电力电子之串并行通信和接口技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第6章 串并行通信和接口技术,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,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,8255,A,的,C,端口置0/置1,教学建议,以8251,A,和8255,A,的使用为目标。,本章用,5学时,，其中：,8251A,2,学时,8255A,3,学时,6.1接口的功能以及在系统中的连接,接口的功能,接口与系统的连接,6.1.1接口的功能,基本功能：,在系统和,I/O,设备之间传输信号,提供缓冲作用,1. 寻址功能,识别区别存储器和,I/O,的信号,识别片选信号,选择接口中的寄存器,2. 输入输出功能,根据读写信号判断传输方向,传输数据、控制和状态信息,3. 数据转换功能,把,CPU,的并行数据转换成一些外设所需的串行数据；,把外设的串行信息转换成并行数据送往,CPU。,4. 联络功能,当数据传送完后，能通知,CPU,。,5. 中断管理功能,发送中断请求和接收中断响应,发送中断类型号,优先级管理功能。,6. 复位功能,接收复位信号,7. 可编程功能,可以用软件使其工作于不同的方式,用软件来设置控制信号,8. 错误检测功能,当前多数可编程接口芯片能检测下列两类错误：,传输错误,覆盖错误,6.1.2接口与系统的连接,接口可分为两个部分,和,I/O,设备相连,和系统总线相连,和外部连接,典型的,I/O,接口,6.2串行接口和串行通信,串行接口,串行通信涉及的几个问题,6.2.1串行接口,串行接口部件有4个主要寄存器，即：,控制寄存器,状态寄存器,数据输入寄存器,数据输出寄存器,。,6.2.2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,1. 全双工方式和半双工方式,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。,全双工方式和半双工方式,（,a,）,全双工方式,（,b,）,半双工方式,2. 同步方式和异步方式,传输方式：,同步通信,异步通信,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。,标准的异步通信数据格式,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1 200,bps，,那么，每秒钟能传输的最大字符数为1 200/10120个。,例二.同步传输：用1 200,bps,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 2000.606 7,s，,这就是说，每秒钟能传输的字符数可达到100/0.606 7165个。,可见，,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,。,6.3可编程串行通信接口8251,A,8251,A,的基本性能,8251,A,的基本工作原理,8251,A,的对外信号,8251,A,的编程,8251,A,编程举例,8251,A,的使用实例,6.3.1 8251,A,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,。,6.3.2 8251,A,的基本工作原理,8251,A,的编程结构,8251,A,的功能结构,8251,A,的发送和接收,1. 8251,A,的编程结构,具体编程结构和外部连接如下图,28251,A,的功能结构,接收控制电路的功能,：,复位后寻找启动位。,消除假启动干扰。,对接收到的信息进行奇偶校验。,检测停止位。,发送控制电路,功能,：,在异步方式下，为数据加上,起始位、校验位和停止位,。,在同步方式下，插入,同步字符,和,校验位,。,读写控制逻辑电路,功能：,接收,WR，,写入数据和控制字,接收,RD，,读取数据或状态字,接收,C/D,。,接收,CLK，,完成内部定时。,接收,RESET。,8251,A,的内部工作原理,3. 8251,A,的发送和接收,(1) 异步接收方式,(2) 异步发送方式,下图为8251,A,工作在异步方式时的数据传输格式,(3) 同步接收方式,(4) 同步发送方式,下图为8251,A,工作在同步方式时的数据传输格式,6.3.3 8251,A,的对外信号,8251,A,和,CPU,之间的连接信号,8251,A,与外部设备之间的连接信号,1. 8251,A,和,CPU,之间的连接信号,(1) 片选信号,CS#,为低电平时，8251,A,被选中,(2) 数据信号,D7D0,与系统的数据总线相连,(3) 读写控制信号,RD#,为读信号。,WR#,为写信号。,C/D#,为控制/数据信号。,(4) 收发联络信号,T,X,RDY,为发送器准备好信号,T,X,E,发送器空信号,R,X,RDY,接收器准备好信号,SYNDET,同步检测信号,2. 8251,A,与外部设备之间的连接信号,(1) 收发联络信号,DTR#,数据终端准备好信号,DSR#,数据设备准备好信号,RTS#,请求发送信号,CTS#,清除请求发送信号,(2) 数据信号,T,X,D,发送器数据信号端,R,X,D,接收器数据信号端,6.3.4 8251,A,的编程,8位接口和16位数据总线的连接问题,8251,A,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,1. 关于8位接口芯片和16位数据总线的连接问题,解决方法：,硬件上，将总线的,A1,与芯片的,A0,相连,软件上，用连续的偶地址代替奇偶地址,2. 8251,A,的初始化,8251,A,初始化的约定 ：,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。,8251,A,的初始化流程图,3. 模式寄存器的格式,下图为8251,A,模式寄存器的格式,(,a),异步模式；(,b),同步模式,4. 控制寄存器的格式,5. 状态寄存器的格式,6.3.5 8251,A,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,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,MOVAL，37H,OUT42H，AL；,设置控制字，使发送启动、,接收启动，并设置有关信号,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16,H,MOV AL，97H,OUT 42H，AL；,设置控制字，并启动,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,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: ,6.3.6 8251,A,的使用实例,下图为用8251,A,作为,CRT,接口的实际例子,8251,A,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40,H,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,.,.,.,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,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,6.4并行通信和并行接口,特点：,传输速度快,信息率高,用电缆多,下图为典型的并行接口和外设连接的示意图,6.5 可编程并行通信接口8255,A,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,6.5.1 8255,A,的内部结构,8255,A,的内部结构图,1. 数据端口,A、B、C,（1）端口,A,对应,1个8位数据,输入锁存器,1个8位,输出锁存器/缓冲器,。,（2）端口,B,对应,1个8位数据,输入缓冲器,1个8位,输出锁存器/缓冲器,。,（3）端口,C,对应,1个8位数据,输入缓冲器,1个8位,输出锁存器/缓冲器,。,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,2.,A,组控制和,B,组控制,（1）A,组控制电路,控制端口,A,和端口,C,的高4位的工作方式和读写操作。,（2）B,组控制电路,控制端口,B,和端口,C,的低4位的工作方式和读写操作。,3. 读写控制逻辑电路,功能：,管理数据传输过程。,4. 数据总线缓冲器,功能：,通过它与系统数据总线相连。,6.5.2 8255,A,的芯片引脚信号,1. 和外设一边相连的信号,PA7PA0A,组数据信号；,PB7PB0B,组数据信号；,PC7PC0C,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 。,D7D0,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。,6.5.3 8255,A,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。,1. 方式选择控制字,8255,A,方式选择,注意：,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,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0,6.5.4 8255,A,的工作方式,方式0,方式1,方式2,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300,ns,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400,ns,数据必须提前并保持,t,WD,时间,方式0的输出时序,(3) 方式0的,使用场合,同步传送,查询式传送,2. 方式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,(2) 方式1输入时序,下图是端口,A、B,工作于方式1输入时，各信号的示意图,上图控制信号说明：,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,(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,方式,1,时输出端口对应的控制信号和状态信号,方式,1,的输出时序,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,方式,2,的控制信号,（3）方式,2,的时序,(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,(5) 方式2和其他方式的组合,如下面4张图所示,A,端口工作于方式,2,，,B,端口工作于方式,0,输入情况,A,端口工作于方式,2,，,B,端口工作于方式,0,输出情况,A,端口工作于方式,2,，,B,端口工作于方式,1,输入情况,A,端口工作于方式,2,，,B,端口工作于方式,1,输出情况,6.5.5 8255,A,的应用举例,8255A,工作于方式的例子,8255,A,工作于方式的例子,. ,A,工作于方式的例子,8255,A,作为打印机接口的示意,. 工作于方式的例子,8255,A,作为中断方式打印机接口的示意,