第9章 可编程并行接口芯片与串行通信技术

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9章 可编程并行接口芯片与串行通信技术,教学内容,9.1可编程并行接口芯片8255A,9.1.1 8255的结构,9.1.2 方式选择,9.1.3 各方式的功能,9.1.4 端口C的状态字,9.1.5 8255应用举例,9.2 串行通信,9.2.1 串行通信的数据传送方向,9.2.2 串行通信的异步与同步通信方式,9.2.3 波特率及收发端的同步,9.2.4 常用串行接口介绍,教学目标,1 掌握接口芯片8255A功能特点，理解其使用方法。,2 理解串行通信的工作原理和特点。,重点内容,1 8255A的结构。,2 8255A的方式选择字。,3 8255A各方式的功能。,4 串行通信的工作原理和特点。,难点内容,1,8255A各方式的功能。,2 串行通信的工作原理和特点。,学时数,6学时,9.1 可编程并行接口芯片8255A,并行接口的一般特点：,1）通过多根信号线同时传送多位数据。,2）并行接口多用于传送距离短，数据量大，速度高的实时传输场合。,3）传送时一般不需要特定的数据传送格式。,9.1.1 8255A的结构,1.数据端口,在8255A内部包含了三个8位输入/输出数据端口：端口A、端口B、端口C。,三个端口在功能上有不同的特点：,端口A：一个8位的数据输入锁存器，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，即端口A输入/输出时都可以锁存数据。,端口B：一个8位的数据输入缓冲器，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，即端口B输入不能锁存，而输出可以锁存。,端口C：比较特殊，一个8位的数据输入缓冲器，但没有锁存器，一个8位的数据输出锁存/缓冲器。,2.端口控制逻辑,端口控制逻辑分为A组和B组，各组管理的端口如下：,A组：管理端口A及端口C的上半部（PC7PC4）,B组：管理端口B及端口C的下半部（PC3PC0）,3.数据总线缓冲器,一个双向三态的8位缓冲器。,4.读/写控制逻辑,读/写控制逻辑包括：,1）读信号 ：低电平有效。,2）写信号 ：低电平有效。,3）片选信号 ：低电平有效。,4）复位信号RESET：高电平有效。将所有端口置为输入方式。,5）端口选择信号A1、A0：通过A1、A0的组合来选择端口。,9.1.2 方式选择,在8255A的初始化工作中，CPU输出的编程命令有两类：一类称为方式选择控制字，用于定义各端口的工作方式；另一类称为置位/复位控制字，用于对端口C任意一位的置位或复位操作。,两类控制字用同一个端口地址，在初始化编程时这两类命令写入同一端口，为了能区分这两类命令，采用了标志位的方法，用控制字的D7来区分。,1.方式选择控制字,8255A有三种基本的工作方式：,方式0：基本输入/输出方式,方式1：选通输入/输出方式,方式2：双向总线I/O方式,A口可使用全部三种工作方式，B口可使用方式0和方式1，C口一般被分作两个4位口，还可以作为A口和B口的联络线。,例如：现指定端口A以方式0输出；指定端口B以方式1输入；端口C高4位为输入，低4位为输出。,根据方式控制字的定义格式可写出相应的方式选择控制字为：10001110B或8EH，8255A初始化程序段如下：（若控制口的分配地址为303H）,MOV DX，303H,MOV AL，10001110B（或MOV AL，08EH）,OUT DX，AL,2.置位/复位控制字,通过向往8255A写入置位/复位控制字，可以置位或复位端口C中的任意一位，即使其为高电平或低电平。,例如，设8255A端口地址为60H63H，现要求先置PC4为低电平，再复位PC4，则相应的程序段如下：,MOV AL，00001001B,OUT 63H，AL,MOV AL，00001000B,OUT 63H，AL,9.1.3 各方式的功能,1.方式0的功能,主要功能如下：,（1）两个独立的8位端口（端口A和B）和两个4位端口（端口C）。在实际应用时，根据需要也可以将C口的上下两端口合起来使用，构成一个8位的端口。,（2）规定了输出信号可以被锁存，而输入信号不能锁存。,（3）各个端口既可以作为输入使用，也可以作为输出使用，两个8位端口和两个4位端口可以组成16种情况。,2.方式1的功能,（1）主要功能,1）端口A和端口B都可作为数据输入/输出端口，但必须通过端口C相应位的控制来实现。,2）当端口A和端口B中的一个端口被确定为工作方式1时，与此对应的端口C中就有3位被固定了，端口C中的这3位专门用来控制端口A或端口B。,3）若端口A和端口B都工作于方式1，则端口C中有6位固定，剩余2位可工作于其它方式，用作其它用途。,（2）方式1的输入,1）输入组态,（2）联络信号,1）（Strobe）：选通信号，低电平有效。外设通知8255A有数据输入。对于A口，使用PC4的引脚；对于B口，使用PC2的引脚。,2）IBF(Input Buffer Full)：输入缓冲器满信号，高电平有效。8255通知外设不能再输入数据，对于A口，使用PC5的引脚；对于B口，使用PC1的引脚。,3）INTE(Interrupt Enable)：中断允许信号，高电平有效。对于A口，使用PC4的锁存位；对于B口，使用PC2的锁存位。可用置位/复位控制字操作。,4）INTR(Interrupt Request)：中断请求信号，高电平有效。可用于向CPU请求中断。对于A口，使用PC3的引脚；对于B口，使用PC0的引脚。,工作过程分析：,1）当外设将数据送到A口或B口的数据线上后，向8255发出负脉冲，使选通信号 为低，8255将输入数据送到输入缓冲器并锁存。,2）选通信号有效后，经过t,SIB,时间，IBF信号有效，此信号送到外设，禁止外设再向8255发送数据。,3）选通信号结束后，经过t,SIT,时间，若此时 和INTE都为高时，INTR有效，向CPU发出中断请求。CPU响应中断后，信号有效，CPU读入数据。,4）信号有效后，经过t,RIT,时间，清除INTR中断请求信号。,5）当 信号结束后，数据已CPU，再经过t,RIB,时间，IBF变低，结束一次数据输入。,以上是使用中断输入的操作时序，如果设置INTE为“0”，则不使用中断，这时可使用查询方式，操作见后。,(3)方式1的输出,1）输出组态,（Output Buffer Full）：输出缓冲器满信号，低电平有效。8255通知外设在端口上已有数据。对于A口，使用PC7的引脚；对于B口，使用PC1的引脚。,(Acknowledge)：外设响应信号，低电平有效。外设通知8255，端口上的数据已取走。对于A口，使用PC6的引脚；对于B口，使用PC2的引脚。,INTE(Interrupt Enable)：中断允许信号，高电平有效。对于A口，使用PC6的锁存位；对于B口，使用PC2的锁存位。可用置位/复位控制字操作。,INTR(Interrupt Request)：中断请求信号，高电平有效。可用于向CPU请求中断。对于A口，使用PC5的引脚；对于B口，使用PC1的引脚。,工作过程分析：,1）当8255输出缓冲器空，向CPU发出中断请求，CPU响应中断，向8255输出数据，产生 信号。,2）信号经过t,WIT,时间后清除中断请求信号INTR。,3）的上升沿使 有效，通知外设可以接收数据。,4）外设接收数据后，发出 信号，再经过t,AOB,时间，使 无效，表明输出缓冲器已空。,5）无效后，经过t,AIT,时间，INTR有效，向CPU发出中断请求，CPU响应中断再送新的数据。,以上是使用中断输出的操作时序，如果设置INTE为“0”，则不使用中断，这时可使用查询方式，操作见后。,3.方式2的功能,方式2是一种双向总线方式，在这种方式下，8位数据线上既可以发送数据，也可以接收数据。,只有端口A可以工作在方式2，在这种方式下，需要C口的5位信号作为联络线。,在方式2下，数据的输入和输出都具有锁存功能。,（1）方式2的组态,（2）联络信号,1）：输出缓冲器满信号，低电平有效。8255通知外设在端口上已有数据，使用PC7的引脚。,2）：外设响应信号，低电平有效。外设通知8255，端口上的数据已取走，使用PC6的引脚。,3）：选通信号，低电平有效。外设通知8255A有数据输入。使用PC4的引脚。,4）IBF：输入缓冲器满信号，高电平有效。8255通知外设不能再输入数据，使用PC5的引脚。,5）INTR：中断请求信号，高电平有效。可用于向CPU请求中断。使用PC3的引脚。,6）INTE1、INTE2：INTE1为输出中断允许信号，使用PC6的锁存位；INTE2输入中断允许信号，使用PC4的锁存位。高电平有效，可用置位/复位控制字操作。,工作过程分析：,方式2可以看成方式1的输入和输出的组合。,方式2的输入时序与方式1的输入时序完全相同。,方式2的输出时序与方式1的输出时序的不同之处：在方式1下，CPU把数据写入到8255后，8255立即将数据送上A口。而在方式2下，须待 信号有效后，8255才将数据送上A口。这样处理是为了避免发生外总线冲突，此时端口A与外设的连线因输入/输出均使用，已成为数据总线。,9.1.4 端口C的状态字,8255工作在方式1和方式2时，C口各位作为联络线使用，CPU除了可以使用中断方式对8255进行服务，还可以通过读取C口的状态字来了解外设的状态。即使用查询方式进行数据传送。,端口C的状态字有以下几种格式：,1、方式1状态字,输入状态字：,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,I/O,I/O,IBF,A,INTE,A,INTR,A,INTE,B,IBF,B,INTR,B,输出状态字：,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,INTE,A,I/O,I/O,INTR,A,INTE,B,INTR,B,这些状态字中，有的是提供当前端口状态，有的是设置端口工作模式。,例如:允许端口A中断请求，禁止端口B中断请求（输入方式），则其程序段为：（设C口地址为303H）,MOV DX，303H,MOV AL，00010000B,OUT DX，AL,2、方式2状态字,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,INTE,1,IBFA,INTE,2,INTR,A,X,X,X,9.1.5 8255A应用举例,1.基本输入/输出应用举例,图9-14是8086微机系统扩展一片8255A作为并行口的电路图，同时还配以74LS138译码器等芯片，如图9-14所示。端口A为方式1输入，以中断方式与CPU交换数据，中断类型号为0FH；端口B工作于方式0输出，端口C的普通I/O作为输入。,根据图中的接线，所使用的译码输出地址为0B0H0BFH。8255使用数据线D0D7，使用地址为0B0H、0B2H、0B4H和0B6H。设端口A的中断服务子程序名为SERA。,具体8255A的初始化程序如下：,MOV AL，10111001B ；方式控制字,MOV DX，0B6H,OUT DX，AL,MOV AL，00001001B ；开放A口输入中断请求,OUT DX，AL,MOV AX，0,MOV ES，AX,MOV DI，0FH*4,MOV AX，OFFSET SERA,CLD,STOSW,MOV AX，SEG SERA,STOSW,9.2 串行通信,基本的数据通信方式有两种：并行通信和串行通信。,并行通信是在多条并行的通信线上同时传送各位数据。并行通信的优点是传输速度快，但线路开销大，一般用于短距离传送。串行通信是将多位数据按时间先后顺序逐位传送。串行传送的优点是线路占用少，一般用于远距离数据传送。,9.2.1 串行通信的数据传送方向,串行通信的数据传送方向可分为以下三种：,（1）单工传送,数据传送只有一个方向，通信的一方只能发送，另一方只能接收，如图9-10a。,（2）半双工传送,通信双方都可以发送和接收，但同一时刻只能有一个方向的数据传送，如图9-10b。,（3）全双工传送,通信的双方都可以任意发送和接收，即具有两条数据通信