《接口技术》PPT课件.ppt

8.1 8.1 概述概述 8.1.1 8.1.1 接口的功能接口的功能 8.1.2 8.1.2 接口与系统的连接接口与系统的连接 8.2 8.2 并行通行和并行接口芯片并行通行和并行接口芯片 8.2.1 8.2.1 并行通信并行通信 8.2.2 8255 8.2.2 8255A A可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片 8. 8.3 3 串行通信和串行接口芯片串行通信和串行接口芯片 8.8.3.1 3.1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 8.3.2 8251 8.3.2 8251A A可编程串行通信接口可编程串行通信接口 8.4 8.4 计数器计数器/ /定时器接口电路定时器接口电路 8.4.1 8.4.1 可编程计数器可编程计数器/ /定时器定时器 的工作原理的工作原理 8.4.2 82538.4.2 8253可编程计数器可编程计数器/ /定定 时器时器 8.5 8.5模拟通行道接口模拟通行道接口 8.5.1 8.5.1 概述概述 8.5.2 8.5.2 数数/ /模（模（D/AD/A）转换器转换器 8.5.3 8.5.3 模模/ /数（数（A/DA/D）转换器转换器 接接 口口 技技 术术 第第 八八 章章 8 81 11 1 接口的功能接口的功能 概述概述 接口的功能接口的功能 信息的输入与输出信息的输入与输出 信息的转换功能信息的转换功能 联络和中断管理功能联络和中断管理功能 可编程功能可编程功能 错误检测功能错误检测功能 8 81 1 地址译码和地址译码和I/OI/O设备的选择设备的选择 接口与系统的连接接口与系统的连接 总线收发总线收发 器和相应器和相应 逻辑电路逻辑电路 联络联络 信号信号 地址地址 译码器译码器 菊花链菊花链 逻逻 辑辑 输入输入/ / 输出输出 设备设备 地地 址址 总总 线线 控控 制制 总总 线线 数数 据据 总总 线线 数据数据/ /状状 态态/ /控制控制 控制控制 读读/ /写写 使能使能 存储器和存储器和I/OI/O选择选择 片选片选 寄存器选择寄存器选择 状态状态 寄存器寄存器 控制控制 寄存器寄存器 数据输数据输 入寄存入寄存 器和数器和数 据输出据输出 寄存器寄存器 控制线控制线 数据线数据线 DMADMA控制器控制器 中断请求中断请求 中断回答信号中断回答信号 图图8-1 8-1 典型典型I/OI/O接口与系统总线连接逻辑图接口与系统总线连接逻辑图 8 81 12 2 接口接口 与系统总线相连与系统总线相连 与与I/OI/O设备相连设备相连 实现与实现与CPUCPU的启动、选中的启动、选中 接口等控制信号的配合，接口等控制信号的配合， 提供传输数据信提供传输数据信 息的息的I/OI/O端口。端口。 随接口类型的不同而异，随接口类型的不同而异， 其电路结构与设备传输数其电路结构与设备传输数 据的要求以及数据格式紧据的要求以及数据格式紧 密相关。密相关。 8 81 12 2接口与系统的连接接口与系统的连接 8 82 21 1 并行通信并行通信 并行通信和并行接口芯片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，用来并行接口内部设置有一个控制寄存器，用来 寄存寄存CPUCPU写出的控制命令。另有一个状态寄存写出的控制命令。另有一个状态寄存 器提供各种状态位供器提供各种状态位供CPUCPU查询。查询。 所谓并行通信就是把一个字符的全部所谓并行通信就是把一个字符的全部n n个数据位个数据位 用用n n条线同时进行传输。与串行通信相比，它具有条线同时进行传输。与串行通信相比，它具有 传输速度快、信息率高等优点。传输速度快、信息率高等优点。 8 82 2 图图8-2 8-2 并行接口连接外设示意图并行接口连接外设示意图 8 82 21 1 CPUCPU 控制寄存器控制寄存器 输入缓冲寄存器输入缓冲寄存器 输出缓冲寄存器输出缓冲寄存器 状态寄存器状态寄存器 数据总线数据总线 读信号读信号 写信号写信号 复位复位 A0A0 中断请求中断请求 地址地址 译码译码 片选片选 A1A1 并行接口并行接口 输入设备输入设备 输出设备输出设备 数据输入准备好数据输入准备好 数据输入回答数据输入回答 数据输出数据输出 数据输入准备好数据输入准备好 数据输入回答数据输入回答 并行通信并行通信 82558255A A可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片 1. 82551. 8255A A的内部逻辑结构的内部逻辑结构 (1) (1) 外设接口部分（数据端口外设接口部分（数据端口A A、B B、C C） 1) 1) 端口端口A A。端口端口A A内部包含一个内部包含一个8 8位数据输入锁存器和位数据输入锁存器和 一个一个8 8位数据输出锁存位数据输出锁存/ /缓冲器。缓冲器。 2) 2) 端口端口B B。端口端口B B内部包含一个内部包含一个8 8位数据输入缓冲器和位数据输入缓冲器和 一个一个8 8位数据输出锁存位数据输出锁存/ /缓冲器。缓冲器。 3) 3) 端口端口C C。端口端口C C内部包含一个内部包含一个8 8位数据输入缓冲器和位数据输入缓冲器和 一个一个8 8位数据输出锁存位数据输出锁存/ /缓冲器。通过向芯片写入方式缓冲器。通过向芯片写入方式 选择控制字，端口选择控制字，端口C C可以被分成两个可以被分成两个4 4位端口。位端口。 8 82 22 2 (2)(2) 这两组控制电路，根据芯片内部的控制寄存器内容（存放着这两组控制电路，根据芯片内部的控制寄存器内容（存放着 CPUCPU输出的方式选择控制字）和输出的方式选择控制字）和“读读/ /写控制逻辑写控制逻辑”发出的读发出的读/ /写写 命令，控制两组端口的工作方式和读命令，控制两组端口的工作方式和读/ /写操作。写操作。 A A组控制电路控制端口组控制电路控制端口A A、端口端口C C高高4 4位（位（PC7PC7PC4PC4）。）。 B B组控制电路控制端口组控制电路控制端口B B、端口端口C C低低4 4位（位（PC3PC3PC0PC0）。）。 内部逻辑内部逻辑 （A A组和组和B B组控制电路）组控制电路） (3)(3) 1) 1) 读读/ /写控制逻辑电路写控制逻辑电路 地址线地址线A1A1和和A0A0、CSCS（片选）、片选）、RDRD（读控制）、读控制）、WRWR（写控制）写控制） 、RESETRESET（复位）信号的组合，用来控制复位）信号的组合，用来控制82558255A A进行数据信息进行数据信息 、状态信息和控制信息的传输。、状态信息和控制信息的传输。 2) 2) 数据总线缓冲器数据总线缓冲器 它是一个它是一个8 8位的双向三态数据缓冲器，它是位的双向三态数据缓冲器，它是82558255A A与与CPUCPU数据总数据总 线的接口，所有数据的输入线的接口，所有数据的输入/ /输出，以及输出，以及CPUCPU用输出指令向用输出指令向 82558255A A发出的控制字和用输入指令向发出的控制字和用输入指令向82558255A A发出的控制字和用发出的控制字和用 输入指令从输入指令从82558255A A读入的外设状态信息，都是通过这个缓冲器读入的外设状态信息，都是通过这个缓冲器 传送的。传送的。 CPUCPU接口部分接口部分 82558255A A的引脚及功能的引脚及功能 82558255A A 的引脚的引脚 与外设相连的引脚与外设相连的引脚 与与CPUCPU相连的引脚相连的引脚 PA7PA0PA7PA0 PB7PB0PB7PB0 PC7PC0PC7PC0 数据线引脚数据线引脚 控制线引脚控制线引脚 2.2. 82558255A A的控制字的控制字 (1) (1) 方式选择控制字方式选择控制字 1 1） 8255 8255A A有三种工作方式有三种工作方式 方式方式00基本的输入基本的输入/ /输出方式输出方式 方式方式11选通的输入选通的输入/ /输出方式输出方式 方式方式22双向传输方式双向传输方式 2 2） 端口端口A A可以工作于三种工作方式中任何一种，端口可以工作于三种工作方式中任何一种，端口B B只只 能工作于方式能工作于方式0 0或者方式或者方式1 1，端口，端口C C既可以分为两个既可以分为两个4 4位端口位端口 ，作一般的输入，作一般的输入/ /输出端口使用，更经常的是用于配合端口输出端口使用，更经常的是用于配合端口 A A和和B B工作，为它们提供控制信号和状态信号。工作，为它们提供控制信号和状态信号。 3 3） 由内部逻辑（由内部逻辑（A A组和组和B B组控制电路）可以将三个数据端组控制电路）可以将三个数据端 口划分为两组口划分为两组，分别为分别为A A组（端口组（端口A A和端口和端口C C高高4 4位位PC7PC7PC4PC4 ）和和 B B组（端口组（端口B B和端口和端口C C低低4 4位位PC3PC3PC0PC0）。）。 3.3. (2)(2) 端口端口C C经常用于配合端口经常用于配合端口A A和和B B工作，为它们提供控制信号工作，为它们提供控制信号 和状态信号，因此端口和状态信号，因此端口C C的各个位经常作为控制位或状态位的各个位经常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，来使用，为了方便用户单独设置某一个控制位或状态位， 82558255A A提供了端口提供了端口C C置位置位/ /复位控制字。复位控制字。 端口端口C C置位置位/ /复位控制字复位控制字 (1) (1) 方式方式00基本输入基本输入/ /输出方式输出方式 82558255A A的工作方式的工作方式 两个两个8 8位端口位端口A A、B B及两个及两个4 4位端口（端口位端口（端口C C的高的高4 4位、低位、低 4 4位）中的任一端口，均可以作为输入端口或输出端口位）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。，且各端口均是独立的。 四个端口的输入或输出，可以有四个端口的输入或输出，可以有1616种不同的组合，种不同的组合， 故可以适用于多种用途。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。各端口输入时无锁存，输出时有锁存。 特点特点 4.4. (2)(2) 两个两个8 8位数据输入位数据输入/ /输出端口（均带锁存功能）输出端口（均带锁存功能）A A和和B B ，在端口在端口C C 的配合下工作。的配合下工作。 端口端口C C中有中有3 3位用于端口位用于端口A A的输入的输入/ /输出控制，另有三输出控制，另有三 位用于端口位用于端口B B的输入的输入/ /输出控制，并且均提供中断逻辑输出控制，并且均提供中断逻辑 。 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。 特点特点 方式方式1 1 选通的输入选通的输入/ /输出方式输出方式 82558255A A应用举例应用举例 【例例8-28-2】 某接口设计采用一片某接口设计采用一片82558255A A实现。其端口实现。其端口A A连连 接并行打印机接并行打印机, ,端口端口B B连接纸带读入机连接纸带读入机, 8255, 8255A A工作于方式工作于方式 0 0，以查询方式传送数据。，以查询方式传送数据。 本例使用端口本例使用端口C C传送控制和状态信息。各控制信号的意义为传送控制和状态信息。各控制信号的意义为 ： DATA STROBE DATA STROBE 数据选通信号。打印机要有一个宽度为数据选通信号。打印机要有一个宽度为 0 05 5ss的脉冲，作为数据选通信号。由的脉冲，作为数据选通信号。由PC4PC4位输出。位输出。 BUSYBUSY当其有效时为高电平，此时表示打印机当其有效时为高电平，此时表示打印机“忙忙”， 不能接收新的输出数据。这是打印机的状态信号。由不能接收新的输出数据。这是打印机的状态信号。由PC2PC2位读位读 入。入。 DRIVE RIGHTDRIVE RIGHT此信号驱动纸带前进一步，并读一个字此信号驱动纸带前进一步，并读一个字 符。它是符。它是82558255A A给外设的启动信号。由给外设的启动信号。由PC5PC5位输出。位输出。 DATA READYDATA READY纸带读入器的状态信号。其为高电平表示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。由纸带读入器已将数据准备好。由PC3PC3位读入。位读入。 5.5. 82558255A A在键盘和数码管显示接口中的应用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。键盘扫描的硬件采用矩阵式结构。 倘若键盘具有倘若键盘具有mnmn个键，那么键盘矩阵应有个键，那么键盘矩阵应有m m行行n n列，列， 其中其中m m行由一个输出端口控制，行由一个输出端口控制，n n列由一个输入端口控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 入端口读入入端口读入CPUCPU。通过识别行和列线上的电平状态，即通过识别行和列线上的电平状态，即 可以识别键是否闭合，即键是否按下。可以识别键是否闭合，即键是否按下。 (1) (1) 键盘接口键盘接口 6.6. (2)(2) 1) 1) 七字段七字段LEDLED显示器显示器 LEDLED的主要部分为七段发光二极管，如图的主要部分为七段发光二极管，如图7-207-20a a所所 示。七个字段分别称为示。七个字段分别称为a a、b b、c c、d d、e e、f f、g g段，段， 通常还有一个小数点段通常还有一个小数点段DPDP。通过七段的亮与灭的组通过七段的亮与灭的组 合，可以显示合，可以显示0 09 9和和A AF F等字符，从而实现十六进等字符，从而实现十六进 制数的显示。制数的显示。 2) 2) 利用利用82558255A A实现实现LEDLED显示接口显示接口 82558255A A的端口的端口A A用来输出显示字符的七段用来输出显示字符的七段LEDLED代码代码 ，故端口，故端口A A为段控端口。为段控端口。255255A A的端口的端口B B用来控制用来控制LEDLED 的显示位，即位控端口。的显示位，即位控端口。 LEDLED显示接口显示接口 8.3.1 8.3.1 串行通信的基本概念串行通信的基本概念 串行通信和串行接口芯片串行通信和串行接口芯片 1. 1. 全双工方式与半双工方式全双工方式与半双工方式 两个串行接口之间分别用两根独立的传输线发两个串行接口之间分别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送和接收信号，使发送和接收数据可同时进行 。 全双工方式全双工方式 在半双工方式中，输入过程和输出过程使用同在半双工方式中，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。能进行发送数据或者接收数据。 半双工方式半双工方式 2. 2. 同步通信和异步通信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）开始传输，但是，在每组信息（通常称之为信息帧）开始 要加上要加上1 1至至2 2个同步字符，在传输线上没有字符传输时个同步字符，在传输线上没有字符传输时 ，要发送专用的，要发送专用的“空闲空闲”字符或同步字符，其原因是字符或同步字符，其原因是 同步传输字符必须连续传输，不允许有间隙。同步传输字符必须连续传输，不允许有间隙。 同步通信同步通信 8.38.3 是指通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而在同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。方式。 异步通信必须遵循的两项规定为：异步通信必须遵循的两项规定为： 每个字符传送时，必须前面加一位起始位，后面加上每个字符传送时，必须前面加一位起始位，后面加上1 1 、1.51.5或或2 2位停止位。例如位停止位。例如ASCIIASCII码传送时，这一帧应该是码传送时，这一帧应该是 ，前面一个起始位，接着七位，前面一个起始位，接着七位ASCIIASCII编码，之后是一位奇编码，之后是一位奇 偶校验位，最后是一位停止位，共偶校验位，最后是一位停止位，共1010位为一帧。位为一帧。 (1) (1) 字符的格式字符的格式 (2) (2) 波特率（波特率（Baud Rate Baud Rate ） 波特率就是传送数据位的速率，用位波特率就是传送数据位的速率，用位/ /秒（秒（bit/sbit/s） 表示。例如，数据传送的速率为表示。例如，数据传送的速率为120120字符字符/ /秒，每帧秒，每帧 包括包括1010个数据位，则传送波特率为：个数据位，则传送波特率为： 10120=120010120=1200bit/s=1200Bdbit/s=1200Bd 异步通信异步通信 信号的调制与解调信号的调制与解调 为了保证信号传送的正确性，故在长距离通信中，采用调为了保证信号传送的正确性，故在长距离通信中，采用调 制制/ /解调器来改善信号的品质。解调器来改善信号的品质。 调制器调制器( (Modulator)Modulator)把数字信号转换为模拟信号，经过传把数字信号转换为模拟信号，经过传 输线送到目的地后，再用解调器（输线送到目的地后，再用解调器（DemodulatorDemodulator）检测此模检测此模 拟信号，并把它转换成数字信号，拟信号，并把它转换成数字信号， 在实际应用中，通常把在实际应用中，通常把 调制器和解调器做在一起，构成调制调制器和解调器做在一起，构成调制/ /解调器。解调器。 3.3. RS-232-CRS-232-C接口接口 RS-232-CRS-232-C是是EIAEIA（ElectronicsElectronics Industring Industring Association Association ）推荐的国际通用的一种串行通信接口标准。实际上，它是推荐的国际通用的一种串行通信接口标准。实际上，它是 一个一个2525芯或者芯或者9 9芯的芯的D D型连接器。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，由于它的每个引脚都有标准规定，必须连接规定的信号， 所以对任何具备所以对任何具备RS-232-CRS-232-C接口的设备，都可以不需要附加任接口的设备，都可以不需要附加任 何硬件而与计算机相连。何硬件而与计算机相连。 RS-232-CRS-232-C除了对信号引脚的定义作了规定外，对信号电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。平标准也作了规定。 4.4. 1. 82551. 8255A A的基本性能的基本性能 82518251A A可编程串行通信接口可编程串行通信接口 (1)(1)外设接口部分（数据端口外设接口部分（数据端口A A、B B、C C）(1) (1) 可工作可工作 于同步方式或异步方式。于同步方式或异步方式。 (2) (2) 同步方式下，每个字符可为同步方式下，每个字符可为5 58 8位，可内同步位，可内同步 或外同步，能自动插入同步字符。或外同步，能自动插入同步字符。 (3) (3) 异步方式下，每个字符可为异步方式下，每个字符可为5 58 8位，时钟速率位，时钟速率 为传输波特率的为传输波特率的1 1、1616倍或倍或6464倍。倍。 8.3.28.3.2 (4) (4) 自动产生中止字符，自动检测和处理中止字符；可产生自动产生中止字符，自动检测和处理中止字符；可产生1 1、 1.51.5个或个或2 2个停止位；可检测假启动位。个停止位；可检测假启动位。 (5) (5) 同步方式下，波特率为同步方式下，波特率为0 06464Kb/sKb/s；异步方式下，波特率为异步方式下，波特率为0 0 19192 2Kb/sKb/s。 (6) (6) 全双工方式；双缓冲的发送器和接收器。全双工方式；双缓冲的发送器和接收器。 (7) (7) 具有自动错误检测功能，可检测奇偶错、数据丢失和具有自动错误检测功能，可检测奇偶错、数据丢失和 帧错误，用户可通过输入状态寄存器内容进行查询。帧错误，用户可通过输入状态寄存器内容进行查询。 (8) (8) 全部输入全部输入/ /输出与输出与TTLTTL兼容。兼容。 1.1.82558255A A的基本性能的基本性能 82518251A A的逻辑结构及工作原理的逻辑结构及工作原理 (1) 8251(1) 8251A A逻辑结构逻辑结构 数据输入缓冲寄存器和数据输出缓冲寄存器数据输入缓冲寄存器和数据输出缓冲寄存器 接收移位寄存器接收移位寄存器 发送移位寄存器发送移位寄存器 模式寄存器模式寄存器 控制寄存器控制寄存器 状态寄存器状态寄存器 步字符寄存器步字符寄存器 2.2. 1 1） 异步方式下的数据接收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，即开始检测在异步方式下，当准备好接收数据时，即开始检测RXDRXD 线上的信号。线上的信号。 同步方式下的数据接收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。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，这又分为内同步和外同步。在内同步方式下，82518251A A通过通过 监测监测RXDRXD线，来搜索同步字符。在外同步方式下，由外部线，来搜索同步字符。在外同步方式下，由外部 其它设备在其其它设备在其SYNDETSYNDET引脚加一个高电平实现同步。引脚加一个高电平实现同步。 (2) 8251(2) 8251A A内部工作原理方框图内部工作原理方框图 接收器接收器 2 2） 在异步方式下在异步方式下 发送器在发送每一个字符前先自动发送发送器在发送每一个字符前先自动发送1 1个起始位，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然后再发送字符数据，最后根据编程所规定的要求加 上上1 1位奇位奇/ /偶校验位以及偶校验位以及1 1个、个、1 15 5个或者个或者2 2个停止位。个停止位。 在同步方式下在同步方式下 当发送器从当发送器从CPUCPU接收到至少接收到至少1 1个待发送字符后，在发个待发送字符后，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。个同步字符，然后发送字符数据块。 发送器发送器 (1) 8251(1) 8251A A与与CPUCPU接口信号接口信号 82518251A A的接口信号的接口信号 1 1） 数据线数据线D7D7D0D0。 8251 8251A A的数据总线的数据总线D7D7D0D0为双向三态、为双向三态、8 8位缓冲器的引线，它位缓冲器的引线，它 们与们与CPUCPU系统数据总线相连，用于在系统数据总线相连，用于在CPUCPU与与82518251A A之间传送数据之间传送数据 （包括（包括CPUCPU对对82518251A A的编程命令和的编程命令和82518251A A送往送往CPUCPU的状态信息）。的状态信息）。 2 2） 片选信号线片选信号线 。 只有当信号为低电平时，只有当信号为低电平时，82518251A A被选中，被选中，82518251A A才能与才能与CPUCPU 之间传送数据。如果为高电平之间传送数据。如果为高电平,8251,8251A A未被选中，未被选中，82518251A A的数的数 据线处于高阻状态，据线处于高阻状态，82518251A A才能与才能与CPUCPU之间不能传送数据。之间不能传送数据。 3.3. 3 3） RDRD读信号，一般直接连接到读信号，一般直接连接到CPUCPU的引脚的引脚RDRD或或IORCIORC引脚。引脚。 RDRD为低电平时，表示为低电平时，表示CPUCPU正在从正在从82518251A A读取数据或状态信息。读取数据或状态信息。 WRWR写信号，一般直接连接到写信号，一般直接连接到CPUCPU的的WRWR引脚或引脚或IOWCIOWC引脚。引脚。 WRWR为低电平时，表示为低电平时，表示CPUCPU正在向正在向82518251A A写入数据或控制信息。写入数据或控制信息。 C/DC/D控制控制/ /数据信号，是数据信号，是CPUCPU送往送往82518251A A的信号，用来区分的信号，用来区分 当前数据总线上的信息是数据还是控制或状态信息。当前数据总线上的信息是数据还是控制或状态信息。 读读/ /写控制信号线写控制信号线 4 4 ） TXRDY TXRDY 发送器准备好信号，输出，高电平有效。它用于告知发送器准备好信号，输出，高电平有效。它用于告知 CPUCPU，8251A8251A已为接收一个发送字符准备就绪。已为接收一个发送字符准备就绪。 TXE TXE 发送器空信号，输出，高电平有效。发送器空信号，输出，高电平有效。 RXRDY RXRDY 接收器准备好信号，输出，高电平有效。该信号有接收器准备好信号，输出，高电平有效。该信号有 效表示当前效表示当前82518251A A已经从外部设备或调制解调器上接收到了一个字已经从外部设备或调制解调器上接收到了一个字 符，正等待符，正等待CPUCPU读取。读取。 SYNDET SYNDET 同步检测信号，高电平有效。同步检测信号，高电平有效。SYNDETSYNDET引脚只用于同引脚只用于同 步方式，既可以作为输入，也可以作为输出。步方式，既可以作为输入，也可以作为输出。 收发联络信号收发联络信号 2 2） 收发联络信号收发联络信号 1 1） TXD TXD 发送数据信号端，输出。发送数据信号端，输出。 CPUCPU送往送往82518251A A的并行数据，在的并行数据，在82518251A A内部转变为串行数据后，内部转变为串行数据后， 自自TXDTXD线上被逐位地发送。线上被逐位地发送。 RXD RXD 接收数据信号端，输入。接收数据信号端，输入。 外部装置通过外部装置通过RXDRXD线送来串行数据，在线送来串行数据，在82518251A A内部被接收移位寄内部被接收移位寄 存器逐位接收，当接收了一个完整的数据后变换成并行数据，存器逐位接收，当接收了一个完整的数据后变换成并行数据， 供供CPUCPU读取。读取。 数据信号数据信号 2 2） DTRDTR数据终端准备好信号，输出，低电平有效。这是数据终端准备好信号，输出，低电平有效。这是82518251A A 送往外设的信号，用以表示送往外设的信号，用以表示CPUCPU已经准备好接收数据。已经准备好接收数据。 DSRDSR数据装置准备好信号，输入，低电平有效。这是来自数据装置准备好信号，输入，低电平有效。这是来自 外设的信号，表示外设已经准备好发送数据。外设的信号，表示外设已经准备好发送数据。 RTSRTS请求发送信号，输出，低电平有效。请求发送信号，输出，低电平有效。 CTSCTS清除发送（允许发送）信号，输入，低电平有效。清除发送（允许发送）信号，输入，低电平有效。 收发联络信号收发联络信号 3 3 ） CLK8251ACLK8251A内部工作时钟信号，输入。内部工作时钟信号，输入。82518251A A由这由这 个个CLKCLK输入产生其内部工作时序。输入产生其内部工作时序。 RxCRxC接收器时钟信号，输入。此时钟信号控制接收器时钟信号，输入。此时钟信号控制 82518251A A接收器接收字符的速率。接收器接收字符的速率。 TXCTXC发送器时钟信号，输入。此时钟信号控制发送器时钟信号，输入。此时钟信号控制 82518251A A发送器发送字符的速率。发送器发送字符的速率。TXCTXC的频率和波特率之间的频率和波特率之间 的关系与的关系与RxCRxC相同。相同。 时钟信号时钟信号 (1) (1) 方式选择控制字方式选择控制字 82518251A A的编程的编程 D1D0D1D0用于确定工作于同步方式还是异步方式。用于确定工作于同步方式还是异步方式。 D3D2D3D2用于确定字符的位数。当用于确定字符的位数。当D3D2=00D3D2=00时，传输字符被定时，传输字符被定 义为义为5 5位；位；D3D2=01D3D2=01、1010或或1111时，传输字符分别被定义为时，传输字符分别被定义为6 6、7 7、8 8 位。位。 D5D4D5D4用于确定奇偶校验性质。当用于确定奇偶校验性质。当D5D4D5D4的编码为的编码为0000或或1010时时 ，无奇偶校验；，无奇偶校验；D5D4=01D5D4=01时，为奇校验；时，为奇校验；D5D4=11D5D4=11时，为偶校验。时，为偶校验。 D7D6D7D6在同步方式和异步方式下的意义不同：在异步方式在同步方式和异步方式下的意义不同：在异步方式 下，这两位除编码为下，这两位除编码为0000时无意义外，其它编码定义停止位的位数时无意义外，其它编码定义停止位的位数 。D7D6=01D7D6=01时，为时，为1 1个停止位；个停止位；D7D6=10D7D6=10时，为时，为1 15 5个停止位；个停止位； D7D6=11D7D6=11时，为时，为2 2个停止位。个停止位。 4.4. (2)(2) 操作命令控制字用于规定操作命令控制字用于规定82518251A A的工作状态的工作状态启动串行通信启动串行通信 开始工作或者芯片复位。开始工作或者芯片复位。 初始化初始化82518251A A芯片时，当写入方式选择控制字，定义芯片时，当写入方式选择控制字，定义82518251A A芯片芯片 为异步通信，或者定义为同步通信且同步字符已经写入为异步通信，或者定义为同步通信且同步字符已经写入82518251A A后后 ，接下来应该向，接下来应该向82518251A A写入操作命令控制字。写入操作命令控制字。 操作命令控制字操作命令控制字 (1) (1) 异步方式下的初始化编程异步方式下的初始化编程 82518251A A初始化编程及应用举例初始化编程及应用举例 经分析，知其方式选择控制字应该为经分析，知其方式选择控制字应该为9 9BHBH，操作命令控制字操作命令控制字 应该为应该为3737H H。初始化编程如下：初始化编程如下： MOV DXMOV DX，1A2H1A2H MOV ALMOV AL，9BH9BH OUT DXOUT DX，AL AL ；设置工作方式设置工作方式 MOV ALMOV AL，37HOUTDX37HOUTDX，AL AL ；设置工作状态设置工作状态 【例【例7 74 4】 设在某设在某80868086系统中有一片系统中有一片82518251A A，其占用的端口地址分其占用的端口地址分 别为别为1 1A0HA0H和和1 1A2HA2H，并要求其工作方式选择为：异步通信并要求其工作方式选择为：异步通信, ,字符用字符用7 7位二位二 进制数表示进制数表示, ,奇校验奇校验,1,15 5个停止位个停止位, ,波特率系数为波特率系数为6464。对其工作状态。对其工作状态 的要求是：使发送允许的要求是：使发送允许TxENTxEN有效，接收允许有效，接收允许RxERxE有效，使数据终端准有效，使数据终端准 备好信号有效，复位出错标志，将请求发送信号置于有效电平。备好信号有效，复位出错标志，将请求发送信号置于有效电平。 5.5. 经分析，知其方式选择控制字应该为经分析，知其方式选择控制字应该为9 9BHBH，操作命令控制字应操作命令控制字应 该为该为3737H H。初始化编程见下页。初始化编程见下页。 【例【例7-57-5】 设某设某82518251A A芯片端口地址分别为芯片端口地址分别为1 1A0HA0H和和1 1A2HA2H。要求其工作要求其工作 方式为：同步方式、内同步、两个同步字符、奇校验、每个字符方式为：同步方式、内同步、两个同步字符、奇校验、每个字符8 8位位 。并设第一个同步字符为。并设第一个同步字符为EFHEFH，第二个同步字符为第二个同步字符为7 7EHEH。要求其工作状要求其工作状 态是：复位出错标志，启动发送器和接收器，当前态是：复位出错标志，启动发送器和接收器，当前CPUCPU已经准备好且已经准备好且 请求发送。请求发送。 同步方式下的初始化编程同步方式下的初始化编程 (2)(2) MOV DXMOV DX，1A2H1A2H MOV ALMOV AL，40H40H OUT DXOUT DX，AL AL ；复位复位82518251A A MOV MOV AL AL，1CH1CH OUT DXOUT DX，AL AL ；写入方式选择控制字，规定其工作方式写入方式选择控制字，规定其工作方式 MOV ALMOV AL，0EFH0EFH OUT DXOUT DX，AL AL ；写入第一个同步字符写入第一个同步字符 MOV MOV AL AL，7EH7EH OUT DXOUT DX，AL AL ；写入第二个同步字符写入第二个同步字符 MOV ALMOV AL，0B7H0B7H OUT DXOUT DX，AL AL ；写入操作命令控制字，设置其写入操作命令控制字，设置其工作状态工作状态 (2)(2) 同步方式下的初始化编程 同步方式下的初始化编程 【例【例7-67-6】 8251 8251A A工作于异步方式，工作于异步方式，7 7个数据位，个数据位，1 15 5个停止个停止 位，奇校验，波特率系数为位，奇校验，波特率系数为6464。其数据端口地址为。其数据端口地址为A0HA0H，控制控制 端口地址为端口地址为A2HA2H。 通过查询通过查询82518251A A状态寄存器中的状态寄存器中的RXRDYRXRDY位，可以确定位，可以确定82518251A A是否已是否已 经从外设接收到了一个字符。若已接收到，即经从外设接收到了一个字符。若已接收到，即RXRDYRXRDY有效，有效，CPUCPU就就 可执行输入指令从可执行输入指令从82518251A A的数据端口（的数据端口（C/D=0C/D=0）取回一字节数据放取回一字节数据放 在内存缓冲区。程序中还要检测状态寄存器的第在内存缓冲区。程序中还要检测状态寄存器的第3 3、4 4、5 5位，看位，看 是否出现了奇偶错、溢出错或帧错误。若发现错误，应停止输入是否出现了奇偶错、溢出错或帧错误。若发现错误，应停止输入 ，并转错误处理程序。，并转错误处理程序。 使用查询方式接收传送数据举例使用查询方式接收传送数据举例 (3)(3) MOV ALMOV AL，9BH 9BH OUT 0A2HOUT 0A2H，AL AL ；写入异步方式选择字写入异步方式选择字 MOV ALMOV AL，37H37H OUT 0A2HOUT 0A2H，AL AL ；写入命令指令字写入命令指令字 MOV BXMOV BX，BUFPTR BUFPTR ；设缓冲区首址存放在设缓冲区首址存放在DSDS段段BUFPTRBUFPTR变量名下变量名下 MOV DIMOV DI，0 0 ；变址寄存器清变址寄存器清0 0 MOV CXMOV CX，0064H 0064H ；设置计数器值设置计数器值100100 IN ALIN AL，0A2H 0A2H ；输入状态字送输入状态字送ALAL TEST TEST AL AL，02H 02H ；测试状态字第测试状态字第2 2位，即位，即RXRDYRXRDY 程序程序 WAITWAIT： JZ WAIT JZ WAIT ；若若82518251A A未收到字符，则重新取状态字未收到字符，则重新取状态字 IN ALIN AL，0A0H 0A0H ；若若RXRDYRXRDY有效，则从数据口输入数据有效，则从数据口输入数据 MOV MOV BX+DIBX+DI，AL AL ；将接收到的字符送入缓冲区将接收到的字符送入缓冲区 IN CDI IN CDI ；缓冲区指针下移一个单元缓冲区指针下移一个单元 IN ALIN AL，0A2H 0A2H ；再读入状态字再读入状态字 TEST ALTEST AL，38H 38H ；测试有无三种错误测试有无三种错误 JNZ ERROR JNZ ERROR ；若有错，转错误处理程序若有错，转错误处理程序ERER LOOP WAIT LOOP WAIT ；如已输入如已输入100100个字符，则继续进行数据处理个字符，则继续进行数据处理 程序程序 82518251A A在在CRTCRT接口中的应用接口中的应用 其一，电平转换问题。在远距离串行通信时，发送方要使用其一，电平转换问题。在远距离串行通信时，发送方要使用 调制器，接收方要使用解调器。调制器，接收方要使用解调器。 其二，同步方式下对同步字符的检测问题。如果采用内同步其二，同步方式下对同步字符的检测问题。如果采用内同步 方式，则由方式，则由82518251A A自身来检测同步字符。自身来检测同步字符。 在实际使用在实际使用82518251A A时，还应注意以下两个问题：时，还应注意以下两个问题： (4)(4) 计数器计数器/ /定时器接口电路定时器接口电路 本节主要介绍计数器本节主要介绍计数器/ /定时器的基本工作原理和计算机系统中广泛采用的定时器的基本工作原理和计算机系统中广泛采用的 计数器计数器/ /定时器芯片定时器芯片Intel 8253Intel 8253PITPIT 8.48.4 可编程计数器可编程计数器/ /定时器具有两种功能：定时器具有两种功能： 作为计数器作为计数器 作为定时器作为定时器 典型的计数器典型的计数器/ /定时器的基本原理图如图定时器的基本原理图如图7-397-39所示所示 8.4.1 8.4.1 可编程计数器可编程计数器/ /定时器的工作原理定时器的工作原理 图图8-39 8-39 计数器计数器/ /定时器中包括了四个寄存器和一个计数器定时器中包括了四个寄存器和一个计数器 预置计数值预置计数值 计数器输出寄存器计数器输出寄存器 控制寄存器控制寄存器 状态寄存器状态寄存器 四个寄存器四个寄存器 控制寄存器用来控制计数器控制寄存器用来控制计数器/ /定时器的工作方式定时器的工作方式 (1) (1) 门脉冲控制时钟输入。门脉冲控制时钟输入。 (2) (2) 用门脉冲重新启动计数用门脉冲重新启动计数 。 (3) (3) 用门脉冲停止计数。用门脉冲停止计数。 (4) (4) 单一计数。单一计数。 (5) (5) 循环计数循环计数。 82538253可编程计数器可编程计数器/ /定时器定时器 8253 8253是微机系统中广泛使用的可编程计数器是微机系统中广泛使用的可编程计数器/ /定时器芯片。在定时器芯片。在PCPC 机中，即以一片机中，即以一片82538253作为作为CPUCPU的外围支持电路，用来产生系统实时的外围支持电路，用来产生系统实时 钟定时信号、动态存储器刷新信号和扬声器的发声信号。钟定时信号、动态存储器刷新信号和扬声器的发声信号。 1 . 82531 . 8253基本情况基本情况 82538253具有具有 3 3 个独立的个独立的1616位计数器通道，分别称为位计数器通道，分别称为: : 计数器计数器0 0通道通道 计数器计数器2 2通道通道 计数器计数器1 1通道通道 8.4.28.4.2 82538253的内部结构的内部结构 8253 8253的内部结构如图的内部结构如图 8-40 8-40a a 所示所示 主要功能主要功能 每个芯片内部有每个芯片内部有3 3个独立的个独立的1616位计数器通道。位计数器通道。 每个计数器通道都可以单独作为定时或计数使用，且都可以按照每个计数器通道都可以单独作为定时或计数使用，且都可以按照 二进制或二二进制或二十进制计数。十进制计数。 每个计数器的计数速率可高达每个计数器的计数速率可高达 2 2 MHzMHz，最高计数速率为最高计数速率为2.62.6 MHzMHz。 每个计数器通道有每个计数器通道有6 6种工作方式，可由程序设置或改变。种工作方式，可由程序设置或改变。 所有输入输出都与所有输入输出都与TTLTTL兼容。兼容。 这是这是82538253与与CPUCPU数据总线连接的数据总线连接的8 8位双向三态缓冲器位双向三态缓冲器 这是这是82538253内部操作的控制部分内部操作的控制部分 在在82538253初始化编程时，初始化编程时，CPUCPU写入芯片的控制字就存放在控制字寄存器写入芯片的控制字就存放在控制字寄存器 中，该控制字规定了通道的工作方式中，该控制字规定了通道的工作方式 这是这是3 3 个完全独立的计数器个完全独立的计数器/ /定时器通道，各自可按不同的方式工作定时器通道，各自可按