数字信号接口卡技术说明书

1、PM-530 数字信号接口卡技术说明书1.概述： PM-530 数字信号接口卡适用于PC104总线的嵌入式微机。CPU从目前广泛使用的64位处理器直到早期的16位处理器均可适用，操作系统可选用经典的MS-DOS，目前流行的Windows系列等多种操作系统。本接口卡为用户提供了48个TTL标准的输入输出数字信号通道。同时还提供3个16位字长的定时计数器通道。为方便用户使用，本接口卡还提供了一个1MHz的基本时钟，以及一组5V电源。2. 主要技术参数：2.1 数字信号输入输出部分：2.1.1 接口芯片：8255×2片2.1.2 通道数：6路，每路8位，共48个通道2.1.3 输入输出信号

2、电平：TTL标准电平2.1.4 输入输出控制选择：程序设置选择2.2 定时计数器通道部分：2.2.1 接口芯片：8253×1片2.2.2 通道数：3路2.2.3 计数字长：16位2.2.4 最高计数频率：2MHz2.2.5 输入输出控制信号电平：TTL标准电平2.2.6 基本时钟：1MHz2.3 电源功耗：5V(±10)400mA（空载无负荷时）2.4 使用环境要求： 工作温度： 040； 相对湿度： 4080； 存贮温度：55852.5 外型尺寸：90mm×96mm- 1 -3. 工作原理： PM-530 数字信号接口卡主要由数字IO电路、定时计数器电路、内部时

3、钟电路及接口控制逻辑电路组成。3.1 数字信号输入输出电路：数字信号输入输出电路部分由两片8255可编程并行接口芯片组成。每片8255可编程并行接口芯片的PA、PB、和PC三组输入输出信号线在经过33电阻限流处理后通过26线扁平带缆接头J2、J3与外设相连，其输入输出状态由用户根据需要通过程序进行设置。3.2 定时计数器电路：定时计数器电路由一片8253可编程定时计数器接口芯片及跨接选择器J5、J6等组成，可为用户提供3个16位字长的定时计数通道。8255的三组CLK信号通过跨接选择器J5可以分别选择连接外部脉冲信号、内部基准时钟信号或另一通道的OUT信号以构成级连方式。8255的三组GATE

4、、OUT和J5上的外部脉冲信号CLK*均通过10线扁平带缆接头J1与外设相连，供用户选择使用。本卡上的三组GATE信号线平时通过上拉电阻使其为高电平（允许状态）。同时三组OUT信号也可通过跨接选择器J6选择向主机申请中断。3.3 内部时钟电路： 本卡为用户提供了一个1MHz的基准时钟供用户在精确定时方式或外部脉冲宽度测量以及频率输出时使用。3.4 接口控制逻辑电路： 接口控制逻辑电路用来产生与各种操作有关的控制信号。3.5 有关接口芯片简介： 说明：8255可编程并行接口芯片 及 8253可编程定时计数器接口芯片的工作方式及组合要求较多，需要说明的内容也很多。因其所占篇幅较大，故本使用说明书不

5、做详细摘录，只对其简单应用作一提示性介绍，请用户在使用时参考有关器件手册。3.5.1 8255可编程并行接口芯片简介: 8255可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口，对应于引脚PA7PA0、PB7PB0和PC7PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作为输入输出的数据端口。C口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们分别与端口A配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。- 2 - 8255可编程并行接口芯片方式控制字格式说明:8255有两种控制命令字；一个是方式选择控制字；另一个是C口按位置

6、位复位控制字。其中C口按位置位复位控制字方式使用较为繁难，说明也较冗长，故在此不作叙述，需要时用户可自行查找有关资料。方式控制字格式说明如下：D7D6D5D4D3D2D1D0 D7：设定工作方式标志，1有效。 D6、D5：A口方式选择 0 0 方式0 0 1 方式1 1 ×方式2 D4：A口功能 （1=输入，0=输出） D3：C口高4位功能 （1=输入，0=输出） D2：B口方式选择 （0=方式0，1=方式1） D1：B口功能 （1=输入，0=输出）D0：C口低4位功能 （1=输入，0=输出） 8255可编程并行接口芯片工作方式说明: 方式0：基本输入输出方式。适用于三个端口中的任何

7、一个。每一个端口都可以用作输入或输出。输出可被锁存，输入不能锁存。 方式1：选通输入输出方式。这时A口或B口的8位外设线用作输入或输出，C口的4条线中三条用作数据传输的联络信号和中断请求信号。 方式2 ：双向总线方式。只有A口具备双向总线方式，8位外设线用作输入或输出，此时C口的5条线用作通讯联络信号和中断请求信号。3.5.2 8253可编程计数定时器编程要点： 8253的全部功能是由CPU编程设定的。CPU通过输出指令给8253装入控制字，从而设定其功能。8253控制字格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD- 3 -各位的功能见表

8、1表4：表1 SC1、SC0 计数器选择SC1 SC0选 择 计 数 器0 0选择0#0 1选择1#1 0选择2#1 1非 法表2 RL1、RL0CPU读写操作RL1 RL0操 作 类 型0 0计数器封锁操作0 1读写计数器低8位1 0读写计数器高8位1 1先读写低8位，后读写高8位表3 M2、M1、M0 工作方式选择M3 M2 M1计 数 工 作 方 式0 0 0方 式 00 0 1方 式 10 1 0方 式 20 1 1方 式 31 0 0方 式 41 0 1方 式 5表4 BCD计数方式选择BCD数 码 形 式0十六位二进制计数1四位十进制 ( BCD ) 码计数8253-5的三个计数器

9、是独立的16位减法计数器。计数器的工作方式由工作方式寄存器确定。计数器在编程写入初始值后，在某些方式下计数到0后自动预置，计数器连续工作。CPU访问计数器时，必须先设定工作方式控- 4 -制字中的RL1、RL0位。计数器对CLK计数输入端的输入信号进行递减计数。选通信号GATE控制计数工作的进行，其功能如表5所示。 表5 选通信号 GATE 的功能 低电平或进入低电平上 升 边 沿高 电 平方式0禁止计数-允许计数方式1-1.初始化和计数2.下一个时钟后清除输出-方式21.禁止计数2.使输出立即变为高电平1.重新装入计数器 2.启动计数允许计数方式31.禁止计数2.使输出立即变为高电平初始化和

10、计数允许计数方式4禁止计数计数未结束时初始化和计数允许计数方式5-初始化和计数- 8253-5 的三个计数器按照各工作方式寄存器中控制字的设置进行工作。可以选择的工作方式有六种。这六种方式是： 方式0：计数结束时中断。编程后自动启动，计数器减1计数，计数到终点(减至0 )后输出高电平，可用于中断请求信号，GATE 为低电平时停止计数，回到高电平后继续往下计数。再次启动要重新装入计数值或重新编程。 方式1：可编程单脉冲输出。GATE上升沿进行初始化并开始计数。输出低电平的宽度等于计数时间。单脉冲输出可用GATE上升沿多次触发。 方式2：比率发生器。编程后重复地循环计数。计数到终点时输出一个时钟周

11、期宽度的低电平脉冲，自动初始化后继续计数。用GATE的上升沿初始化，并开始计数。GATE为低电平时停止计数。 方式3：方波发生器。这种方式是在编程后重复地循环计数，输出波形为方波。如果初始计数值为偶数，每个时钟输入脉冲使计数器减2，达到计数终点时输出电平改变。如果初始计数值为奇数，则输出高电平时第一个时钟输入脉冲使计数器减1，随后每个输入脉冲使计数器减2；输出为低电平时第一个时钟输入脉冲使计数器减3，随后每个输入脉冲使计数器减2，到达计数终点时输出电平改变，计数器自动初始化后继续计数。用GATE的上升沿初始化并开始计数，GATE为低电平时停止计数。方式4：软件启动选通脉冲输出。编程后自动启动，

12、计数到终点后输出- 5 -一个时钟周期的低电平脉冲。用GATE的上升沿初始化并开始计数，GATE为低电平时停止计数。 方式5：硬件启动选通脉冲输出。编程后，等待 GATE 上升沿进行初始化并开始计数，计数到终点后输出一个时钟周期的低电平脉冲，计数器开始计数后不受 GATE 信号电平的影响，这种选通脉冲的输出可用GATE的上升沿多次触发。在工作方式控制字中，如果设置计数器锁存操作，则该控制字中工作方式选择位M1、M0 和计数方式选择位BCD无效。即设置锁存操作时不影响计数器的工作方式，计数器锁存操作，是在计数器计数过程中，在不影响正在进行的计数操作的条件下，把当前的计数值锁存到寄存器，供CPU读

13、取，这时在工作方式控制字中，SC1、SC0 指定要锁存的计数器，RL1、RL000表示锁存操作，其余4位无效，计数器按原来设定的方式工作。4. 安装及使用注意： 本卡的安装十分简便，在关电情况下，将本卡上的P1总线连接器正确的插入主机或其它功能板卡的总线连接器中并轻轻压紧。为避免两层板卡上的元器件互相接触造成不可预计的后果，应正确选用适当高度的支柱并在本卡安装完成后将其紧固。禁止带电插拔本接口卡。本卡跨接选择器在使用中应严格按照说明书进行设置操作。设置接口卡开关、跨接套和安装接口带缆均应在关电状态下进行。 本卡的输入输出信号均为TTL电平信号，不具备抗强干扰的能力，用户在实际使用中应注意信号引

14、线不要过长，并采取适当的屏蔽措施。如果现场干扰严重还应采取光电隔离等措施。输出信号在使用中严禁对地短路，否则将造成器件损坏。为保证安全及工作正常，应确保系统地线（计算机及外接仪器机壳）接地良好。为防止外界较大的共模干扰，应注意对信号线进行屏蔽处理。本卡的对外供电端应注意加以保护，严禁短路，否则将造成主机电源损坏，使用中应特别小心。5. 使用与操作：5.1 主要可调整元件见图1。- 6 - 图1 主要可调整元件位置图5.2 IO基地址选择：IO 基地址的选择是通过DIP开关K1 进行的，开关拨至“ON”处为0，反之为1。初始地址的选择范围一般为0100H0378之间。用户应根据主机硬件手册给出的

15、可用范围以及是否插入其它功能卡来决定本卡的IO基地址。出厂时本卡的基地址设为0100H，并从基地址开始占用连续16个地址。现举例说明见图2。 (a) 100H (b) 310H 图2 IO基地址选择举例5.3 输入输出插座接口定义：5.3.1 对外供电插座接口定义:为方便用户使用，本卡通过输出插座J4提供一组5V电源。输出插座J4的1、2脚为电源地线，3、4脚为5V电源。- 7 -5.3.2 定时计数器通道输入输出插座接口定义:定时计数器通道输入输出插座接口J1定义见表6。 表6 定时计数器通道输入输出插座J1接口定义插座引脚号信 号 定 义插座引脚号信 号 定 义1CLK02CLK13CLK

16、24GATE05GATE16GATE27OUT08OUT19OUT210数字地 其中：CLK*表示外部脉冲信号，需通过跨接选择器J5与8253的CLK*相连接。5.3.3 数字信号输入输出插座接口定义:数字信号输入输出插座接口J2、J3定义见表7。 表7 数字信号输入输出插座J2、J3接口定义插座引脚号信 号 定 义插座引脚号信 号 定 义1PA02PA13PA24PA35PA46PA57PA68PA79PB010PB111PB212PB313PB414PB515PB616PB717PC018PC119PC220PC321PC422PC523PC624PC725数字地26数字地5.4 跨接插座

17、的用法：5.4.1 8253可编程定时计数器接口芯片输入方式选择：J5为8253可编程定时计数器接口芯片输入方式选择跨接插座，其各位插座的定义见图3。用户在使用中可以根据不同的需要将CLK*与CLK*- 8 -或OUT*或时钟信号相连接。如：CLK*与CLK*相连接时，可以通过输入输出插座J1与外部脉冲信号相连；CLK*与时钟信号相连接时，可以对1MHz的时钟信号进行分频或计数；CLK*与OUT*相连接时，可以与另一通道构成级连方式。 图3 8253可编程定时计数器接口芯片输入方式选择5.4.2 8253可编程定时计数器接口芯片输出中断方式选择：J6为8253可编程定时计数器接口芯片输出中断方

18、式选择插座。8253可编程定时计数器接口芯片在某些工作方式时可以由OUT输出端产生一个中断申请信号用于向CPU申请中断，其选择方法见表8。本卡为方便用户采用中断方式工作，提供了三个中断源IRQ3、IRQ5、IRQ7。用户可根据需要将8253的OUT信号接至这三个中断源上，并编写相应的中断管理及处理程序。使用中应注意不要将几个OUT信号接在同一中断源上。 表8 中断方式选择插座J6定义管脚编号123451OUT0IRQ3OUT1IRQ3OUT22OUT0IRQ5OUT1IRQ5OUT23OUT0IRQ7OUT1IRQ7OUT25.5 控制端口地址与有关数据格式：5.5.1 各个控制端的操作地址与

19、功能见表9：- 9 -表9 端口地址与功能端口操作地址操作命令操作功能基地址+0H读写8253 通道0读写操作基地址+1H读写8253 通道1读写操作基地址+2H读写8253 通道2读写操作基地址+3H写写8253 控口控制字基地址+4H读写8255-1 A口读写操作基地址+5H读写8255-1 B口读写操作基地址+6H读写8255-1 C口读写操作基地址+7H写写8255-1 控口控制字基地址+8H读写8255-2 A口读写操作基地址+9H读写8255-2 B口读写操作基地址+AH读写8255-2 C口读写操作基地址+BH写写8255-2 控口控制字6. 编程举例：6.1 设本卡基地址为10

20、0H，设置8253计数器0通道对外部脉冲（事件）进行计数，以方式0工作，计数值的写入顺序为先低位后高位，计数操作采用二进制。（QBASIC语言举例） CLS ；清屏 ADD = &H100 ；设卡基地址为 100H OUT (ADD + 3), &H30 ；设通道0工作方式（00110000B） OUT (ADD + 0), &Hff ；送通道0低 8 位数据 OUT (ADD + 0), &Hff ；送通道0高 8 位数据 ；延迟一规定的时间 OUT (ADD + 3), 0 ；通道0计数器封锁操作 l = INP(ADD + 0) ；读通道0低 8 位数据

21、h = INP(ADD + 0) ；读通道0高 8 位数据 a = h * 256 + l ；数据处理 b = 65535 a ； PRINT b ；显示计数结果 - 10 -6.2 设本卡基地址为300H，设置8255可编程并行接口芯片以方式0（即基本输入输出方式）工作。先置PA口为输出，PB、PC口为输入，向PA口送入不同的数据后分别从PB、PC口读回并校验。然后再置PB口为输出，PA、PC口为输入分别校验之。配合上述工作，应事先将输入输出插座接口J2的引出线按PA*、PB*、PC*分别对应短接，即PA0、PB0、PC0短接，PA1、PB1、PC1短接等等。（QBASIC语言举例） CLS

22、 ；清屏 add = &H300 ；设卡基地址为 300H PRINT "PORT A TEST" ；设8255为基本输入输出方式（方式0） OUT (add + 7), &H8B ；PA口输出，PB、PC口输入。（10001011B） FOR a = 0 TO 255 ；向PA口送出0255的数据 OUT (add + 4), a ； b = INP(add + 5) ；从PB口读回 c = INP(add + 6) ；从PC口读回 IF a <> b THEN GOTO 10 ；a不等于b转错误处理 IF a <> c THEN GOTO 10 ；a不等于c转错误处理 NEXT a ；循环送出数据 PRINT "PORT A TEST OK!"；PA口测试结束 PRINT PRINT "PORT B TEST" ；设8255为基本输入输出方式（方式0） OUT (add + 7), &H99 ；PB口输出，PA、PC口输入。（10011001