第10章并行接口

1、接口与通讯技术接口与通讯技术武汉科技大学武汉科技大学计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院第第1010章并行接口章并行接口 本章内容本章内容10.1 10.1 并行接口的特点并行接口的特点10.2 10.2 组成并行接口电路的元器件组成并行接口电路的元器件10.3 10.3 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A82C55A10.4 82C55A10.4 82C55A在微机系统中的应用在微机系统中的应用10.5 82C55A10.5 82C55A的的0 0方式及其应用举例方式及其应用举例10.6 82C55A10.6 82C55A的的1 1方式及其应用举例方式及其应用举例10.7

2、82C55A10.7 82C55A的的2 2方式及其应用举例方式及其应用举例10.1 10.1 并行接口的特点并行接口的特点 多根数据线上同时传送多位信息；字节、字或双字宽度“并行并行”的含义接口电路与I/O设备间的数据线 接口与外设间设置联络信号(至少2根) 数据的格式、传输速率和工作时序，由I/O设备的操作决定，而并行接口本身没有固定的规定 一般不作差错检验和传输速率控制 适用于近距离传输 并行的I/O设备较多，并行接口应用更广泛10.2 10.2 组成并行接口电路的元器件组成并行接口电路的元器件1. 1.一般的一般的ICIC电路电路三态缓冲器和锁存器组成并行接口对简单I/O进行控制2.2

3、.可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片功能强、可靠性高、通用性好，灵活方便3.CPLD/FPGA3.CPLD/FPGA器件器件大规模/超大规模可编程逻辑阵列芯片；利用EDA技术设计并行接口；需使用硬件描述语言和专门的开发工具10.3 10.3 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A82C55A10.3.1 82C55A10.3.1 82C55A的外部特性和内部寄存器的外部特性和内部寄存器1. 82C55A外部特性外部特性40脚，双列直插，单+5V电源面向系统总线的信号线面向系统总线的信号线(14)D D0 07 7、CSCS、RDRD、WRWRRESET :RESET :复位,高有效

4、,清除控制寄存器,数据口置为输入,复位输出寄存器和状态寄存器,屏蔽中断,24根I/O线高阻A A1 1、A A0 0: :端口选择；输入面向面向I/O设备的信号线设备的信号线(24)PAPA0 07 7: :端口A的输入/输出线PBPB0 07 7: :端口B的输入/输出线PCPC0 07 7: :端口C的输入/输出线00:PA口01:PB口10:PC口11:控制口A1A0=C C端口的特殊性端口的特殊性 作数据端口：作数据端口：是2个独立的4位口 作状态端口：作状态端口：作为方式1、方式2的状态口 作专用作专用( (固定固定) )联络信号线：联络信号线：方式1、2时，大部分引脚作固定的应答信

5、号线 作按位控制用：作按位控制用：可由控制字进行按位控制10.3.1 82C55A10.3.1 82C55A的外部特性和内部寄存器的外部特性和内部寄存器2. 82C55A内部寄存器内部寄存器数据总线缓冲器数据总线缓冲器读读/写控制逻辑写控制逻辑数据端口数据端口PA、PB、PC：输入三态缓冲，输出锁存C口分为两个4位口、状态口A组和组和B组控制电路：组控制电路：A组：A口和C口上半部B组：B口和C口下半部读/写控制 逻辑数据总线缓冲器D0D7A0RDWRB组控制CSPA07A组控制A1RESETA组 A口(8位)A组 PC上 (4位)B组 B口(8位)PB07PC47PC03B组 PC下 (4位

6、)10.3.1 82C55A10.3.1 82C55A的外部特性和内部寄存器的外部特性和内部寄存器3. 82C55A的端口地址的端口地址-非法操作11010302H62H从C口读数据或状态01010301H61H从B口读数据10010300H60H从A口读数据00010303H63H写控制字11100302H62H向C口写数据01100301H61H向B口写数据10100300H60H向A口写数据00100扩展板 地址系统板 地址操作A0A1RDWRCS10.3.2 82C55A10.3.2 82C55A的工作方式的工作方式1. 01. 0方式方式基本输入基本输入/ /输出方式输出方式单向传输

7、、无固定联络信号、无固定时序和状态字采用无条件方式或查询方式与CPU交换数据A、B端口作8位数据口；C口作2个独立的4位口或按位控制2. 12. 1方式方式选通输入选通输入/ /输出方式输出方式单向传输、有固定联络信号、有固定时序和状态字采用查询方式或中断方式与CPU交换数据A、B端口作8位数据口；C口作固定联络信号线；未分配作固定联络线的引脚可作数据线；作A、B口的状态口；作位控3. 23. 2方式方式双向选通输入双向选通输入/ /输出方式输出方式A端口双向传输；有两对固定联络线、有固定时序和状态字采用查询方式和中断方式与CPU交换数据A作为双向数据口；B作数据口；C的功能与方式1类似10.

8、3.3 82C55A10.3.3 82C55A的编程模型的编程模型1.1.方式命令方式命令方式命令(D7=1)C端口按位置位/复位命令(D7=0)PC下方向D0B口方向B口方式PC上方向A口方向A口方式特征位D1D2D3D4D5D61 100:方式001:方式110:方式2(双向)0:方式01:方式10:输出1:输入传输方向例：例：A A口方式口方式0,0,入入;B;B口方式口方式1, 1, 出出;C;C上上输出输出,C,C下下输入输入方式字为10010101=95HMOV DX,303HMOV AL,95HOUT DX,AL10.3.3 82C55A10.3.3 82C55A的编程模型的编程

9、模型2.2.按位置位按位置位/ /复位命令复位命令PCPC5 5= =0 0D6D5D4D3D2D1D0特征位无效引脚选择置/复位选择000:PC0001:PC1111:PC70:复位1:置位2*i:PCi复位2*i+1:PCi置位 注意事项注意事项l写入地址:控制口l只对输出引脚起作用l每次操作一个引脚MOV DX,303H MOV AL,0BH OUT DX,ALPCPC5 5=1=1MOV DX,303H MOV AL,0AH OUT DX,AL NOP NOP MOV DX,303H MOV AL,0BH OUT DX,AL 10.4 82C55A10.4 82C55A在微机系统中的应

10、用在微机系统中的应用微机系统配置的微机系统配置的82C55A键盘、扬声器、定时器；用户不能更改用户扩展的用户扩展的82C55A由用户支配10.5 82C55A10.5 82C55A的的0 0方式及其应用举例方式及其应用举例例例10.110.1 设计一个声-光报警器，按下SW按钮开关开始报警，喇叭发声，LED灯同时闪光。拨通8位DIP的0位开关时结束报警硬件设计：硬件设计：外设扬声器、8个LED灯、8位DIP开关、SW按钮PA0782C55ACPULS048LED8排阻VCCDIP870653421排阻VCCSPK功放VCCSWLM386PB07PC6PC2声声- -光报警器的程序流程图光报警器

11、的程序流程图开始结束82C55A初始化熄灭LED灯关闭SPKLED发光Call LED FlashSPK发声(高频)Call out SPKSPK发声(低频)Call out SPKLED全灭熄灭LED关闭SPKSW按下?DIP0接通?YNNY声声- -光报警器的主程序清单光报警器的主程序清单STACKSEGMENTDW 200 DUP(?)STACKENDSDATASEGMENTT DW 0;初始化延时变量DATAENDSCODESEGMENTASSUME SS:STACK,CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX, DATAMOV DS, AXMOV DX, 303HMOV

12、AL, 83H;方式字OUT DX, ALMOV DX, 300HMOV AL, 00H;熄灭LED灯OUT DX, ALMOV DX, 303HMOV AL, 0CH;PC6=0,关SPKOUT DX, ALWAIT1:MOV DX, 302HIN AL, DXAND AL, 04H;SW是否按下JNZ WAIT1BEGIN:CALL LED_FLASH;点亮LEDMOV BX, 200;发200个方波MOV T, 0FFFHSPEAK_H:CALL OUTSPK;发高频声音DEC BXJNZ SPEAK_HMOV DX, 300HMOV AL, 00H;LED全灭OUT DX, ALMOV

13、 BX, 200;发200个方波MOV T, 9FFFHSPEAK_L:CALL OUTSPK;发低频声音DEC BXJNZ SPEAK_LCALL DELAY2MOV DX, 301HIN AL, DXAND AL, 01H;DIP0接通否JNZ BEGINMOV DX, 300HMOV AL, 00H;熄灭LEDOUT DX, ALMOV DX, 303HMOV AL, 0CH;关闭SPKOUT DX, ALMOV AH, 4CHINT 21H;返回DOS声声- -光报警器的子程序清单光报警器的子程序清单DELAY1PROC;延时时间由T决定PUSH BXMOV BX, TDL1:DEC

14、BXJNZ DL1POP BXRETDELAY1ENDPDELAY2PROC;延时时间固定PUSH CXPUSH BXMOV CX, 4FFFHDL4:MOV BX, 0FFFFHDL3:DEC BXJNZ DL3DEC CXJNZ DL4POP BXPOP CXRETDELAY2ENDPOUTSPKPROCMOV DX, 303HMOV AL, 0DH;PC6=1OUT DX, ALCALL DELAY1;T决定方波周期MOV AL, 0CH; PC6=0OUT DX, ALCALL DELAY1;T决定方波周期RETOUTSPKENDPLED_FLASH PROCMOV DX, 300HM

15、OV AL, 0FFH;LED全部点亮OUT DX, ALRETLED_FLASH ENDPCODEENDSEND START例例10.2 10.2 （略）（略）例例10.2 10.2 设计步进电机接口，按四相双八拍运行，按下SW2开始运行；按下SW1停止运行1. 1. 四相步进电机的运行方式与方向控制运行方式与方向控制单四拍单四拍 A B C D双四拍双四拍 AB BC CD DA单双八拍单双八拍 AB B BC C CD D DA A双八拍双八拍 AB ABC BC BCD CD CDA DA DAB采用循环查表法实现对各绕组的轮流通电双八拍相序表双八拍相序表2. 运行速度控制运行速度控制

16、硬件(如82C54A)改变输入脉冲频率；调用软件延时子程序四相双八拍相序表四相双八拍相序表绕组与数据线的连接绕组与数据线的连接运行方式运行方式相序表相序表方向方向D DC CB BA A双八拍双八拍加电代码加电代码 地址单元地址单元 正向正向 反向反向D D7 7D D6 6D D5 5D D4 4D D3 3D D2 2D D1 1D D0 000000101AB05H400H00010101ABC15H401H00010100BC14H402H01010100BCD54H403H01010000CD50H404H01010001CDA51H405H01000001DA41H406H0100

17、0101DAB45H407H8255A8255A的的0 0方式作步进电机接口电路方式作步进电机接口电路3.3. 步进电机的驱动步进电机的驱动常用达林顿复合管(如TIP122)作功率驱动级加电代码为1时，TIP122基极为高，达林顿管导通加电代码为0时，绕组断电4. 4. 步进电机的启步进电机的启/ /停控制停控制硬开关控制SW状态；软开关系统键盘的某个键b+12VA相绕组ceTIP122步进电机接口硬件设计步进电机接口硬件设计82C55A82C55A方式字方式字: :10000001BVCCTIP1224DL1ADL2BDL3CDL4DD1D2D3D4Q0Q2Q4Q6GVCC74LS373D0

18、D2D4D6OEPA0PA2PA4PA6PC482C55AVCCSW2SW1CPUPC0PC1步进电机接口软件设计步进电机接口软件设计DATASEGMENTPSTA DB 05H,15H,14H,54H,50H,51H,41H,45H;相序表MESSAGE DB HIT SW2 TO START, HIT SW1 TO QIUT.DB 0DH,0AH,$DATAENDSCODESEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV AH,09HMOV DX,OFFSET MESSAGEINT 21HMOV DX,303HMOV AL

19、,81H;方式字OUT DX,ALMOV AL,09HOUT DX,AL;关闭74LS373(PC4=1),保护电机L:MOV DX,302HIN AL,DXAND AL,01H;SW2是否按下(PC0=0?)JNZ LMOV DX,303HMOV AL,08HOUT DX,AL;打开74LS373(PC4=0),启动控制步进电机接口软件设计步进电机接口软件设计( (续续) )RELOAD:MOV SI,OFFSET PSTAMOV CX,8LOP:MOV DX,300HMOV AL,SI;送相序代码OUT DX,ALMOV BX,0FFFFH;延时,进行速度控制DELAY1:DEC BXJN

20、Z DELAY1MOV DX,302HIN AL,DXAND AL,02H;检测SW1是否按下(PC1=0?)JZ OVERINC SIDEC CXJNZ LOPJMP RELOADOVER:MOV DX,303HMOV AL,09H ;关闭74LS373(PC4=1),保护电机OUT DX,ALMOV AH,4CHINT 21HCODEENDSEND START10.6 82C55A10.6 82C55A的的1 1方式及其应用举例方式及其应用举例MOV DX,303H MOV AL,86H OUT DX,ALMOV AL,09H OUT DX,ALMOV AL,04H OUT DX,AL作用

21、？作用？PC4=1INTEB=0STBSTB:输入选通,外设 82C55A, 将数据送入82C55A PC4 PC2IBFIBF:输入缓冲器满,82C55A 外设,高电平阻止外设送数 PC5 PC1INTRINTR:中断申请,82C55A CPU,高有效,请求CPU读数 PC3 PC0中断产生条件中断产生条件:INTE1,STB=IBF=1,则INTR=1PAPA口口PBPB口口INTEINTE:中断允许,内部控制,1:允许中断,=0:禁止 对PC4置/复位 对PC2置/复位10.6.1 110.6.1 1方式下输入的联络信号线设置及工作时序方式下输入的联络信号线设置及工作时序1.1.输入的联

22、络信号线设置输入的联络信号线设置10.6.1 110.6.1 1方式下输入的联络信号线设置及工作时序方式下输入的联络信号线设置及工作时序2. 2. 输入的工作时序输入的工作时序分析工作时序的意义分析工作时序的意义编写程序的依据STBIBFINTRRD来自外设的数据1 1方式输入工作时序图方式输入工作时序图外设将数据放到数据线上外设将数据放到数据线上, ,并使并使STB=STB=STBSTB下降沿约下降沿约300ns,IBF=1300ns,IBF=1STBSTB上升沿约上升沿约300ns, 300ns, INTR=1(INTE=1INTR=1(INTE=1时时) )CPUCPU读数读数,RD,R

23、D下降沿复位下降沿复位INTR, INTR, 上升沿复位上升沿复位IBFIBFCPU8255A外设STBIBFINTRRD输入过程：输入过程：各信号变化过程：各信号变化过程：10.6.2 110.6.2 1方式下输出的联络信号线设置及工作时序方式下输出的联络信号线设置及工作时序1.1.输出的联络信号线设置输出的联络信号线设置ACKACK:应答信号,外设 82C55A, 表示外设已取走数据 PC6 PC2INTRINTR:中断申请,8255A CPU,高有效,请求CPU写数 PC3 PC0PAPA口口PBPB口口OBFOBF:输出缓冲器满,82C55A 外设,低电平通知外设取数 PC7 PC1中

24、断产生条件中断产生条件:INTE1,ACK=OBF=1,则INTR=1INTEINTE:中断允许,内部控制,1:允许中断,=0:禁止 对PC6置/复位 对PC2置/复位10.6.2 110.6.2 1方式输出的联络信号线设置及工作时序方式输出的联络信号线设置及工作时序2.2.输出的工作时序输出的工作时序CPU8255A外设OBFINTRWRACKCPUCPU写数写数,WR,WR下降沿复位下降沿复位INTR, INTR, 上上升沿使升沿使OBF=0OBF=0外设将数据取走外设将数据取走, ,并使并使ACK=ACK=ACKACK下降沿使下降沿使OBF=1OBF=1ACKACK上升沿使上升沿使INT

25、R=1(INTE=1INTR=1(INTE=1时时) )WRINTR1 1方式输出工作时序图方式输出工作时序图OBFACK数据输出输出过程：输出过程：各信号变化过程：各信号变化过程：10.6.3 110.6.3 1方式的状态字方式的状态字D7D6D5D4D3D2D1D0A组状态B组状态PC7PC6PC5PC4PC3输入 I/O I/O IBFAINTEAINTRAPC7PC6PC5PC4PC3输出 OBFAINTEAI/O I/O INTRAPC2PC1PC0输入INTEBIBFBINTRBPC2PC1PC0输出INTEBOBFBINTRB3.3.使用注意事项使用注意事项 由C口读出,但与C口

26、引脚不完全相同 输入查询IBF或INTR; 输出查询OBF或INTR INTE是由用户设置的1.1.状态字的作用状态字的作用查询、中断(查询式中断)2.2.状态字格式状态字格式10.6.4 110.6.4 1方式的并行接口设计方式的并行接口设计例例10.3 10.3 甲机向乙机传送1KB，甲方式1；乙方式0，查询方式，设M首址分别为BUFS、BUFD硬件设计：硬件设计：甲有固定联络线；乙没有，由用户设置82C55APA07PC7PC682C55APB07PC1PC5甲 CPU乙 CPUOBFACK1方式0方式甲机甲机:PA口方式1,输出,方式字=0A0H乙机乙机:PB口方式0,输入,PC上输出

27、,PC下输入,方式字=83H说明说明：传送过程由甲机启动甲机发送条件：INTR=1(INTE=1)乙机接收条件：对方(甲机)的OBF=01 1方式并行接口的软件编程方式并行接口的软件编程 MOV DX,303H MOV AL,0A0H OUT DX,AL MOV AL,0DH OUT DX,AL LEA SI,BUFS MOV CX,1024 MOV DX,300H MOV AL,SI OUT DX,AL INC SI DEC CX MOV DX,302H IN AL,DX AND AL,08H JZ L MOV DX,300H MOV AL,SI OUT DX,AL INC SI LOOP

28、L甲发送程序段甲发送程序段L:;方式字;写第1个数;INTEA=1;INTR=1?;写数MOV DX,303H MOV AL,83H OUT DX,AL MOV AL,0BH OUT DX,AL LEA DI,BUFD MOV CX,1024 MOV DX,302H IN AL,DX AND AL,02H JNZ L MOV DX,301H IN AL,DX MOV DI,AL MOV DX,303H MOV AL,0AH OUT DX,AL NOP NOP MOV AL,0BH OUT DX,AL INC DI LOOP LL:;方式字;已接收完;置对方ACK无效;令ACK=;接收并存储;

29、对方OBF=0？乙接收程序段乙接收程序段区别？区别？10.7 82C55A10.7 82C55A的的2 2方式及其应用举例方式及其应用举例输入时：STB、IBF、INTR、内部控制INTE入输出时：OBF、ACK、INTR、内部控制INTE出对PC6置/复位INTE出对PC4置/复位INTE入PC3INTRPC5IBFPC7OBFPC6ACKPC4STB2.2.工作时序工作时序也是方式1输入和输出的组合10.7.1 210.7.1 2方式下联络信号的设置及时序方式下联络信号的设置及时序1.1.联络信号的设置联络信号的设置10.7.2 210.7.2 2方式的状态字方式的状态字D7D6D5D4D

30、3D2D1D0A组状态B组状态PC7PC6PC5PC4PC3OBFAINTE出IBFAINTE入INTRA1方式PC2PC1PC0输入INTEBIBFBINTRB1方式PC2PC1PC0输出INTEBOBFBINTRBPC2PC1PC00方式 I/O I/O I/O要查询要查询IBFIBF、OBFOBF10.7.3 210.7.3 2方式的双向并行接口设计方式的双向并行接口设计中断方式例例10.410.4 主从机双向传送256个字节，主机方式2，中断； 从机方式0，查询；设两机源和目标首址分别为SRC、DST分析：分析：使用82C59A的IR2；中断服务程序中要判断IBF的状态中断服务程序中读出的状态IBF 0 1 1OB