中断请求信号；查询方式时，可作为状态信号；查询方式时，可作为状态信号；CPU查询查询状态字的状态字的D0位位（TXRDY位位）来决定是否传送数据；来决定是否传送数据；12 七月 202479（2）状态信号（状态信号（2/4）发送器空信号发送器空信号TXE（TXEMPTY）：高电平有效，输出）：高电平有效，输出有效时，有效时，8251A发送器中的数据已送到外设；发送器中的数据已送到外设；同步方式同步方式下，若下，若CPU不能及时向不能及时向8251A输出一个新的数据，输出一个新的数据，则该信号变为有效的高电平，同时发送器在数据输出线上则该信号变为有效的高电平，同时发送器在数据输出线上插入插入同步字符同步字符，以填补传输空隙。，以填补传输空隙。注意区分：注意区分：TXRDY=1发送缓冲器发送缓冲器空空TXE=1发送移位寄存器发送移位寄存器空空12 七月 202480（2）状态信号（状态信号（3/4）接收就绪信号接收就