第八章可编程接口芯片及其应用

1、第八章第八章 常用可编程接口芯片及其应用常用可编程接口芯片及其应用8.1 概述概述通信：通信：计算机与外设之间或计算机与计算计算机与外设之间或计算机与计算 机之间的信息交换或数据传输。机之间的信息交换或数据传输。通信的两种基本方式通信的两种基本方式并行通信并行通信串行通信串行通信一、一、 并行通信与并行接口并行通信与并行接口1、并行通信、并行通信 将数据的各位将数据的各位同时同时在在多根并行传输线上多根并行传输线上进行传输。进行传输。 D0D1D2D3D4D5D6D7目目的的D0D1D2D3D4D5D6D7源源01010110数据的各位同时由源到达目的地数据的各位同时由源到达目的地 快快多根数

2、据线多根数据线 距离短、远程费用高距离短、远程费用高并行通信并行通信适于适于短距离短距离、高速高速通信通信2、并行接口概述、并行接口概述l 并行接口连接并行接口连接CPU与并行外设，实现与并行外设，实现 两者间的并行通信，两者间的并行通信， 在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。l 并行接口的典型硬件结构包括：并行接口的典型硬件结构包括：1、一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口、一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口2、与、与CPU进行数据交换所必须的控制和状态信号进行数据交换所必须的控制和状态信号3、与外设进行数据交换所必须的控制和

3、状态信号、与外设进行数据交换所必须的控制和状态信号4、端口译码电路、端口译码电路5、控制电路、控制电路1 1、串行通信、串行通信 将数据的各位将数据的各位按时间顺序按时间顺序依次在依次在一根传输线上一根传输线上传输。传输。 数据的各位依次由源到达目的地数据的各位依次由源到达目的地 慢慢数据线少数据线少 远程远程, 费用低费用低串行通信串行通信适于适于长距离长距离、中低速中低速通信通信 RD目目的的TD源源二、二、 串行通信与串行接口串行通信与串行接口2、串行接口、串行接口能够完成串行通信任务的接口能够完成串行通信任务的接口功能：功能： 1、接受并行数据转换为一定格式的串行、接受并行数据转换为一

4、定格式的串行数据送出；数据送出； 2、接收串行数据流，并将其转换为并行、接收串行数据流，并将其转换为并行数据输入。数据输入。 串行接口的典型硬件结构包括串行接口的典型硬件结构包括 除了包括并行接口芯片所具有端口及控制除了包括并行接口芯片所具有端口及控制电路之外，还有串入并出、并入串出移位寄存电路之外，还有串入并出、并入串出移位寄存器。器。 三、串行通信的线路传输方法（数据传输方式）三、串行通信的线路传输方法（数据传输方式）单工方式单工方式半双工方式半双工方式A接收器接收器B接收器接收器数据流数据流发送器发送器发送器发送器A接收器接收器B发送器发送器数据流数据流A接收器接收器B发送器发送器发送器

5、发送器接收器接收器全双工方式全双工方式 四、四、 串行通信类型串行通信类型 所有串行通信都需要一个时钟信号来作为数据的定时参考。发送器和接收器用时钟来决定何时发送和读取每一位数据。根据采用统一时钟还是本地局部时钟，分为如下两种类型串行异步通信(异步通信)串行同步通信(同步通信)（一）、异步通信 字符与字符之间的传送是异步的，而字符的位与位之间是同步的。 以字符为单位进行传输，其通信协议是起止式异步通信协议(Protocol) 说明：说明： 1、两个字符间的间隔任意、两个字符间的间隔任意 2、发送时钟与接收时钟不必完全同步，只要比较接近、发送时钟与接收时钟不必完全同步，只要比较接近 3、在同一传

6、输系统中，通信双方协议的数据格式是相、在同一传输系统中，通信双方协议的数据格式是相同的同的 4、可设波特率因子为、可设波特率因子为1、16、64波特率因子指时钟频率是波特率的波特率因子指时钟频率是波特率的1倍、倍、 16倍、倍、64倍倍字符字符低位低位高位高位0/10/1 0/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1空闲位空闲位起始位起始位 数数 据据 位位校验位校验位停止位停止位空闲位空闲位（二）、同步通信（二）、同步通信 以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加1个或2个同步字符，最后以校验字符结束。同步字符同步字符数据数据数据数据数据数据 校验校验1 校验校验2

7、说明：说明： 1、分为单同步（、分为单同步（1）、双同步（）、双同步（2）、外同步（无）、外同步（无） 2、字符间不允许有间隔，在没有信息传输时，要填上、字符间不允许有间隔，在没有信息传输时，要填上同步字符同步字符 3、接收端在收到确定数量的同步字符后，才认为传输、接收端在收到确定数量的同步字符后，才认为传输开始开始 4、要求通信双方保持完全的同步、要求通信双方保持完全的同步（三）、波特率（传输率）（三）、波特率（传输率） 是指单位时间内传送二进制数据的是指单位时间内传送二进制数据的位位数数，其单位是位，其单位是位/ /秒（秒（bit/s)bit/s)。它是衡量串。它是衡量串行数据速度快慢的重

8、要指标。最常用的标行数据速度快慢的重要指标。最常用的标准波特率是准波特率是110110、300300、600600、12001200、24002400、48004800、96009600、19200b/s19200b/s等。等。 注：区分字符速率与波特率概念注：区分字符速率与波特率概念。例例：如果一个串行字符由如果一个串行字符由1 1个起始位，个起始位，7 7个数据个数据位，位，1 1个奇偶校验位和个奇偶校验位和1 1个停止位构成，每秒钟传个停止位构成，每秒钟传送送120120个字符，则数据传送的波特率为个字符，则数据传送的波特率为 1010位位/ /字符字符* *120120字符字符/ /秒

9、秒12001200波特波特（bit/s)bit/s)8.2 可编程并行通信接口芯片可编程并行通信接口芯片8255A一、一、8255A的的编程结构及引脚功能编程结构及引脚功能二、二、CPU与与8255A的接口的接口三、三、8255A的初始化编程的初始化编程四、四、8255A三种工作方式及应用三种工作方式及应用五、五、键盘和显示接口键盘和显示接口数据数据总线总线缓冲器缓冲器内部控制线内部控制线内部数据线内部数据线D0D7A组组控制控制A组组端口端口AA组组端口端口C上部上部B组组控制控制B组组端口端口C下部下部B组组端口端口B读写读写控制控制逻辑逻辑 PC0PC3 PB0PB7 PC4PC7 PA

10、0PA7RDWRA0A1CSRESET一一、 8255A的的编程结构及引脚功能编程结构及引脚功能VccGNDCS、A1、A0、RD、WR逻辑关系表逻辑关系表CS A1 A0 RD WR 功功 能能 0 0 0 0 1 对对端端口口 A 读读 0 0 1 0 1 对对端端口口 B 读读 0 1 0 0 1 对对端端口口 C 读读 0 1 1 0 1 非非法法，不不能能对对控控制制口口读读 输输 入入 0 0 0 1 0 对对端端口口 A 写写 0 0 1 1 0 对对端端口口 B 写写 0 1 0 1 0 对对端端口口 C 写写 0 1 1 1 0 对对控控制制口口写写 输输 出出 1 1 1

11、数数据据缓缓冲冲器器为为三三态态 断断开开 二、二、CPU与与8255A的接口的接口 D0D7 RD WR A2 A1 RESET A9 A8 A7 A6 A0 M/IO A5 A4 A3 D0D7RDWR PAA1 A0RESET PB PCCS GG2A Y6G2B C B A18086最小模式最小模式8255A A口口 B口口 C口口 控制口控制口端口地址：端口地址：1110110000B、3B2H、3B4H、3B6H三、三、8255A初始化编程初始化编程 8255A的控制字8255A方式选择控制字方式选择控制字方式选择控制字置位复位控制字（对置位复位控制字（对C口任一位）口任一位）D7

12、D6D5D4D3D2D1D0PC3PC01：输入0：输出00：方式 001：方式 11x：方式 2A端口1：输入0：输出PC7PC41：输入0：输出B组方式0：方式01：方式1B端口1：输入0：输出B组控制A组控制方式选择控制字识别位，为1选中置位复位控制字置位复位控制字D7D6D5D4D3D2D1D0C端口置位识别位，为0有效任意值C口位选择000 : PC0001 : PC1010 : PC2011 : PC3100 : PC4101 : PC5110 : PC6111 : PC7选中位置1/置0选择0 : 置01 : 置1四、四、 8255A三种工作方式及应用三种工作方式及应用r根据根据

13、A口和口和C口、口、B口和口和C口之间口之间硬件硬件关系的不同，关系的不同， 可以有三种不同的工作方式可以有三种不同的工作方式, 分别称为方式分别称为方式 0、方式、方式 1、方式、方式 2（只针对（只针对A口）。口）。A口或口或B口工作在口工作在方式方式 0: 与与C口之间口之间没有硬件联系没有硬件联系。 A口或口或B口工作在口工作在方式方式 1: C口的口的某某3根引脚根引脚作为端口与外作为端口与外设的联络信号。设的联络信号。A口工作在口工作在方式方式 2: C口的口的某某5根引脚根引脚作为端口与外设的联作为端口与外设的联络信号。络信号。 1、方式、方式0（基本输入（基本输入/输出方式）输

14、出方式） 它适用于不需要应答信号的简单输入输出场它适用于不需要应答信号的简单输入输出场合，若需要联络时，可自定义合，若需要联络时，可自定义C口为联络信号。口为联络信号。 构成构成3个个8位端口位端口，或，或2个个4位、位、2个个8位端口位端口，以适应不同应用场合。以适应不同应用场合。例例1：设某：设某8086系统中连接一片系统中连接一片8255A，8255A的的A口接拨码盘，口接拨码盘，B口接共阴数码管，设计程序段口接共阴数码管，设计程序段使数码管显示拨码盘的数字。使数码管显示拨码盘的数字。8255APA0PA1PA2PA3PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7驱驱动动电电路路abc

15、defgh+5V控制字：控制字：10010000Bhgfedcba设端口地址为设端口地址为3B0H3B0H、3B2H3B2H、3B4H3B4H、3B6H3B6HTAB1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DHTAB1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH DB 39H,5EH,79H,71H DB 39H,5EH,79H,71H MOV DX,3B6H MOV DX,3B6H MOV AL,90H MOV AL,90H OUT DX,AL OUT DX,AL

16、ADDR: MOV DX,3B0HADDR: MOV DX,3B0H IN AL,DX IN AL,DX AND AL,0FH AND AL,0FH MOV BX,OFFSET TAB1 MOV BX,OFFSET TAB1 XLAT XLAT MOV DX,3B2H MOV DX,3B2H OUT DX,AL OUT DX,AL例例2：利用：利用8255A方式方式0驱动打印机，实现将驱动打印机，实现将CL 中的中的ASC码送打印机。码送打印机。打印机工作过程为：打印机工作过程为： 当主机要往打印机输出字符时，当主机要往打印机输出字符时，先查询打先查询打印机印机BUSY信号，当信号，当BUSY

17、=0时可传送字符，时可传送字符， 然然后将要打印字符的后将要打印字符的ASII码（从码（从A口）传送至打印口）传送至打印机，机， 同时发出选通信号（同时发出选通信号（STB）将字符选通到）将字符选通到打印机输入缓冲器。打印机输入缓冲器。设设8255的端口地址为：的端口地址为：3B0H 3B2H 3B4H 3B6H PA PC6 PC2D0D7STBBUSY控制字：控制字：10000001B MOV AL，81H MOV DX，3B6H OUT DX，AL MOV AL，00001101B OUT DX，AL ROT：MOV DX，3B4H IN AL，DX TEST AL，04H JNZ RO

18、T MOV AL，CL MOV DX，3B0H OUT DX，AL MOV AL，00001100B MOV DX，3B6H OUT DX，AL INC AL OUT DX，AL2、方式、方式1（选通输入（选通输入/输出方式）输出方式）PA7PA7PA0PA0PC4PC4PC5PC5PC3PC3INTEAINTEAPC4PC4与门与门IBFIBFA ASTBSTBA AINTRINTRA ARDRDPB7PB7PB0PB0PC2PC2PC1PC1PC0PC0INTEBINTEBPC2PC2与门与门RDRDIBFIBFB BSTBSTBB BINTRINTRB B A口输入口输入 B口输入口输入

19、对方式对方式1输入的端口，输入的端口，C口提供与外部联络的信号有：口提供与外部联络的信号有： STB 选通信号（低电平有效）选通信号（低电平有效）由外设发出，送给由外设发出，送给8255A，作用是将外设送来的数据锁存到作用是将外设送来的数据锁存到8255A的输入端口。的输入端口。 IBF 输入缓冲器满信号（高电平有效）输入缓冲器满信号（高电平有效） 8255A 发出，发出， 表示外设送来的数据已进入输入端口。表示外设送来的数据已进入输入端口。 当外设送来的数据送入输入端口后，当外设送来的数据送入输入端口后，8255A自动发出。自动发出。 INTR 中断申请信号（高电平或上升沿有效）中断申请信号

20、（高电平或上升沿有效）8255A 发出，用来向发出，用来向CPU发出中断申请。发出中断申请。STB、IBF、INTE均为时，均为时，8255A自动发出自动发出INTR。注意：注意：INTE无引出端，设计规定由软件对无引出端，设计规定由软件对PC4或对或对PC2置置1触发中断允许触发器。触发中断允许触发器。方式方式1输入信号时序图输入信号时序图从外设来的数据INTRSTBRD3421IBFPA7PA7PA0PA0PC6PC6PC7PC7PC3PC3INTEAINTEAPC6PC6与门与门OBFOBFA AACKACKA AINTRINTRA AWRWRPB7PB7PB0PB0PC2PC2PC1P

21、C1PC0PC0INTEBINTEBPC2PC2与门与门WRWROBFOBFB BACKACKB BINTRINTRB B A口输出口输出 B口输出口输出对方式对方式1输出的端口，输出的端口，C口提供与外部联络的信号有口提供与外部联络的信号有： OBF 输出缓冲器满信号（低电平有效）输出缓冲器满信号（低电平有效）当数据送至当数据送至8255A输出缓冲器后，输出缓冲器后，8255A自动发出。自动发出。 表示表示CPU送来的数据已进入送来的数据已进入8255A输出端口，输出端口， 可用来通知外设把数据取走。可用来通知外设把数据取走。 ACK 外设响应信号（低电平有效）外设响应信号（低电平有效） 由

22、外设发出，送给由外设发出，送给8255A。 作用是通知作用是通知 8255A 输出端口的数据已被外设取走，输出端口的数据已被外设取走， 可以传送下一个数据。可以传送下一个数据。 INTR 中断申请信号（高电平或上升沿有效）中断申请信号（高电平或上升沿有效） 8255A 发出发出, 用来向用来向CPU发出中断申请。发出中断申请。当当OBF 、ACK、INTE均为时，均为时，8255A自动发出自动发出INTR。方式方式1输出时信号时序图输出时信号时序图INTR送外设的数据数据有效WROBFACK1234例3：利用利用8255A方式方式1驱动打印机，把缓驱动打印机，把缓冲区冲区BUFF中的中的400

23、H个字节的个字节的ASC码码送打印机打印。设端口地址分别为送打印机打印。设端口地址分别为60H、61H、62H、63H。 PA PC7 PC6 PC4D0D7STBACKBUSY控制字：控制字：10101000B MOV CX，400H MOV AL，0A8H OUT 63H ， AL MOV DI ，OFFSET BUFFROT1：MOV AL，DI OUT 60H，ALROT2：IN AL，62H TEST AL，10H JNZ ROT2 INC DI LOOP ROT1 3、方式、方式2 （双向传送方式）（双向传送方式）PAPA7 7PAPA0 0PC6PC6PC7PC7ACKACKA

24、AOBFOBFA ARDRDWRWRPC4PC4PC5PC5STBSTBA AIBFIBFA AINTEA1INTEA1PC4PC4INTEA2INTEA2PC6PC6与与门门PC3PC3INTRINTRA A或门或门与与门门工作在方式工作在方式2时，时，C口有口有5根引脚作为根引脚作为A口的联络信号，口的联络信号，是方式是方式1下下A口输入、输出联络信号的组合。口输入、输出联络信号的组合。五、键盘和显示接口五、键盘和显示接口1、LED数码显示接口 （8段）LED数码管分共阴LED和共阳LED，发光时通过的平均电流为10mA 20mA、电压为1.5V，实际使用时要加驱动及限流。显示方式静态显示

25、静态显示 各数码管能稳定地同时显示各自字符。各数码管能稳定地同时显示各自字符。动态显示动态显示 各数码管轮流地一遍一遍显示各自字各数码管轮流地一遍一遍显示各自字 符，人们因视觉器官惰性而看到的是符，人们因视觉器官惰性而看到的是 各数码管似乎在同时显示不同字型。各数码管似乎在同时显示不同字型。D0D1D2D3D4D5D6D7位位0a b c d e f g h位位1位位2同同相相驱驱动动器器 PB2 PB1 PB0 8255A PA共阴共阴动态显示接口动态显示接口静态显示接口静态显示接口3#MC14495a h2#MC14495a h1#MC14495a h 8255APA0 PA1 PA2PA

26、3PB0PB1PB2 MC14495具有译码（具有译码（BCD显示码）、显示码）、锁存、驱动、限流作用。锁存、驱动、限流作用。2、键盘及其接口、键盘及其接口键盘 键盘是一组开关的集合，是微型计算机不可缺少的输入设备，人们通过它往计算机传递信息。v一般性问题一般性问题 检测是否有键按下；检测是否有键按下； 若有键按下，判定是哪一个键；若有键按下，判定是哪一个键； 确定被按键的读数；确定被按键的读数； 去抖动；去抖动； 不管一次按键持续的时间有多长，仅采用一个数据；不管一次按键持续的时间有多长，仅采用一个数据； 处理同时按键。处理同时按键。v键盘工作原理键盘工作原理键盘可以分为独立连接式和矩阵式+5V+5V+5V 独立连接式也称为线性独立连接式也称为线性结构键盘结构键盘, ,是最简单的键盘。是最简单的键盘。n每一个引脚连接一个键每一个引脚连接一个键n输入输入0/10/1反映健是否高低反映健是否高低+5V+5V控制线控制线检检测测线线n常用的常用的矩阵