第6章+串并行通信和接口技术课件

, , , , , ,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,*,),微机原理,-,串并行通信和接口技术,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,2,),本章要点,串行通信的几种方式,8251A,的编程结构和功能结构,8251A,和,CPU,的信号连接以及和外设的信号连接,低档接口芯片和高档数据总线的连接,8251A,的模式寄存器、控制寄存器和状态寄存器的格式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,3,),8251A,的初始化流程,8251A,的使用,8255A,和,CPU,的信号连接以及和外设的信号连接,8255A,的三种工作方式和设置方法,8255A,的,C,端口置,0/,置,1,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,4,),6.1,串行接口和串行通信,串行接口,串行通信涉及的几个问题,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,5,),6.1.1,串行通信涉及的几个问题,全双工方式和半双工方式,同步方式和异步方式,传输率,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,6,),1.,全双工方式、半双工方式和单工方式,全双工方式：接收和发送用不同的通路。,半双工方式：输入和输出使用同一通路。,单工方式：系统只能在一个方向传输信息。,半双工方式,全双工方式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,7,),2.,同步方式和异步方式,传输方式：,同步通信：收发双方采用同一个时钟信号来定时。一个信息帧可含有多个字符。,异步通信：每个字符的前后都要用若干位作为分隔位来进行识别。一个信息帧只含一个字符。,同步方式和异步方式比较：,同步方式的信息有效率高。,同步方式需传输时钟信号。,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,8,),2.,同步方式和异步方式,起始位,每个字符开始传送的标志，起始位采用逻辑,0,电平,数据位,数据位紧跟着起始位传送。由,5,8,个二进制位组成，低位先传送,校验位,用于校验是否传送正确；可选择奇检验、偶校验或不传送校验位,停止位,表示该字符传送结束。停止位采用逻辑,1,电平，可选择,1,、,1.5,或,2,位,起始位,校验位,停止位,空闲位,数据位,低位,高位,字符,0/1,0/1,0/1,0/1,1,0,1,1,1,空闲位,传送字符之间的逻辑,1,电平，表示没有进行传送,异步串行通信格式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,9,),3.,串行通信的传输率,数据传输速率,比特率,（,Bit Rate,）,每秒传输的,二进制位数,bps,字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数,进行二进制数码传输，每位时间长度相等：,比特率,波特率,（,Baud Rate,）,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,10,),3.,串行通信的传输率,例,.,异步传输过程：设每个字符对应,1,个起始位、,7,个信息位、,1,个奇偶校验位和,1,个停止位，如果波特率为,1 200bps,，那么，每秒钟能传输的最大字符数为,1 200/10,120,个。,例,2.,同步传输：用,1 200bps,的波特率工作，用,4,个同步字符作为信息帧头部，但不用奇偶校验，那么，传输,100,个字符所用的时间为,7,(100+4)/1 200,0.606 7s,，这就是说，每秒钟能传输的字符数可达到,100/0.606 7,165,个。,在同样的传输率下，同步传输时实际字符传输率要比异步传输时高。,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,11,),6.1.2,串行接口,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,12,),6.2,可编程串行通信接口,8251A,8251A,的基本性能,8251A,的基本工作原理,8251A,的对外信号,8251A,的编程,8251A,编程举例,8251A,的使用实例,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,13,),6.2.1 8251A,的基本性能,可以工作在同步或异步方式。,在同步方式时，,能用,5,、,6,、,7,或,8,位代表字符,能自动检测同步字符,允许奇偶校验。,在异步方式下,能用,5,、,6,、,7,或,8,位代表字符，用,1,位作为奇偶校验。,能增加,1,个启动位,能增加,1,个、,1.5,个或,2,个停止位。,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,14,),6.2.2 8251A,的基本工作原理,8251A,的功能结构,8251A,的功能结构,8251A,的发送和接收,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,15,),8251A,的内部工作原理,接收来自,CPU,的控制信号和控制字，译码后向,8251A,各功能部件发出有关的控制信号，因此它实际上是,8251A,的内部控制器,接收来自,RxD,引脚上的串行数据，并按设定的格式将其转换为并行数据，存放在,I/O,缓冲器的接收数据缓冲器中。,锁存,CPU,输出的数据，把数据由并行变串行，从,TxD,引脚串行发送出去。,控制,825lA,与调制解调器之间的信息传送。,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,16,),2. 8251A,的发送和接收,(1),异步接收方式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,17,),(2),异步发送方式,2. 8251A,的发送和接收,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,18,),2. 8251A,的发送和接收,(3),同步接收方式,(4),同步发送方式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,19,),微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,20,),6.2.3 8251A,的对外信号,8251A,和,CPU,之间的连接信号,8251A,与外部设备之间的连接信号,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,21,),8251A,和,CPU,之间的连接信号,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,22,),2. 8251A,与外部设备之间的连接信号,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,23,),6.2.4 8251A,的编程,8251A,的初始化,模式寄存器的格式,控制寄存器的格式,状态寄存器的格式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,24,),1. 8251A,的初始化,复位后，用奇地址写入的值送模式寄存器。,若为同步模式，接着往奇地址端口输出的字节为同步字符。,此后，除复位命令，往奇地址写入的值将送到控制寄存器，往偶地址端口写入的值送到数据输出寄存器。,偶地址端口,:,数据输入寄存器和数据输出寄存器,奇地址端口,:,状态寄存器、模式寄存器、控制寄存器和同步字符寄存器,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,25,),8251,A,的初始化流程图,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,26,),3. 8251A,模式寄存器的格式,异步模式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,27,),3. 8251A,模式寄存器的格式,同步模式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,28,),4.,控制寄存器的格式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,29,),5.,状态寄存器的格式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,30,),6.2.5 8251A,编程举例,异步模式下的初始化程序举例,同步模式下的初始化程序举例,利用状态字进行编程的举例,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,31,),1.,异步模式下的初始化程序举例,MOV AL,，,0FAH,OUT 42H,，,AL,；设置模式字，为异步模式，波特率因子为,16,；用,7,个数据位，偶校验，,2,个停止位,MOV AL,，,37H,OUT 42H,，,AL,；设置控制字，使发送启动、接收启动 ；并设置有关信号,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,32,),2.,同步模式下的初始化程序举例,MOVAL,，,38H,OUT42H,，,AL,；设置模式字为同步模式 ；,2,个同步字符，,7,个数据位，偶校验,MOVAL,，,16H,OUT42H,，,AL,OUT42H,，,AL,；两个同步字符均为,16H,MOV AL,，,97H,OUT 42H,，,AL,；设置控制字，并启动,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,33,),3.,利用状态字进行编程的举例,MOV AL,0FAH,OUT 42H,AL,；设置模式字，异步模式，波特率因子为,16,；,7,个数据位，,2,个停止位，偶校验,MOV AL,35H,OUT 42H,AL,；设置控制字，并启动,MOV DI,0,；变址寄存器初始化,MOV CX,80,；共收取,80,个字符,BEGIN:IN AL,42H,TEST AL,02H,JZ BEGIN,；读状态字并测试,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,34,),3.,利用状态字进行编程的举例,IN AL,40H,；读取字符,MOV DX,OFFSET BUFFER,MOV DX+DI,AL,；传输字符,INC DI,；修改缓冲区指针,IN AL,42H,；读取状态字,TEST AL,38H,；测试有无错误,JNZ ERROR,LOOP BEGIN,；如没有错，则接收下,1,个字符,JMP EXIT,；如满,8,个字符，则结束,ERROR: CALL ERR_OUT,；调用出错处理程序,EXIT:,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,35,),6.3.6 8251A,的使用实例,下图为用,8251A,作为,CRT,接口的实际例子,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,36,),8251A,的初始化程序段,INIT,：,XOR AX,，,AX,；,AX,清零,MOV CX,，,0003,MOV DX,，,00DAH,OUT1,：,CALL KKK,LOOP OUT1,；往控制端口,DAH,送,3,个,0,MOV AL,，,40H,CALL KKK,；往控制端口送,40H,复位,MOV AL,，,4EH,CALL KKK,；设置模式字， 异步模式，波特率因子为,16,；,8,位数据，,1,位停止位,MOVAL,，,27H,CALLKKK,；往设置命令字启动,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,37,),KKK,：,OUT DX,，,AL,；将数据输出到指,定,端口,PUSH CX,MOV CX,，,0002,ABC,：,LOOP ABC,；等待输出动作完成,POP CX,；恢复,CX,内容,RET,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,38,),往,CRT,输出一个字符的程序段,CHAROUT,：,MOV DX,，,0DAH,STATE,：,IN AL,，,DX,；输入状态字,TEST AL,，,01,JZ STATE,；不断测试状态位,MOV DX,，,0D8H,；数据端口,地址送,DX,POPAX,；,AX,中为要输出的字符,OUTDX,，,AL,；往端口中输出一个字符,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,39,),6.3,并行通信和并行接口,特点：,传输速度快,信息率高,用电缆多,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,40,),微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,41,),6.4,可编程并行通信接口,8255A,可编程,通过软件工作方式,连接外部设备时，通常不需外部电路,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,42,),6.4.1 8255A,的内部结构,数据,总线,缓冲器,内部控制线,内部数据线,D0,D7,A,组,控制,A,组,端口,A,A,组,端口,C,上部,B,组,控制,B,组,端口,B,B,组,端口,C,下部,读写,控制,逻辑,PC0,PC3,PB0,PB7,PC4,PC7,PA0,PA7,RD,WR,A0,A1,CS,RESET,A,组，支持工作方式,0,、,1,、,2,常作数据端口，功能最强大,B组，支持工作方式0、1,常作数据端口,仅支持工作方式0，分两个4位，每位可独立操作,A组控制高4位PC4PC7，B组控制低4位PC0PC3,可作数据、状态和控制端口,控制最灵活，最难掌握,通常使用方法：,端口,A,、,B,作为独立的输入或者输出端口,端口,C,配合端口,A,、,B,控制端口,A,和端口,C,的高,4,位的工作方式和读写操作。,控制端口B和端口C的低4位的工作方式和读写操作。,管理数据传输过程。,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,43,),6.4.2 8255A,的芯片引脚信号,1.,和外设一边相连的信号,PA7,PA0,A,组数据信号；,PB7,PB0,B,组数据信号；,PC7,PC0,C,组数据信号。,2.,和,CPU,一边相连的信号,RESET,复位信号，高电平有效 。,D7,D0,数据线 。,CS#,片选信号。,RD#,读出信号。,WR#,写入信号。,A1,、,A0,端口选择信号。,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,44,),6.4.3 8255A,的控制字,控制字分为两类：,各端口的方式选择控制字；,C,端口按位置,1/,置,0,控制字。,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,45,),1.,方式选择控制字,有三种基本工作方式：,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,只有端口,A,能工作在方式,2,同一组的两端口可分别工作在输入和输出方式,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,46,),2.,端口,C,置,1/,置,0,控制字,置,1/,置,0,控制字,注意：,必须写入控制口,D0,位决定置,1,或,置,0,D3,、,D2,、,D1,位决定了对哪一位操作,D7,位必须为,0,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,47,),6.4.4 8255A,的工作方式,方式,0,方式,1,方式,2,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,48,),1.,方式,0,(1),方式,0,的工作特点,端口可作为输入口，也可作为输出口。,可以有,16,种不同的组合,(2),方式,0,的输入输出时序,在方式,0,读取数据条件：,先发出地址信号,数据要领先于读信号,输入时序要求：,读出期间地址保持有效,数据必须保持到结束,读脉冲宽度至少为,300ns,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,49,),1.,方式,0,(3),方式,0,的,使用场合,同步传送,查询式传送,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,50,),方式,0,的输出时序,1.,方式,0,方式,0,输出时序要求：,地址信号必须提前有效且滞后消失,写脉冲宽度至少有,400ns,数据必须提前并保持,t,WD,时间,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,51,),2.,方式,1,(1),方式,1,的特点,端口,A,、,B,可分别工作在方式,1,。,端口,C,配合方式,1,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,52,),(2),方式,1,输入时序,STB#,选通信号,IBF,缓冲器满信号,INTR,送往,CPU,的中断请求信号,INTE,中断允许信号,下图为,方式,1,的输入时序,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,53,),微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,54,),(3),方式,1,输出时序,OBF#,输出缓冲器满信号,ACK#,外设响应信号,INTR,中断请求信号,INTE,中断允许信号,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,55,),方式,1,时输出端口对应的控制信号和状态信号,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,56,),方式,1,的输出时序,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,57,),3.,方式,2,(1),方式,2,的特点,只适用于端口,A,。,端口,C,用,5,个数位提供控制和状态信号。,(2),方式,2,信号,INTR,A,中断请求信号,STB,A,#,选通信号,IBF,A,状态信息,OBF,A,#,输出缓冲器满信号,ACK,A,#,对,OBFA,的响应信号,INTE,1,中断允许信号,INTE,2,中断允许信号,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,58,),方式,2,的控制信号,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,59,),（,3,）方式,2,的时序,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,60,),(4),方式,2,的使用场合,一个并行外设既可以作为输入又可以作为输出,输入输出动作不会同时进行,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,61,),A,端口工作于方式,2,，,B,端口工作于方式,0,输入情况,(5),方式,2,和其他方式的组合,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,62,),A,端口工作于方式,2,，,B,端口工作于方式,0,输出情况,(5),方式,2,和其他方式的组合,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,63,),A,端口工作于方式,2,，,B,端口工作于方式,1,输入情况,(5),方式,2,和其他方式的组合,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,64,),A,端口工作于方式,2,，,B,端口工作于方式,1,输出情况,(5),方式,2,和其他方式的组合,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,65,),6.4.5 8255A,的应用举例,8255A,工作于方式的例子,8255A,工作于方式的例子,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,66,),.,A,工作于方式的例子,8255A,作为打印机接口的示意,微,机,原理,串并行通信和接口技术,(,67,),.,工作于方式的例子,8255A,作为中断方式打印机接口的示意,