第7章微机接口及其应用

1、 第七章第七章 微机接口及其应用微机接口及其应用n内容提要内容提要：1接口概述2串行接口与通信3通用串行接口标准4并行接口与通信n本章重点本章重点：8251A的基本性能，8251A的内部结构，8251A的引脚功能。串行接口与通信概述，串行通信接口，通信规程和通信标准8251A的编程，8251A应用举例。8255A的工作方式，8255A的编程及应用。1 接口概述接口概述 所谓接口指位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路，被称为I/O接口电路。一、设置接口的原因一、设置接口的原因1.微机的外部设备多种多样2.工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差别很大3.它们不能

2、与CPU直接相连除了上面这些原因外，外设的工作速度通常比CPU的速度低得多，而且各种外设的工作速度互不相同，这就要求接口电路对输入输出过程能起一个缓冲和联络的作用。二、接口功能二、接口功能 寻址能力：对送来的片选信号进行识别。输入/输出功能：根据读/写信号决定当前进行的是输入操作还是输出操作。数据转换功能：并行数据向串行数据的转换或串行数据向并行数据的转换。联络功能：就绪信号，忙信号等。中断管理：发出中斯请求信号、接收中断响应信号、发送中断类型码的功能。并具有优先级管理功能。复位：接收复位信号，从而使接口本身以及所连的外设进行重新启动。可编程：用软件来决定其工作方式，用软件来设置有关的控制信号

3、。错误检测：一类是传输错误。另一类是覆盖错误。注：一些接口还可根据具体情况设置其它的检测信息。三、三、I/O接口与系统的连接接口与系统的连接1.CPU与I/O设备之间的信号（三类）(1)数据信息包括三种形式：数字量、模拟量、开关量(2)状态信息是外设通过接口往CPU传送的，如：“准备好”(READY)信号、“忙”（BUSY）信号(3)控制信息是CPU通过接口传送给外设的，如：外设的启动信号、停止信号就是常见的控制信息2.接口部件的I/O端口：数据端口、控制端口、状态端口CPU和外设进行数据传输时，各类信息在接口中进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口，每个端口有一个端口地址。用于对来自

4、CPU和内存的数据或者送往CPU和内存的数据起缓冲作用的，这些端口叫数据端口。用来存放外部设备或者接口部件本身的状态，称为状态端口。用来存放CPU发出的命令，以便控制接口和设备的动作，这类端口叫控制端口。如图7-1所示：图7-1I/O端口分类n注：输入还是输出，所用到的地址总是对端口而言的，不是对接口部件而言的。n为了节省地址空间，将数据输入端口和数据输出端口对应同一个端口地址。同样，状态端口和控制端口也常用同一个端口地址。nCPU对外设的输入/输出操作就归结为对接口芯片各端口的读/写操作。3.接口与系统的连接接口与系统的连接. 接口电路位于接口电路位于CPU与外设之间，从结构上看，与外设之间

5、，从结构上看，可以把一个接口分为两个部分可以把一个接口分为两个部分: 用来和用来和I/O设备相连；设备相连； 用来和系统总线相连，这部分接口电路结用来和系统总线相连，这部分接口电路结构类似，连在同一总线上。构类似，连在同一总线上。 图图7-2是一个典型的是一个典型的I/O接口和外部电路的连接接口和外部电路的连接图：图： 图7-2I/O接口和外部电路的连接图联络信号：读/写信号，以便决定数据传输方向。地址译码器，片选信号：地址译码器除了接收地址信号外，还用来区分I/0地址空间和内存地址空间的信号(M/)用于译码过程。注：一个接口通常有若干个寄存器可读/写，一般用1-2位低位地址结合读/写信号来实

6、现对接口内部寄存器的寻址。n4.输入输出的寻址方式CPU对外设的寻址方式通常有两种：(1)存储器对应输入输出方式每一个外设端口占有存储器的一个地址。优点：CPU对外设的操作可使用全部的存储器操作指令，寻址方式多，使用方便灵活，且可寻址的外设数量多。缺点：由于外设占用了存储单元的地址，使内存的容量减小，同时，程序的可读性下降。(2)端口寻址的输入输出方式CPU有专门的输入输出指令（IN，OUT），通过这些指令中的地址来区分不同的外设。优点：容易掌握，编出的程序可读性好。缺点：可寻址的范围较小，还必须有相应的控制线（M/）来区分是寻址内存还是外设。2串行接口与通信串行接口与通信一、串行接口与通信概

7、述一、串行接口与通信概述（一）并行通信与串行通信并行通信：并行通信：是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送。特点：是传输速度快，适用于短距离通信。串行通信：串行通信：是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。特点：是通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度慢。（二）串行通信方式（二）串行通信方式 串行通信：分为同步通信串行通信：分为同步通信(SYNC)与异步通信与异步通信（ASYNC）两种方式。）两种方式。 1. 异步通信及其协议异步通信及其协议 异步通信以一个字符为传输单位，通信中两异步通信以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔是

8、不固定的，然而在同个字符间的时间间隔是不固定的，然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的。是固定的。 通信协议（通信规程）：是通信双方约定的通信协议（通信规程）：是通信双方约定的一些规则。一些规则。n传送一个字符的信息格式：规定有起始位、数据位、奇偶校验位、停止位等，其中各位的意义如下：n图7-3异步串行传输数据的格式起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符的开始。数据位：紧接着起始位之后。数据位的个数可以是4-8位，构成一个字符。通常采用ASCII码。从最低位开始传送，靠时钟定位。奇偶校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶

9、数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性。停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有数据传送。n波特率：是衡量数据传送速率的指标。表示每秒钟传送的二进制位数。例如数据传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位，则其传送的波特率为101201200字符/秒1200波特。n注：异步通信是按字符传输的，接收设备在收到起始信号之后只要在一个字符的传输时间内能和发送设备保持同步就能正确接收。下一个字符起始位的到来又使同步重新校准。n2.同步串行通信及其规程同步通信以一个帧为传输单位，每个帧中包含有多个字符。在

10、通信过程中，每个字符间的时间间隔是相等的，而且每个字符中各相邻位代码间的时间间隔也是固定的。同步通信的数据格式如图7-4所示nn图7-4同步串行传输数据的格式n同步通信的规程有以下两种：面向比特(bit)型规程：以二进制位作为信息单位。现代计算机网络大多采用此类规程。最典型的是HDLC(高级数据链路控制)通信规程。面向字符型规程：以字符作为信息单位。字符是EBCD码或ASCII码。最典型的是IBM公司的二进制同步控制规程(BSC规程)。在这种控制规程下，发送端与接收端采用交互应答式进行通信。n（三）数据传送方式根据数据传送方向的不同有以下三种方式。如图7-5所示。（a）单工方式（b）半双工方式

11、（c）全双工方式(1)单工方式：只允许数据按照一个固定的方向传送，即一方只能作为发送站，另一方只能作为接收站。(2)半双工方式：“数据能从A站传送到B站，也能从B站传送到A站，但是不能同时在两个方向上传送，每次只能有一个站发送，另一个站接收。通信双方可以轮流地进行发送和接收。(3)全双工方式：允许通信双方同时进行发送和接收。这时，A站在发送的同时也可以接收，B站亦同。全双工方式相当于把两个方向相反的单工方式组合在一起，因此它需要两条传输线。在计算机串行通讯中主要使用半双工和全双工方式。（四）信号传输方式1基带传输方式在传输线路上直接传输不加调制的二进制信号，如图7-6所示。它要求传送线的频带较

12、宽，传输的数字信号是矩形波。基带传输方式仅适宜于近距离和速度较低的通信。2频带传输方式频带传输方式传输经过调制的模拟信号传输经过调制的模拟信号 在长距离通信时，发送方要用调制器把数字信号转换在长距离通信时，发送方要用调制器把数字信号转换成模拟信号，接收方则用解调器将接收到的模拟信号成模拟信号，接收方则用解调器将接收到的模拟信号再转换成数字信号，这就是信号的调制解调。再转换成数字信号，这就是信号的调制解调。 实 现 调 制 和 解 调 任 务 的 装 置 称 为 调 制 解 调 器实 现 调 制 和 解 调 任 务 的 装 置 称 为 调 制 解 调 器(MODEM)。采用频带传输时，通信双方各

13、接一个调。采用频带传输时，通信双方各接一个调制解调器，将数字信号寄载在模拟信号制解调器，将数字信号寄载在模拟信号(载波载波)上加以上加以传输。因此，这种传输方式也称为载波传输方式。这传输。因此，这种传输方式也称为载波传输方式。这时的通信线路可以是电话交换网，也可以是专用线。时的通信线路可以是电话交换网，也可以是专用线。常用的调制方式有三种：调幅、调频和调相，分别如图7-7所示。n（五）串行接口标准串行接口标准：指的是计算机或终端(数据终端设备DTE)的串行接口电路与调制解调器MODEM等(数据通信设备DCE)之间的连接标准。1RS-232C标准RS-232C是一种标准接口，D型插座，采用25芯

14、引脚或9芯引脚的连接器，如图7-8所示。l图7-8RS-232C标准接口n微型计算机之间的串行通信就是按照RS-232C标准设计的接口电路实现的。如果使用一根电话线进行通信，那么计算机和MODEM之间的连线就是根据RS-232C标准连接的。其连接及通信原理如图7-9所示n信号线RS-232C标准规定接口有25根连线。只有以下9个信号经常使用。引脚和功能分别如下：TXD（第2脚）：发送数据线，输出。发送数据到MODEM。RXD（第3脚）：接收数据线，输入。接收数据到计算机或终端。RTS（第4脚）：请求发送，输出。计算机通过此引脚通知MODEM，要求发送数据。CTS（第5脚）：允许发送，输入。发出

15、CTS作为对RTS的回答，计算机才可以进行发送数据。DSR（第6脚）：数据装置就绪(即MODEM准备好)，输入。表示调制解调器可以使用，该信号有时直接接到电源上，这样当设备连通时即有效。CD（第8脚）：载波检测(接收线信号测定器)，输入。表示MODEM已与电话线路连接好。如果通信线路是交换电话的一部分，则至少还需如下两个信号：RI（第22脚）：振铃指示，输入。MODEM若接到交换台送来的振铃呼叫信号，就发出该信号来通知计算机或终端。DTR（第20脚）：数据终端就绪，输出。计算机收到RI信号以后，就发出DTR信号到MODEM作为回答，以控制它的转换设备，建立通信链路。GND（第7脚）：地n逻辑电

16、平RS-232C标准采用EIA电平，规定：“1”的逻辑电平在-3V-15v之间，“0”的逻辑电平在+3V+15V之间。由于EIA电平与TTL电平完全不同，必须进行相应的电平转换，MCl488完成TTL电平到EIA电平的转换，MCl489完成EIA电平到ITL电平的转换。除了RS-232C标准以外，还有一些其它的通用的串行接口标准，如：RS-423A、RS-422A、RS-485等。n2RS-423A总线为了克服RS-232C的缺点，提高传送效率,增加通信距离，又考虑到与RS-232C的兼容性，美国电子工业协会在1987年提出了RS-423A总线标准。RS-423A的接口电路如图7-10所示。n

17、该标准的主要优点是在接收端采用了差分输入。而差分输入对共模干扰信号有较高的抑制作用，这样就提高了通信的可靠性。RS-423A用-6v表示逻辑“1”，用+6v表示逻辑“0”，可以直接与RS-232C相接。采用RS-423A标准以获得比RS-232C更佳的通信效果。n3RS-422A总线RS-422A总线采用平衡输出的发送器，差分输入的接收器。如图7-11所示。图7-11RS-422A平衡输出差分输入图nRS-422A的输出信号线间的电压为2v，接收器的识别电压为0.2v。共模范围25v。在高速传送信号时，应该考虑到通信线路的阻抗匹配，一般在接收端加终端电阻以吸收掉反射波。电阻网络也应该是平衡的，

18、如图7-12所示。n4RS-485总线RS-485适用于收发双方共用一对线进行通信，也适用于多个点之间共用一对线路进行总线方式联网，通信只能是半双工的，线路如图7-13所示。n典型的RS232到RS422/485转换芯片有：MAX481/483/485/487/488/489/490/491，SN75175/176/184等等，它们均只需单一+5v电源供电即可工作。具体使用方法可查阅有关技术手册。n习题与思考：习题与思考：1.串行通信和并行通信有什么异同？它们各自的优缺点是什么？2.RS-232C的最基本数据传送引脚是哪几根？3.为什么要在RS-232C与TTL之间加电平转换器件。一般采用那些

19、转换器件，请以图说明。4.调制解调器的功能是什么？如何利用Modem的控制信号进行通信的联络控制？n二、可编程串行接口芯片二、可编程串行接口芯片8251A的基本性能的基本性能（一）基本性能8251A是可编程的串行通信接口芯片，基本性能：1两种工作方式：同步方式：波特率为064K，异步方式：波特率为019.2K。2同步方式下的格式每个字符可以用5、6、7或8位来表示，并且内部能自动检测同步字符，从而实现同步。除此之外，8251A也允许同步方式下增加奇/偶校验位进行校验。3异步方式下的格式每个字符也可以用5、6、7或8位来表示，时钟频率为传输波特率的1、16或64倍，用1位作为奇/偶校验。1个启动

20、位。并能根据编程为每个数据增加1个、15个或2个停止位。可以检查假启动位，自动检测和处理终止字符。4全双工的工作方式其内部提供具有双缓冲器的发送器和接收器。5提供出错检测具有奇偶、溢出和帧错误三种校验电路。n（二）8251A的内部结构8251A的内部结构如图7-14所示：n1.发送器发送器由发送缓冲器和发送控制电路两部分组成。采用异步方式，则由发送控制电路在其首尾加上起始位和停止位，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线TXD逐位串行输出。采用同步方式，则在发送数据之前，发送器将自动送出1个或2个同步字符，然后才逐位串行输出数据。如果CPU与8251A之间采用中断方式交换信息，那么TXRD

21、Y可作为向CPU发出的中断请求信号。当发送器中的8位数据串行发送完毕时，由发送控制电路向CPU发出TXE有效信号，表示发送器中移位寄存器已空。n2.接收器接收器由接收缓冲器和接收控制电路两部分组成。接收移位寄存器从RXD引腿上接收串行数据转换成并行数据后存入接收缓冲器。 异步方式：异步方式：在RXD线上检测低电平，将检测到的低电平作为起始位，8251A开始进行采样，完成字符装配，并进行奇偶校验和去掉停止位，变成了并行数据后，送到数据输入寄存器，同时发出RXRDY信号送CPU，表示已经收到一个可用的数据。 同步方式：同步方式：首先搜索同步字符。8251A监测RXD线，每当RXD线上出现一个数据位

22、时，接收下来并送入移位寄存器移位，与同步字符寄存器的内容进行比较，如果两者不相等，则接收下一位数据，并且重复上述比较过程。当两个寄存器的内容比较相等时，8251A的SYNDET升为高电平，表示同步字符已经找到，同步已经实现。采用双同步方式，就要在测得输入移位寄存器的内容与第一个同步字符寄存器的内容相同后，再继续检测此后输入移位寄存器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相同。如果相同，则认为同步已经实现。在外同步情况下，同步输入端SYNDET加一个高电位来实现同步的。实现同步之后，接收器和发送器间就开始进行数据的同步传输。这时，接收器利用时钟信号对RXD线进行采样，并把收到的数据位送到移位寄存

23、器中。在RXRDY引脚上发出一个信号，表示收到了一个字符。n3.数据总线缓冲器数据总线缓冲器是CPU与8251A之间的数据接口。包含3个8位的缓冲寄存器：两个寄存器分别用来存放CPU向8251A读取的数据或状态信息。一个寄存器用来存放CPU向8251A写入的数据或控制。n5.读/写控制电路:读/写控制电路用来配合数据总线缓冲器的工作。功能如下：(1)接收写信号，并将来自数据总线的数据和控制字写入8251A；(2)接收读信号，并将数据或状态字从8251A送往数据总线；(3)接收控制/数据信号C/，高电平时为控制字或状态字；低电平时为数据。(4)接收时钟信号CLK完成8251A的内部定时；(5)接

24、收复位信号RESET，使8251A处于空闲状态。6.调制解调控制电路:调制解调控制电路用来简化8251A和调制解调器的连接。n（三）8251A的引脚功能1.8251A和CPU之间的连接信号n8251A和CPU之间的连接信号可以分为四类： (1) 片选信号片选信号 ：由CPU的地址信号通过译码后得到。 (2) 数据信号数据信号D0-D7：8位，三态，双向数据线，与系统的数据总线相连。传输CPU对8251A的编程命令字和8251A送往CPU的状态信息及数据。n(3) 读读/写控制信号写控制信号:读信号，低电平时，CPU当前正在从8251A读取数据或者状态信息。写信号，低电乎时，CPU当前正在往82

25、51A写入数据或者控制信息。C/：控制/数据信号，用来区分当前读/写的是数据还是控制信息或状态信息。该信号也可看作是8251A数据口/控制口的选择信号。由此可知，这3个信号的组合，决定了8251A的具体操作。注：数据输入端口和数据输出端口合用同一个偶地址，而状态端口和控制端口合用同一个奇地址。n(4) 收发联络信号收发联络信号 TXRDY：发送器准备好信号，用来通知CPU，8251A已准备好发送一个字符。TXE：发送器空信号，TXE为高电平时有效，用来表示此时8251A发送器中并行到串行转换器空，说明一个发送动作已完成。RXRDY：接收器准备好信号，用来表示当前8251A已经从外部设备或调制解

26、调器接收到一个字符，等待CPU来取走。因此，在中断方式时，RXRDY可用来作为中断请求信号；在查询方式时，RXRDY可用来作为查询信号。SYNDET：同步检测信号，只用于同步方式。n2.8251A与外部设备之间的连接信号8251A与外部设备之间的连接信号分为两类：(1)收发联络信号数据终端准备好信号，通知外部设备，CPU当前已经准备就绪。数据设备准备好信号，表示当前外设已经准备好。请求发送信号，表示CPU已经准备好发送。允许发送信号，是对请求信号的响应，由外设送往8251A。实际使用时，这4个信号中通常只有必须为低电平，其它3个信号可以悬空。DTR（2）数据信号TXD：发送器数据输出信号。当C

27、PU送往8251A的并行数据被转变为串行数据后，通过TXD送往外设。RXD：接收器数据输入信号。用来接收外设送来的串行数据，数据进入8251A后被转变为并行方式。n3.时钟、电源和地CLK：时钟输入，产生8251A的内部时序。同步方式下，大于接收数据或发送数据的波特率的30倍，异步方式下，则要大于数据波特率的4.5倍。TXD：发送器时钟输入，控制发送字符的速度。同步方式下，TXC的频率等于字符传输的波特率，异步方式下，TXC的频率可以为字符传输波特率的1倍、16倍或者64倍。RXD:接收器时钟输入，控制接收字符的速度，和TXC一样。在实际使用时，RXC和TXC往往连在一起，由同一个外部时钟来提

28、供，CLK则由另一个频率较高的外部时钟来提供。VCC：电源输入GND：地n习题与思考：习题与思考：18251内部有哪些寄存器？分别举例说明它们的作用和使用方法。28251内部有哪几个端口？它们的作用分别是什么？38251的引脚分为哪几类？分别说明它们的功能。n三、三、8251A的编程的编程编程的内容包括两大方面：是由CPU发出的控制字，即方式选择控制字和操作命令控制字； 是由8251A向CPU送出的状态字n1.方式选择控制字（模式字） 方式选择控制字的格式如图7-16所示。n2.操作命令控制字（控制字） 操作命令控制字的格式如下：n3.状态字 状态字的格式如下：n例如，若要查询8251A接收器

29、是否准备好，则可用下列程序段完成：MOVDX，0FFF2H；状态口L：INAL，DX；读状态口ANDAL，02H；查Dl1？即准备好了吗？JZL；未准备好，则等待MOVDX，OFFF0H；数据口INAl，DX；已准备好则输入数据n4.8251A的初始化(1)芯片复位以后，第一次用奇地址端口写入的值作为模式字进入模式寄存器。(2)如果模式字中规定了8251A工作在同步模式，(3)由CPU用奇地址端口写入的值将作为控制字送到控制寄存器，而用偶地址端口写入的值将作为数据送到数据输出缓冲寄存器。流程图如图7-19所示：图7-198251A初始化流程图n四、四、8251A应用举例应用举例1.异步模式下的

30、初始化程序举例设8251A工作在异步模式，波特率系数(因子)为16，7个数据位/字符，偶校验，2个停止位，发送、接收允许，设端口地址为00E2H和00E4H。完成初始化程序。分析：根据题目要求，可以确定模式字为：11111010B即FAH；而控制字为：00110111B即37H，则初始化程序如下：MOVAL，0FAH；送模式字MOVDX，00E2HOUTDX，AL；异步方式，7位/字符，偶校验，2个停止位MOVAL，37H；设置控制字，使发送、接收允许，清出错标志OUTDX，AL；n2.同步模式下初始化程序举例设端口地址为52H，采用内同步方式，2个同步字符（设同步字符为16H），偶校验，7位

31、数据位/字符。分析：根据题目要求，可以确定模式字为：00111000B即38H 而控制字为：10010111B即97H。它使8251A对同步字符进行检索；同时使状态寄存器中的3个出错标志复位；此外，使8251A的发送器启动，接收器也启动；控制字还通知8251A，CPU当前已经准备好进行数据传输。n具体程序段如下：MOVAL，38H；设置模式字，同步模式，用2个同步字符，OUT52H，AL；7个数据位，偶校验MOVAL，16HOUT52H，AL；送同步字符16H0UT52H，ALMOVAL，97H；设置控制字，使发送器和接收器启动OUT52H，ALn3.利用状态字进行编程的举例下面的程序段先对8

32、251A进行初始化，然后对状态字进行测试，以便输入字符。本程序段可用来输入80个字符。分析：8251A的控制和状态端口地址为52H，数据输入和输出端口地址为50H。字符输入后，放在BUFFER标号所指的内存缓冲区中。具体的程序段如下：MOVAL，0FAH；设置模式字OUT52H，AL；用7个数据位，2个停止位，偶校验MOVAL，35H；设置控制字OUT52H，AL；并清除出错指示位MOVDI，0；变址寄存器初始化MOVCX，80；计数器初始化，共收取80个字符BEGIN：INAL，52HTESTAL，02H；读取状态字，测试RXRDY位是否为1，如为0表示未收到字符，故继续读取状态字并测试JZ

33、BEGININAL，50；读取字符MOVDX，OFFSETBUFFERMOVDX+DI，ALINCDI；修改缓冲区指针INAL，52H；读取状态字TESTAL，38HJZERROR;测试有无帧校验错，奇/偶校验错和溢出错，如有，则转出错处理程序L00PBEGIN；如没错，则再收下一个字符JMPEXIT；如输入满足80个字符，则结束ERROR：CALLERR-0UT；调出错处理EXIT：n4.两台微型计算机通过8251A相互通信的举例 通过8251A实现相距较远的两台微型计算机相互通信的系统连接简化框图如下。这时，利用两片8251A通过标准串行接口RS-232C实现两台8086微机之问的串行通信

34、，可采用异步或同步工作方式。分析：设系统采用查询方式控制传输过程，异步传送。 初始化程序由两部分组成：初始化程序由两部分组成：是将一方定义为发送器。发送端CPU每查询到TXRDY有效，则向8251A并行输出一个字节数据；是将对方定义为接收器。接收端CPU每查询到RXRDY有效，则从8251A输入一个字节数据，一直进行到全部数据传送完毕为止。n发送端初始化程序与发送控制程序如下所示：发送端初始化程序与发送控制程序如下所示：STT：MOVDX，8251A控制端口MOVAL，7FHOUTDX，AL；将825lA定义为异步方式MOVAL，11H；偶校验，取波特率系数为64，允许发送。OUTDX，ALM

35、OVDI，发送数据块首地址；设置地址指针MOVCX，发送数据块字节数；设置计数器初值NEXT：MOVDX，8251A控制端口INAL，DXANDAL，01H；查询TXRDY有效否?JZNEXT；无效则等待MOVDX，8251A数据端口、MOVAL，DI；向8251A输出一个字节数据。OUTDX，ALINCDI；修改地址指针LOOPNEXT；未传输完，则继续下一个HLTn接收端初始化程序和接收控制程序如下所示：接收端初始化程序和接收控制程序如下所示：SRR：MOVDX，8251A控制端口MOVAL，7FHOUTDX，AL;初始化8251A，异步方式，8位数据MOVAL，14H；1位停止位，偶校验

36、，波特率系数64，允许接收。OUTDX，ALMOVDI，接收数据块首地址；设置地址指针MOVCX，接收数据块字节数；设置计数器初值COMT：MOVDX，8251A控制端口INAL，DXRORAL，1；查询RXRDY有效否?RORAL，1JNCCOMT；无效则等待RORAL，1RORAL，1；有效时，进一步查询是否有奇偶校验错。JCERR；有错时，转出错处理MOVDX，8251A数据端口INAL，DX；无错时，输入一个字节到接收数据块。MOVDI，ALINCDI；修改地址指针LOOPCOMT；未传输完，则继续下一个HLTERR：CALLERR-OUT3 通用串行接口标准通用串行接口标准n一通用串

37、行接口一通用串行接口USB n1USB是外设总线标准是外设总线标准给PC的外部带来计算机外设的即插即用。USB消除了将卡安装在专用的计算机插槽并重新配置系统的需要，同时也节省了宝贵的系统资源，如中断IRQ。装备了USB的个人计算机，一旦实现了计算机外设物理连接就能自动地进行配置，不必重启动或运行设置程序。USB还允许多达127个设备同在一台计算机上运行。n2USB接口有两种不同的连接器（接口有两种不同的连接器（A系列系列和和B系列）系列）A系列连接器是为那些要求电缆保留永久连接的设备而设计的，比如集线器、键盘和鼠标器。大多数主板上的USB端口通常是A系列连接器。B系列连接器是为那些需要可分离电

38、缆的设备设计的，如打印机、扫描仪、Modem、电话和扬声器等。物理的USB插头是小型的，与典型的串口或并口电缆不同，插头不通过螺丝和螺母连接n3USB的特点的特点USB所有相连的设备都由USB总线供电。USB规范的另一个优点是自我识别外设，这个特性大大简化了安装。USB设备可以进行热插拔，这就是说每次连接或断开一个外设时，不必关机或重新启动计算机。USB这样的接口带来的最大好处是只需要PC机中的一个中断。n二二1394接口接口n1IEEE-1394（又称又称i.Link或或FireWire）是）是一个相对新的总线技术，一个相对新的总线技术，n2IEEE-1394特点：特点： IEEE-1394

39、标准现在存在着三种不同的信号速率：100-、200-和400Mb/s(125-、25-、50MB/s)，每秒吉位(Gb/s)在制定中。 最多63个设备可以通过菊花链方式连接到单个IEEE。1394适配卡上。IEEE-1394包含6条导线：4条线用作数据传输，两条线传送电源。n三三IEEE-1394和和USB的性能比较的性能比较USB和1394在形态和功能上有很大的的相似性，它们的主要区别在速度上主要区别在速度上。现在，1394提供的数据传输速率是USB的16倍。将来1394更高速的版本推出后，速度差异将更大。 USB是为低速外设而设计，如键盘、鼠是为低速外设而设计，如键盘、鼠标器、标器、Mod

40、em和打印机和打印机 1394将用来连接高性能计算机和数字视将用来连接高性能计算机和数字视频电子产品。频电子产品。1394的另一个重要优点是不再需要PC主机连接，它可以直接将数字视频(DV)便携式摄像机与DV-VCR连接在一起，进行磁带的配音和编辑。为了将来在PC中的多媒体需要，IEEE-1394连接性是必须的。n习题与思考：习题与思考：1已知8251发送的数据格式为：数据位7位、偶校验、1个停止位、波特率因子64。设8251控制寄存器的地址码是3FBH，发送/接收寄存器的地址码是3F8H。试编写用查询法和中断法收发数据的通信程序。2若8251A的收、发时钟的频率为38.4KHz，它的和引脚相

41、连，试完成满足以下要求的初始化程序：（8251A的地址为02C0H和02C1H。）半双工异步通信，每个字符的数据位数是7，停止位为1位，偶校验，波特率为600B/s，发送允许。半双工同步通信，每个字符的数据位数是8，无校验，内同步方式，双同步字符，同步字符为16H，接收允许。4 并行接口与通信并行接口与通信n一并行通信与接口一并行通信与接口 并行通信并行通信就是把一个字符的各位同时用几各位同时用几根线进行传输根线进行传输。传输速度快，信息率高。电缆要多，随着传输距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题，所以，并行通信用在传输速率传输速率要求较高，而传输距离较短的场合要求较高，而传输距离较短的场合

42、。 Intel 8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行三个并行I/O口口，又可通过编程设置多种工作方式多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。n二二8255A的编程结构的编程结构n8255A由以下几部分组成组成：见图7-31三个数据三个数据端口端口A，B，C这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。 A口口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入输入/输出的锁存功能。输出的锁存功能。 B口口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数输出数据的锁存功能据的锁存功能。 C口口：可以看作是一个独立

43、的一个独立的8位位I/O口口；也可以看作是两个独立的两个独立的4位位I/O口口。也是仅对输出输出数据进行锁数据进行锁存存。n2A组和组和B组的控制电路组的控制电路这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。n3数据总线缓冲器数据总线缓冲器 8位的双向的三态缓冲器。位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8

44、255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。n4读读/写控制逻辑写控制逻辑 读读/写控制逻辑电路负责管理写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传的数据传输过程。输过程。它接收片选信号及系统读信号、写信号、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1n习题与思考：习题与思考：n1接口电路的主要作用是什么？它的基本结构如何？n2说明接口电路中控制寄存器与状态寄存器的功能，通常它们可共用一个端口地址码，为什么？n3CPU寻址外设端口的方式通常有哪两种？试说明它们的优缺点。n4在CPU与外部设备接口电路的连接中，通过数据总线可传输哪几种信息？在这里地址译码器起什么作用？n三

45、三8255A的引脚功能的引脚功能引脚信号可以分为两组两组：一组是面向面向CPU的信号，一组是面向外设面向外设的信号。n1面向面向CPU的引脚信号及功能的引脚信号及功能D0-D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；片选，输入，用来决定芯片是否被选中；读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；A1，AO：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。n2面向外设的

46、引脚信号及功能面向外设的引脚信号及功能PA0PA7：A组数据信号，用来连接外设；PB0PB7：B组数据信号，用来连接外设；PC0PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。n四四8255A的工作方式的工作方式8255A有三种工作方式三种工作方式，用户可以通过编程来设置。方式0简单输入/输出查询方式；A，B，C三个端口均可。方式1选通输入/输出中断方式；A，B，两个端口均可。方式2双向输入/输出中断方式。只有A端口才有。工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。n1方式方式0：为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/

47、O口仍可作为独立的端口和外设相连。 方式方式0的应用场合有两种的应用场合有两种：一种是同同步传送步传送；一种是查询传送。n2方式方式1方式1是一种选通I/O方式，A口和B口仍作为两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。n(1)方式1的输入组态和应答信号的功能图7-4给出了8255A的A口和B口方式1的输入组态。C口的PC3-PC5用作A口的应答联络线， PC0-PC2则作用B口的应答联络线，余下的PC6PC7则可作为方式0使用。 应答联络

48、线的功能如下：应答联络线的功能如下：选通输入。用来将外设输入的数据打入8255A的输入缓冲器。 IBF：输入缓冲器满。作为STB的回答信号，。 INTR：中断请求信号。INTR置位的条件是STB为高且IBF为高且INTE为高。 INTE：中断允许。对A口来讲，是由PC4置位来实现，对B口来讲，则是由PC0置位来实现。事先将其置位。n(2) 方式方式1的输出组态和应答信号功能的输出组态和应答信号功能C口的PC3、PC6、PC7用作A口的应答联络线， PC0-PC2则作用B口的应答联络线，余下的PC4PC5则可作为方式0使用。 应答联络线的功能如下：应答联络线的功能如下：输出缓冲器满。当CPU已将

49、要输出的数据送入8255A时有效，用来通知外设可以从8255A取数。响应信号。作为对的响应信号，表示外设已将数据从8255A的输出缓冲器中取走。 INTR：中断请求信号。INTR置位的条件是ACK为高且OBF为高且INTE为高。 INTE：中断允许。对A口来讲，由PC6的置位来实现，对B口仍是由PC2的置位来实现。n3方式方式2方式2为双向选通I/O方式，只有A口才有此方式。这时，C口有5根线用作A口的应答联络信号，其余3根线可用作方式0，也可用作B口方式1的应答联络线。方式2：就是方式1的输入与输出方式的组合，各应答信号的功能也相同。而C口余下的PC0PC2正好可以充当B口方式1的应答线，若

50、B口不用或工作于方式0，则这三条线也可工作于方式0。n方式方式2的应用场合的应用场合n方式2是一种双向工作方式，如果一个并行外部设备既可以作为输入设备，又可以作为输出设备，并且输入输出动作不会同时进行。n方式方式2和其它方式的组合和其它方式的组合方式2和方式0输入的组合：控制字：11XXX01T方式2和方式0输出的组合：控制字：11XXX00T方式2和方式1输入的组合：控制字：11XXX11X方式2和方式1输出的组合：控制字：11XXX10X其中X表示与其取值无关，而T表示视情况可取1或0。n五五8255A的编程及应用的编程及应用n18255A的编程的编程对8255A的编程涉及到两个内容两个内

51、容：写控制字设置工作方式工作方式等信息，使C口的指定位置位置位/复位复位的功能。注：均写入控制端口n(1)控制字格式控制字要写入8255A的控制口，写入控制字之后，8255A才能按指定的工作方式工作。例1.某系统要求使用8255A的A口方式0输入，B口方式0输出，C口高4位方式0输出，C口低4位方式0输入。则控制字为：10010001即91H初始化程序为：MOVAL，91HOUTCTRL_PORT，ALn(2) C口的置位口的置位/复位功能复位功能只有C口才有，它是通过向控制口写入按指定位置位/复位的控制字来实现的。C口的这个功能可用于设置方式1的中断允许，可以设置外设的启/停等。n2接口应用

52、举例接口应用举例例3利用8255A的A口方式0与微型打印机相连，将内存缓冲区BUFF中的字符打印输出。试完成相应的软硬件设计。（CPU为8088）首先我们分析一下打印机的工作。微型打印机和主机之间的接口采用并行接口。n它的工作流程是：主机将要打印的数据送上数据线，然后发选通信号。打印机将数据读入，同时使BUSY线为高，通知主机停止送数。这时，打印机内部对读入的数据进行处理。处理完以后使ACK有效，同时使BUSY失效，通知主机可以发下一个数据。n硬件连线如下图硬件连线如下图说明：说明：由PC0充当打印机的选通信号，通过对PC0的置位/复位来产生选通。同时，由PC7来接收打印机发出的“BUSY”信号作为能否输出的查询。8255A的控制字为：10001000即88HA口方式0，输出；C口高位方式0输入，低位方式0输出PC0置位:00000001即01HPC0复位：00000000即00H8255A的4个口地址分别为：00H，01H，02H，03H。n编制程序如下：编制程序如下：DADASEGMENTBUFFDBThisisaprintprogram!