串并行接口技术学习教案

1、会计学1串并行接口技术串并行接口技术(jsh)第一页，共114页。第1页/共114页第二页，共114页。第2页/共114页第三页，共114页。7.1 7.1 定时器/计数器8253/8254第3页/共114页第四页，共114页。第4页/共114页第五页，共114页。第5页/共114页第六页，共114页。图图7.1 Intel 82537.1 Intel 8253结构结构(jigu)(jigu)框图框图第6页/共114页第七页，共114页。第7页/共114页第八页，共114页。图7.2 计数器的内部结构 第8页/共114页第九页，共114页。相同。如图7.3所示，图7.3 8253/8254的引

2、脚第9页/共114页第十页，共114页。第10页/共114页第十一页，共114页。第11页/共114页第十二页，共114页。初值由CR到CE图7.4 方式(fngsh)0时序图第12页/共114页第十三页，共114页。第13页/共114页第十四页，共114页。图7.5 当GATA=0时，计数暂停(zn tn)，当GATA变高后就接着计数图7.6 方式0计数过程(guchng)中改变计数初值第14页/共114页第十五页，共114页。 若设置初值为N，则输出为N个CLK周期宽度的负脉冲(michng)。 计数到零时，可再次由GATE上升沿触发，输出同样宽度的负脉冲(michng)，而不必重新写入初

3、值，即可重复触发如图7.7所示。图7.7 方式(fngsh)1时序图第15页/共114页第十六页，共114页。图7.8 计数过程(guchng)中GATE 的作用第16页/共114页第十七页，共114页。 不用重新设置计数初值，通道能连续工作。如果初值为N，则每输入N个CLK脉冲，输出(shch)一个负脉冲，负脉冲的宽度为1个CLK周期，重复周期为N倍的CLK周期。 计数过程中可由GATE信号控制，当GATE信号变低时，立即暂停现行计数；当GATE信号变高后，从计数初值开始重新计数，如图7.9所示。 如果在计数过程中，CPU重新写入计数初值，则对于正在进行的计数无影响，而是从下一个计数操作周期

4、开始按新的计数值改变输出(shch)脉冲的频率，如图7.10。第17页/共114页第十八页，共114页。图7.9 方式(fngsh)2中门控信号GATA的作用图7.10 方式2计数(j sh)过程中改变初值第18页/共114页第十九页，共114页。 注意初值N为偶数或奇数时，输出信号(xnho)的差别。N为偶数时，输出对称方波，周期为N个CLK宽度；N为奇数时，输出有N+1/2个CLK周期的高电平和N-1/2个CLK周期的低电平。图7.11 方式(fngsh)3时序图第19页/共114页第二十页，共114页。第20页/共114页第二十一页，共114页。图7.12 方式(fngsh)4时序图第2

5、1页/共114页第二十二页，共114页。图7.13 方式(fngsh)5时序图第22页/共114页第二十三页，共114页。图7.14 方式(fngsh)5中门控信号GATA的作用第23页/共114页第二十四页，共114页。方式方式N N与输出波形关系与输出波形关系改变计数值改变计数值0 0写入计数值写入计数值N N后，经后，经N N1 1个个CLKCLK脉冲，输出变高脉冲，输出变高下一个下一个CLKCLK周期立即周期立即有效有效1 1单稳脉冲的宽度为单稳脉冲的宽度为N N个个CLKCLK外部触发以后有效外部触发以后有效2 2每每N N个个CLKCLK脉冲输出一个脉冲输出一个CLKCLK周期的脉

6、冲周期的脉冲计数到计数到1 1以后有效以后有效3 3前一半为高电平、后一半为低电平的方波前一半为高电平、后一半为低电平的方波外部触发有效外部触发有效 / / 计计数到数到1 1有效有效4 4写入写入N N后经过后经过N N1 1个个CLKCLK，输出宽度为，输出宽度为1 1个个CLKCLK的脉的脉冲冲计数到计数到0 0有效有效5 5门控触发后过门控触发后过N N1 1个个CLKCLK，输出宽度为，输出宽度为1 1个个CLKCLK的的脉冲脉冲外部触发有效外部触发有效计数值计数值N与输出波形与输出波形(b xn)的关系的关系 第24页/共114页第二十五页，共114页。门控信号门控信号(xnho)

7、GATE(xnho)GATE的作用的作用方式GATE低电平或变低电平 上升沿高电平0禁止计数允许计数1启动计数，下一个CLK脉冲使输出为低2禁止计数，立即使输出为高重新装入计数值，启动计数允许计数3禁止计数，立即使输出为高重新装入计数值，启动计数允许计数4禁止计数允许计数5启动计数第25页/共114页第二十六页，共114页。第26页/共114页第二十七页，共114页。第27页/共114页第二十八页，共114页。图7.15 8253六种工作方式(fngsh)下的输出波形图第28页/共114页第二十九页，共114页。1 1写入方式写入方式(fngsh)(fngsh)控制字：控制字：计数器选择：00

8、计数器001计数器110计数器211无意义D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0工作方式选择：000方式0001方式110方式211方式3100方式4101方式5读写格式：00计数值进行锁存01只读/写低8位10只读/写高8位11先读/写低8位，后高8位数制选择：0二进制格式1BCD格式（十进制）8253/82548253/8254方式方式(fngsh)(fngsh)控制字格式控制字格式 第29页/共114页第三十页，共114页。再写高8位。由于每一个计数器都是先减1，再判断是否为0，所以写入初值0，实际上表示最大数。0000H在二进制计数时其实表示65536，在十进制计数时表示100

9、00。第30页/共114页第三十一页，共114页。第31页/共114页第三十二页，共114页。第32页/共114页第三十三页，共114页。第33页/共114页第三十四页，共114页。计数值锁存：0锁存计数值1不锁存计数值状态字锁存：0锁存状态字1不锁存状态字选择计数器：D31，选择计数器2D21，选择计数器1D11，选择计数器01 1 D5 D4 D3 D2 D1 0图7.17 8254的读回命令(mng lng) 输出端OUT状态：0低电平1高电平读写格式工作方式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0数制注：读写格式、工作方式，数制的含义同8254的方式控制字计数初值状态：0已经进

10、入减1计数器1未进入减1计数器图7.18 8254的状态字 第34页/共114页第三十五页，共114页。第35页/共114页第三十六页，共114页。第36页/共114页第三十七页，共114页。第37页/共114页第三十八页，共114页。图7.7 8253在PC机中的连接(linji) 第38页/共114页第三十九页，共114页。第39页/共114页第四十页，共114页。第40页/共114页第四十一页，共114页。第41页/共114页第四十二页，共114页。第42页/共114页第四十三页，共114页。三部分：外设接口部分内部逻辑部分 CPU接口部分第43页/共114页第四十四页，共114页。数

11、据总 线缓冲器读/写控制逻辑A组端口A(8) A组端口C上半部 (4) B 组端口C下半部 (4)B组端口B(8)A组控制B组控制8位内部数据总线内部逻辑外设接口DBRDWRA0A1RESETCSI/O PA7PA0I/O PC7PC4I/O PC3PC0I/O PB7PB0CPU接口第44页/共114页第四十五页，共114页。第45页/共114页第四十六页，共114页。第46页/共114页第四十七页，共114页。第47页/共114页第四十八页，共114页。A1A0RDWRCS 操作00010端口A数据送CPU（输入）01010端口B数据送CPU （输入）10010端口C数据送CPU （输入）

12、11010非法操作00100CPU数据送端口A（输出）01100CPU数据送端口B （输出）10100CPU数据送端口C （输出）11100CPU数据送控制口110数据总线浮空1未选中该8255，数据总线浮空第48页/共114页第四十九页，共114页。1520PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PB0PB110154021PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7302535PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB2PB3PB4PB5PB6PB7VCC共有(n yu)40条引线；电源与地线2条；与外设相连的有24条；与CPU相连的有14条。第4

13、9页/共114页第五十页，共114页。第50页/共114页第五十一页，共114页。第51页/共114页第五十二页，共114页。第52页/共114页第五十三页，共114页。第53页/共114页第五十四页，共114页。第54页/共114页第五十五页，共114页。第55页/共114页第五十六页，共114页。方式 1(A口 )PA7 0PC4PC5PC3&INTEAPC6,7RDINTRAI/OIBFASTBA方式 1(B口 )PB7 0PC2PC1PC0&INTEBRDINTRBIBFBSTBB2第56页/共114页第五十七页，共114页。第57页/共114页第五十八页，共114页。

14、A 口方式1 输出PA7 0PC7PC6PC3&INTEAPC4,5WR2INTRAI/OACKAOBFAB 口方式1 输出PB7 0PC1PC2PC0&INTEBWRINTRBACKBOBFB第58页/共114页第五十九页，共114页。第59页/共114页第六十页，共114页。第60页/共114页第六十一页，共114页。第61页/共114页第六十二页，共114页。PA7 0PC7PC6PC5PC20WRIBFAI/OOBFAPC31INTE1&PC4&STBAACKA8INTRARDINTE23第62页/共114页第六十三页，共114页。第63页/共114页第

15、六十四页，共114页。76543210控制C口低4位1 输入0 输出控制B口8位1 输入0 输出方式选择0 方式01 方式1控制C口高4位1 输入0 输出控制A口8位1 输入0 输出方式选择00 方式001 方式11 方式2功能控制0： 位操作1： 方式选择A组控制B组控制第64页/共114页第六十五页，共114页。字是通过向8255A的控制寄存器写入的，不是直接对C口写入。D7D6D5D4D3D2D1D0无关0置/复位0 复位1 置位C口的位选择D3D2D1选择0 0 0PC00 0 1PC10 1 0PC20 1 1PC31 0 0PC41 0 1PC51 1 0PC61 1 1PC7C

16、C口的按位操作控制字格式口的按位操作控制字格式(g shi)(g shi)：第65页/共114页第六十六页，共114页。第66页/共114页第六十七页，共114页。第67页/共114页第六十八页，共114页。80 X86&驱动滤波INTAINTA0DACKINTRPB18255 AGATE0CLK18253OUT1CQDREQ0DPB0GATE1CLK0CLK2OUT0OUT2GATE2IR0INT8259 A+5V1.19MHz+5VD7D0D7D0D7D0D7D0第68页/共114页第六十九页，共114页。第69页/共114页第七十页，共114页。第70页/共114页第七十一页，共

17、114页。第71页/共114页第七十二页，共114页。第72页/共114页第七十三页，共114页。第73页/共114页第七十四页，共114页。A发送器B接收器数据流（a）A发送器/接收器B接收器/发送器数据流（b）A发送器接收器B接收器发送器数据流（c）第74页/共114页第七十五页，共114页。第75页/共114页第七十六页，共114页。(a) 无空闲(kngxin)位第76页/共114页第七十七页，共114页。(b) 有空闲(kngxin)位第77页/共114页第七十八页，共114页。波特率（Baud rate）：表示串行数据传送速度，它表示每秒钟传送的二进制位数，单位为bit/s(bps

18、)。每一位的传输时间Td就是波特率的倒数例：若设备每秒传送120帧信息(字符(z f)，每帧信息包含：1个起始位，7个数据位，1个奇偶校验位，1个停止位，这是其传送的波特率为多少？解：10位/帧120帧/秒1200位/秒1200波特 国际上规定了一个标准波特率系列，即110、300、600、 1200、1800、2400、4800、9600和19 200波特。串行接口的打印机通常采用110波特，也有采用150波特和300波特。当使用调制解调器在公共电话线上进行远程数据通信时常使用1200波特，线路质量好的城市和地区可达2400波特。 第78页/共114页第七十九页，共114页。第79页/共11

19、4页第八十页，共114页。同步字符 数据1 数据2 . 数据n 校验 一帧第80页/共114页第八十一页，共114页。第81页/共114页第八十二页，共114页。RS-232C接口(ji ku)环境 数据终端设备DTE数据通信设备DCE数据通信设备DCE数据终端设备DTERS-232C接口标准RS-232C接口标准传输线7.3.27.3.2串行通信接口标准串行通信接口标准(biozhn)(biozhn)RS-232C RS-232C 第82页/共114页第八十三页，共114页。第83页/共114页第八十四页，共114页。1. 1. 接口接口(ji ku)(ji ku)特性特性 BD-25连接器

20、机械(jxi)图 131211109876543212524232221201918171615141.85英寸0.054英寸0.5英寸2.09英寸 阳: 1.58英寸阴:1.51英寸*第84页/共114页第八十五页，共114页。RS-232CRS-232C连接器引脚功能连接器引脚功能(gngnng)(gngnng)定义定义 第85页/共114页第八十六页，共114页。续表 第86页/共114页第八十七页，共114页。RS-232CRS-232C常用常用(chn yn)(chn yn)引脚引脚 保护地发送数据接收数据请求发送清除发送数传机就绪信号地载波信号检测数据终端就绪振铃指示1234567

21、82022DCE123456782022DTE第87页/共114页第八十八页，共114页。第88页/共114页第八十九页，共114页。2.2.电气信号电气信号(xnho)(xnho)特性特性 RS-232C RS-232C采用负逻辑电平。采用负逻辑电平。 规定：规定： (1) MARK“(1) MARK“传号传号”(”(逻辑逻辑1)1)控制线的断开状态规定为控制线的断开状态规定为-3 V-15 V ;-3 V-15 V ;(2) SPACK“(2) SPACK“空号空号”(”(逻辑逻辑0),0),控制线的接通状态规定为控制线的接通状态规定为+3 V+15 V+3 V+15 V； (3) (3)

22、 噪声容限为噪声容限为(35)V(35)V； (4) (4) 当输入恰好为当输入恰好为3 V3 V时时, ,分别确定为空号和传号分别确定为空号和传号; ;当输入端开路时，当输入端开路时， 终端定为传号。终端定为传号。 第89页/共114页第九十页，共114页。第90页/共114页第九十一页，共114页。RS-232C总线接收器和发送器的连接(linji)方法RS-232发送器、接收器； 全双工通信转换电路； 典型全双工通信转换电路 TTL电平输入-12VRS-232C电平输出-12V1489TTL电平输出RS-232C电平输入（a）MC1488第91页/共114页第九十二页，共114页。通信接

23、口TxDRxD接收数据-12V+12VRS-232C连接器发送数据保护地信号地MC1488MC1489-12V27k2173通信接口TxDRxDMC14883 接收数据5 清除发送6 数据设备准备好8 接收信号检测-12V27k-12V +12VMC148927k-12V20 数据终,准备好2 发送数据1 保护地7 信号地RS-232C连接器（b）（c）第92页/共114页第九十三页，共114页。第93页/共114页第九十四页，共114页。7.4.1 8251A7.4.1 8251A的内部结构和外部的内部结构和外部(wib)(wib)引脚引脚8251A8251A的结构的结构(jigu)(jig

24、u)框图与引脚图框图与引脚图RxRDYRxCSYNDET接收控制电路接收缓冲器串并转换RxD发送控制电路TxRDYTxETxC发送缓冲器并串转换DSRDTRCTSRTS调制/解调控制电路内部总线读/写控制逻辑电路RESETCLKC/DRDWRCS数据总线缓冲器D7D0TxDD2D3RxDGNDD4D5D6D7TxCWRCSC/DRDRxRDY8251D1D0VCCRxCDTRRTSDSRRESETCLKTxDTxECTSSYNDETTxRDY12141328271516（a）（b）第94页/共114页第九十五页，共114页。1 18251A8251A的内部结构的内部结构（1 1）接收器：）接收

25、器： 包括接收缓冲器、串并转换逻辑和接收控制电路三个部分包括接收缓冲器、串并转换逻辑和接收控制电路三个部分 复位后寻找启动位。复位后寻找启动位。 消除假启动干扰。消除假启动干扰。 对接收到的信息进行奇偶校验。对接收到的信息进行奇偶校验。 检测停止位。检测停止位。（2 2）发送器：）发送器： 包括发送缓冲器、并串转换逻辑和发送控制电路三个部分。包括发送缓冲器、并串转换逻辑和发送控制电路三个部分。 将并行数据将并行数据(shj)(shj)加上相应的控制位，变成串行数据加上相应的控制位，变成串行数据(shj)(shj)，从引脚发送出去具体作用如下：，从引脚发送出去具体作用如下：在异步方式下，为数据在

26、异步方式下，为数据(shj)(shj)加上起始位、校验位和停止位；加上起始位、校验位和停止位；在同步方式下，插入同步字符，在数据在同步方式下，插入同步字符，在数据(shj)(shj)中插入校验位中插入校验位 第95页/共114页第九十六页，共114页。 (3) 数据总线缓冲器。它用来与CPU的数据总线D0D7相连。其中含有3个缓冲器： 状态字缓冲器。它用来存放8251A内部的工作状态，供CPU查询、测试之用； 接收数据缓冲器。用来存放接收器已经装配完毕的字符(z f)， 准备CPU来读取； 发送数据/命令缓冲器。 用来寄存CPU送入8251A的数据或命令。 第96页/共114页第九十七页，共1

27、14页。 (4) 读/写控制逻辑电路。用以实现对CPU输出的控制信号(xnho)译码，以控制实现如下表所示的读/写功能。 8251读/写控制(kngzh)功能表 第97页/共114页第九十八页，共114页。2 28251A8251A的外部引脚定义的外部引脚定义根据根据(gnj)8251A(gnj)8251A的内部结构，可以将它的外部引脚信号分成两大部分，一是和的内部结构，可以将它的外部引脚信号分成两大部分，一是和CPUCPU相连的信号，二是和外设相连接的信号。相连的信号，二是和外设相连接的信号。第98页/共114页第九十九页，共114页。第99页/共114页第一百页，共114页。第100页/共

28、114页第一百零一页，共114页。第101页/共114页第一百零二页，共114页。7.4.2 82517.4.2 8251的工作的工作(gngzu)(gngzu)方式方式 第102页/共114页第一百零三页，共114页。(5) 全双工、 双缓冲发送和接收器。 (6) 出错检测： 具有奇偶、 溢出和帧错误等检测电路。 (7) 全部输入输出与TTL电平(din pn)兼容；单一的+5 V电源；单一的TTL电平(din pn)， 28脚双列直插式封装。 (8) 与Intel 8080、 8085、 8086、 8088 CPU接口兼容。 第103页/共114页第一百零四页，共114页。第104页/共114页第一百零五页，共114页。系统复位装入方式控制指令是异步方式吗?装入第一个SYN 字符是单字符SYN?装入第二个SYN 字符装入命令指令内部复位吗?发送数据送完否YNNYNYNY8251A的初始化编程流程图第105页/共114页第一百零六页，共114页。D7D6D5D4D