微机原理与接口技术7.ppt

1、第7章计算机接口技术,可编程定时/计数器8253 可编程并行接口8255A,71接口电路概述,接口是CPU与外设之间的数据交换通道。 分两大部分： 总线接口内部寄存器、存取逻辑和传送控制逻辑电路，如数据缓冲、地址锁存等。 外设接口CPU与外设信息交换时的联络和控制，电平与信息的转换等。 按功能分输入接口和输出接口 按传送方式分并行接口和串行接口 按传送信息类型分数字量输入输出接口和模拟量输入输出接口。 以下主要介绍典型的可编程I/O接口。,72 可编程定时/计数器8253,常用定时方法有三种: 软件定时 采用软件编程实现定时，通用灵活,容易实现。但仅适用于延时时间较短、重复次数有限的场合，否则

2、占用CPU时间较长。 硬件定时 采用逻辑电路外接定时部件和电阻、电容来实现，通用性、灵活性差,若改变定时时间和计数的要求需调整电路参数。 可编程定时/计数器 定时/计数功能和范围可由编程来灵活设置，启动后，于CPU并行工作，不占CPU时间。如Intel公司的8253,8253功能,8253是Intel公司生产的16位可编程定时计数器。 具有三个完全相同的独立的16位减法计数器 计数时钟频率最高为2MHZ 按BCD码和二进制方式预置初值并减1计数 六种工作方式，通过编程设定或改变 计数定时值可由CPU随时读取。,721 8253的外部引线及内部结构,1.外部引线及功能（24引脚双列直插式芯片）,

3、D7-D0用来传送控制字和计数初值。 #RD读信号，低电平有效 #WR写信号，低电平有效 #CS片选信号 A0 A1口地址选择信号 00计数器0 01计数器1 10计数器2 11控制寄存器 CLK0-CLK 2时钟信号输入端 GATE0-GATE2控制计数器启停 OUT0-OUT2计数器输出，在不同的方式下波形不同。,2.内部结构及工作原理,1、计数器通道 计数器0、计数器1、计数器2 每个通道包括： 一个16位可预置初值的寄存器。 一个计数执行单元 一个输出锁存器 CLK作为输入计数的时钟信号。可以按二进制或BCD码减1计数。 采用二进制写入数值范围：0000H（最大）- FFFFH 采用B

4、CD写入的数值范围：0000（最大）- 9999 GATE是门控信号。用于控制计数的启动和停止 OUT 计数输出信号。,2.内部结构及工作原理,2、控制寄存器 存放方式选择控制字，决定8253 工作方式。 只读。 3、数据总线缓冲器，8位双向三态 写控制字 写计数初值 读计数初值,2.内部结构及工作原理,4、读/写控制逻辑 芯片选择#CS A1A0 #RD #WR,3.计数器启动方法,CPU用输出指令向计数器写入初值后 软件启动：计数器开始启动，进行减1计数。 硬件启动：由门控信号GATE由低变高后开始计数。 重复计数： 在方式2和方式3下，计数器从初值减到0，只要门控GATE=1，计数器就会

5、重复工作，在OUT端产生连续波形。,功能,用作计数器 对输入脉冲CLK，从预置初值开始按二进制或BCD码进行减 1计数。减至0时，OUT端输出脉冲。 用作定时器 计数初值根据定时的时间（和产生输出波形的频率）按如下公式计算： 定时器初值定时时间 / 时钟脉冲周期 CLK频率 / 输出波形的频率,722 8253的工作方式,6种工作方式，每种工作方式的启动、OUT输出波形均不一样,1.方式0计数结束中断,软件启动，不自动重复计数 减1计数至0，OUT端输出高电平，可作为中断请求信号。再次中断请求，需重新装入时间常数。,CW写入控制字 N 写入时间常数,2.方式1可重复触发的单稳态触发器,写入初值

6、，GATE上升沿触发，减1计数器至0，OUT端产生负脉冲。再次启动要GATE再次触发。 OUT端的负脉冲宽度计数初值NT(CLK周期),N时间常数 T时钟周期，可以重复使用,3.方式2分频器,写入控制字后，OUT高，GATE高： 写入计数初值的下一个脉冲减1计数， 减至1时OUT变低，减至0时OUT恢复高电平。 自动装入计数初值，实现循环计数。 在OUT端形成一个连续的负脉冲: 脉冲周期计数值NCLK周期 如果GATE，停止计数，GATE, 从初值开始计数。,3.方式2分频器,4.方式3方波发生器,与方式2类似，不同的是OUT端输出的是方波。 写入控制字后，OUT变高。如果GATE高，写入初值

7、后开始减1计数，当减到N/2时，OUT变低，直到计数器为0，自动重新装入初值。OUT产生对称方波。 若计数值奇数： OUT在(N1)/2计数期间高电平 在(N1)/2计数期间低电平 GATE由高变低，停止计数。,4.方式3方波发生器,7.2.3 8253的控制字及编程,8253必须先初始化，才能正常工作，控制字如下：,数制选择：0 二进制 1 BCD码,方式选择： 000方式0 001方式1 X10方式2 X11方式3 100方式4 101方式5,读写格式： 00计数器锁存 01只读写低8位字节 10只读写高8位字节 11先读写低8位 后读写高8位,计数器选择： 00选计数器0 01选计数器1

8、 10选计数器2 11无效,例,要求计数器1,工作方式3，先写计数器低字节，后写计数器高字节，对外部脉冲CLK进行二进制计数。控制寄存器地址83H，写出控制字并编写将控制字送入寄存器的语句。 控制字：01110110B MOV AL, 01110110B OUT 83H,AL,7.2.4 8253应用,与系统的连接 初始化编程,18253与系统的链接,8253占用4个接口地址，地址范围由高位地址信号决定，经译码作为CS信号，A1A0与系统的A1A0直接相连。4个地址进行不同操作时引脚状态如下表,表72 各寻址信号组合功能,例：8253与系统总线的连接,A2 - A15经译码电路接CS引脚 4个

9、口地址 0FF04H 1FF05H 2FF06H 控制器 FF07H,2.8253编程,也称对8253初始化： 写各计数器的方式控制字 写计数初值,写方式控制字,写计数初值低8位,写计数初值高8位,写0方式控制字,写1方式控制字,写2方式控制字,写0计数值低8位,写1计数值低8位,写1计数值高8位,写2计数值低8位,写2计数值高8位,写0计数值高8位,图72 初始化顺序,例71,PC机上使用了一片8253定时/计数器，三个计数器的时钟频率均为1.19MHz。 地址：40H,41H,42H, 43H。 计数器0为系统时钟提供频率18.2Hz时间基准。 计数初值: 1.19MHz/18.2Hz=6

10、553610000H 控制字： 00110110=36H,例71,计数器1提供周期15.13 S 的刷新信号。 计数初值： 控制字：01010100=54H 计数器2提供频率为1KHz的音频信号。 计数初值：1.19MHz/1KHz1190=04A6H 控制字：10110110B6H,程序部分,MOV AL,00110110;计数器0方式3 OUT 43H,AL ;约55mS中断一次 MOV AL,0 OUT 40H,AL ;时间常数65536(H:00,L:00) OUT 40H,AL MOV AL,01010100 ;计数器1方式2 OUT 43H,AL MOV AL,18 ;时间常数18

11、(L:18) OUT 41H,AL MOV AL,10110110 ;计数器2，方式3,1KHz的音频 OUT 43H,AL MOV AX,1190 ;时间常数1190 OUT 42H,AL MOV AL,AH OUT 42H,AL,例7-2 P306,图711中3个CLK频率均为2MHz,计算三个计数器的控制字,0定时100S后，产生中断请求 时间常数： 100S/0.5S =200 控制字：00010000 1用于产生10 S 的对称方波 时间常数：10S/ 0.5S =20 控制字：01010110 2工作方式2，每隔1ms产生一个负脉冲 1ms/0.5S2000 控制字：1011010

12、0,程序部分,MOVDX,0FF07H;计数器初始化 MOVAL,10H ;00010000 OUTDX,AL ; MOVAL,56H ;01010110 OUTDX,AL MOVAL,0B4H ;10110100 OUTDX,AL MOVDX,0FF04H;0计数地址 MOVAL,200 ;100S/0.5S初值 OUTDX,AL ;=200 MOVDX,0FF05H;1计数地址 MOVAL,20 ;10S/ 0.5S初值 OUTDX,AL ;=20 MOVDX,0FF06H;2计数地址 MOVAX,2000 ;1ms/0.5S2000初值 OUTDX,AL MOVAL,AHOUTDX,AL

13、,73 可编程并行接口芯片8255,并行接口，同时传送数据的所有位。,7.3.3 8255的引线及结构,40引脚 D7-D0双向数据信号线 #RD读信号，低电平有效 #WR写信号，低电平有效 #CS片选信号 A0 A1地址信号， 可产生4个有效地址 00 口A 01 口B 10 口C 11 控制寄存器 PA7PA0口A数据线 , PB7PB0口B数据线 ,PC7PC0口C数据线,内部结构,8255A是一个通用可编程8位并行输入输出接口芯片。 数据端口 A组和B组控制电路 读/写控制逻辑 数据总线缓冲器,7.3.2 8255工作方式,8255有三种基本工作方式 方式0基本输入输出 方式1选通输入

14、输出 方式2双向传送方式 A口有三种工作方式。 B口可以方式0或方式1。 C口只能工作在方式0，或配合A口、B口提供状态信息。 三个端口工作在那个方式下，可通过软件编程设定。,1、方式0,基本输入输出方式，无中断，无联络信号。 适合无条件传输。 三个端口相互独立，都可以由方式选择控制字规定为输入或输出端口。 定义为输出端口有数据锁存能力，定义输入端口无锁存能力。 C端口有按位置位和复位能力。 可以有16种不同的组合。,2、方式1,选通的输入输出方式。 用法1：A口为输出，定义： PC7 PC6 PC3为控制信号 PC5、PC4为I/O。 #OBF(Output Buffer Full) 输出信

15、号，低电平有效 表示CPU已将数据写入该端口的数据输出缓冲区 #ACK(Acknowledge) 输入，低有效，表示外部输出设备已收到数据 INTR(Interrupt Request) 向CPU发出，请求送数据。高电平有效,方式1,用法2：A口为输入 PC5-PC3为控制信号 PC7、PC6为I/O。 #STB（Strobe)设备选通信号 输入，外设提供，低有效。 表示外部输入数据锁存到端口的数据缓冲器中。 IBF(Input Buffer Full) 输出信号，高有效。表示有数据未被取走。CPU读走数据，IBF变低。 INTR(Interrupt Request) 向CPU发出，高电平有效

16、,3、方式2功能,双向传送 仅限A口，输入输出均有锁存能力。 工作过程是方式1输入输出的结合，入和出采用分时传输。 利用C口的5条线（PC3-PC7）作为控制信号。 A口工作在方式2时，B口可工作在方式0或方式1 C口(PC0-PC2)可作I/O或B口在方式1下的控制线。,工作方式的初始化,初始化 通过软件编程的方法，确定8255A的工作状态，即向控制寄存器写入控制字。 根据需要 每个端口，可以设置成不同的工作状态。 每个端口，输出锁存器的数据可以用输入指令读回。,733 方式控制及状态字,1、方式选择控制字,例,A组方式1（输入），B组方式1（输出），C口为联络信号 控制字：10110100

17、B4H 端口地址：97H 程序如下：MOV AL,0B4H OUT 97H,AL 如果控制字80H 三个端口的状态？,2、C口置位/复位控制字,C端口的控制字要写入控制端口。标志位0,例,让C端口的PC4位复位，控制字： 让C端口的PC3位置位，控制字： 端口地址0FFF7H 程序：MOV DX,0FFF7H MOV AL,08H ; PC4位复位 OUT DX,AL MOV AL,07H ; PC3位置位 OUT DX,AL,00001000B,00000111B,3、状态字,反映C端口各位当前的状态。当A口方式1或方式2时，通过读C端口的状态，可以检查端口的工作情况：,734 8255应用

18、,1、8255地址译码及端口分配 8255有A、B、C三个端口和一个控制寄存器 高位地址经译码产生片选信号 A1A0与片内A1A0相连,8255A各引脚状态,2、初始化及应用举例,8255A与系统的连接： 采用全译码方式 A0A1直接与系统相连 高位地址经过译码与8255的CS相连。 在使用之前必需进行初始化 用IN和OUT指令进行读写操作 将控制字写入控制寄存器 数据传输过程还要发出控制信号和检索状态信息,例73:8255作为打印机接口，打印字符串长度放DS段COUNT单元中，打印的字符放DATA单元开始的内存。,程序编制如下：,INIT:MOVDX,0FBC3H ; 端口： 0FBC0H-

19、0FBC3H MOVAL,10000001B;口A:方式0 输出 OUTDX,AL ;口C:高4位输出，低4位输入 MOVAL,00001101B ;置PC6初始值为“1” OUTDX,AL MOVCX,COUNT ；循环次数字符串长度 MOVSI,OFFSET DATA；数据区首址 GOON:MOVDX,0FBC2H INAL,DX ANDAL,02H;若BUSY为“1”循环等待 JNZGOON,程序编制如下：,MOVAL,SI；否则从内存取数据 MOVDX,0FBC0H;取口A端口地址 OUTDX,AL；数据从口A输出 MOVDX,0FBC2H；在PC6上生成一个负脉冲 MOVAL,0；将

20、PC6置“0” OUTDX,AL；产生一个下跳沿 MOVAL,40H; 将PC6置“1” OUTDX,AL； INCSI；地址加1 LOOPGOON；继续 HLT 对于C端口的控制也可以用置位/复位操作： MOVDX,0FBC3H MOVAL,000001100B MOVAL,000001101B OUTDX,AL ;PC60 OUTDX,AL ；PC6=1,例7-6如图所示,端口B接有8只彩灯.令其在方式0下以PB0PB1PB7的顺序控制每灯亮1秒,并循环工作。 要求：根据电路确定端口地址,编写程序。,程序：,端口地址：90h，91h，92h，93h 控制字：10000000 程序： MOV AL,80H OUT 93H,AL MO