常用接口芯片

1、第7章常用接口芯片 27.1 可编程并行接口可编程并行接口82557.1.1并行通信的概念并行通信的概念 1. 并行通信与串行通信并行通信与串行通信 随着多微机系统的应用和微机网络的发展，计算机与外随着多微机系统的应用和微机网络的发展，计算机与外部设备之间、计算机和计算机之间常常要进行数据交换，这些部设备之间、计算机和计算机之间常常要进行数据交换，这些数据交换可称为数据通信。数据交换可称为数据通信。数据通信方式有两种：数据通信方式有两种：并行通信并行通信与与串行通信。串行通信。 并行通信并行通信是指数据的各位同时进行传送的通信方式，可是指数据的各位同时进行传送的通信方式，可以字或字节为单位并行

2、进行。并行通信速度快，但用的通信线以字或字节为单位并行进行。并行通信速度快，但用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信。计算机内部各种总线就多、成本高，故不宜进行远距离通信。计算机内部各种总线就是以并行方式传送数据的。是以并行方式传送数据的。 串行通信串行通信是指数据逐位顺序传送的通信方式。串行传送的是指数据逐位顺序传送的通信方式。串行传送的速度低，但只需要很少几根通信线，适用于长距离而速度要求速度低，但只需要很少几根通信线，适用于长距离而速度要求不高的场合。在网络中传送数据绝大多数采用串行方式。不高的场合。在网络中传送数据绝大多数采用串行方式。 32. 并行接口并行接口v无论是并行通信还是

3、串行通信，就其无论是并行通信还是串行通信，就其I/O接口与接口与CPU之间的通信而言，之间的通信而言，均是以并行通信方式传送数据的。均是以并行通信方式传送数据的。v并行通信由并行接口完成，它以并行通信由并行接口完成，它以字节（或字）字节（或字）为单位与为单位与I/O设备或被控对设备或被控对象进行数据交换，以同步方式传输。如打印机接口，象进行数据交换，以同步方式传输。如打印机接口，A/D、D/A转换器转换器接口，接口，IEEE488接口，开关量接口，控制设备接口等。接口，开关量接口，控制设备接口等。v v从并行接口的电路结构来看，并行口有从并行接口的电路结构来看，并行口有硬连线接口硬连线接口和和

4、可编程接口可编程接口之分。之分。v一个并行接口中包括状态信息、控制信息和数据信息一个并行接口中包括状态信息、控制信息和数据信息v 状态寄存器状态寄存器 状态寄存器用来存放外设的信息，状态寄存器用来存放外设的信息，CPU通过访问这个寄存器来了解通过访问这个寄存器来了解某个外设的状态，进而控制外设的工作，以便与外设进行数据交换。某个外设的状态，进而控制外设的工作，以便与外设进行数据交换。v 控制寄存器控制寄存器 并行接口中有一个控制寄存器，并行接口中有一个控制寄存器，CPU对外设的操作命令都寄存在控对外设的操作命令都寄存在控制寄存器中。制寄存器中。v 数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器 在并行接口中还设

5、置了输入缓冲寄存器和输出缓冲寄存器，缓冲器在并行接口中还设置了输入缓冲寄存器和输出缓冲寄存器，缓冲器是用来暂存数据。因为外设与是用来暂存数据。因为外设与CPU交换数据，交换数据，CPU的速度远远高于外设的速度远远高于外设的速度。的速度。4 控制寄存器 状态寄存器 输入缓冲寄存器 输出缓冲寄存器 输入设备 输出设备 输入数据 输出数据 输入数据准备好 输出应答 输入应答 输出数据准备好 地 址 译码器 CS A0 A1 CPU 总线系统 数据总线 输出数据准备好 输入数据准备好 中断请求 复位 IOW AEN 地址总线 IOR复位一个典型的并行接口与一个典型的并行接口与CPU、外设的连接图、外设

6、的连接图 53. 数据输入过程数据输入过程数据输入过程，指的是数据输入过程，指的是外设外设向向CPU输入数据。输入数据。v 当外设将数据通过数据输入线送给接口时，先使状态线当外设将数据通过数据输入线送给接口时，先使状态线“输入数据准备好输入数据准备好”为高电平。然后通过接口把数据接收到为高电平。然后通过接口把数据接收到输入缓冲寄存器中，同时把输入缓冲寄存器中，同时把“输入回答输入回答”信号置成高电平信号置成高电平“1”，并发给外设。，并发给外设。v 外设接到回答信号后，将撤消外设接到回答信号后，将撤消“输入数据准备好输入数据准备好”的信号。的信号。当接口收到数据后，会在状态寄存器中设置当接口收

7、到数据后，会在状态寄存器中设置“准备好输入准备好输入”状态位，以便状态位，以便CPU对其进行查询。对其进行查询。v 接口向接口向CPU发出一个中断请求信号，这样发出一个中断请求信号，这样CPU可以用软件可以用软件查询方式，也可以用中断的方式将接口中的数据输入到查询方式，也可以用中断的方式将接口中的数据输入到CPU中。中。v CPU在接收到数据后，将在接收到数据后，将“准备好输入准备好输入”的状态位自动清的状态位自动清除，并使数据总线处于高阻状态。准备外设向除，并使数据总线处于高阻状态。准备外设向CPU输入下一输入下一个数据。个数据。 64. 数据输出过程数据输出过程数据输出过程，指的是数据输出

8、过程，指的是CPU向向外设外设输出数据。输出数据。v 当外设从接口接收到一个数据后，接口的输出缓冲寄存当外设从接口接收到一个数据后，接口的输出缓冲寄存器器“空空”，使状态寄存的，使状态寄存的“输出数据准备好输出数据准备好”状态位置成高状态位置成高电平电平“1”，这表示，这表示CPU可以向外设接口输出数据，这个状态可以向外设接口输出数据，这个状态位可供位可供CPU查询。查询。v 此时接口也可向此时接口也可向CPU发出一个中断请求信号，同上面的发出一个中断请求信号，同上面的输入过程相同，输入过程相同，CPU可以用软件查询方式，也可以用中断的可以用软件查询方式，也可以用中断的方式将方式将CPU中的数

9、据通过接口输出到外设中。当输出数据送中的数据通过接口输出到外设中。当输出数据送到接口的输出缓冲寄存器后，再输出到外设。到接口的输出缓冲寄存器后，再输出到外设。v 与此同时，接口向外设发送一个启动信号，启动外设接与此同时，接口向外设发送一个启动信号，启动外设接收数据。外设接收到数据后，向接口回送一个收数据。外设接收到数据后，向接口回送一个“输出回答输出回答”信号。信号。v 接口电路收到该信号后，自动将接口状态寄存器中的接口电路收到该信号后，自动将接口状态寄存器中的“准备好输出准备好输出”状态位重新置为高电平状态位重新置为高电平“1”，通知，通知CPU可以可以向外设输出下一个数据。向外设输出下一个

10、数据。77.1.2 8255外部引脚及内部结构外部引脚及内部结构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BB组组端口端口C下部下部读写读写控制控制逻辑逻辑PC0PC3PB0PB7PC4PC7PA0PA7RDWRA0A1CSRESET1. 8255内部结构内部结构8 面向面向CPU的接口电路的接口电路v 数据总线缓冲器数据总线缓冲器v 数据总线缓冲器是一个三态双向的数据总线缓冲器是一个三态双向的8位缓冲器，是位缓冲器，是8255与系统数据总线的接口。与此关联的接口信号线是数据线与

11、系统数据总线的接口。与此关联的接口信号线是数据线D7D0,它直接与它直接与CPU数据总线相连，以实现数据总线相连，以实现CPU与与8255接口之间的信息传递。接口之间的信息传递。CPU向向8255写入控制字、或从写入控制字、或从8255中读状态信息以及所有数据的输入和输出，都需要通过数据中读状态信息以及所有数据的输入和输出，都需要通过数据缓冲器进行传递。缓冲器进行传递。v 读读/写控制逻辑。写控制逻辑。v 读读/写控制逻辑是写控制逻辑是8255内部完成读内部完成读/写控制功能的部件，写控制功能的部件，它接收来自它接收来自CPU的地址和控制信号，并依据这些信号，通过的地址和控制信号，并依据这些信

12、号，通过内部控制逻辑向内部控制逻辑向8255的各功能部件发出读的各功能部件发出读/写控制命令，用写控制命令，用于管理数据、控制字或状态字的传送。与此部分有关的有于管理数据、控制字或状态字的传送。与此部分有关的有6根信号线：片选信号、读信号、写信号、端口选择信号根信号线：片选信号、读信号、写信号、端口选择信号A1、A0以及以及RESET复位信号。复位信号。 9 面向外设的接口电路面向外设的接口电路v端口端口A：PA0PA7A组，支持工作方式组，支持工作方式0、1、2v端口端口B：PB0PB7B组，支持工作方式组，支持工作方式0、1v端口端口C：PC0PC7仅支持工作方式仅支持工作方式0A组控制高

13、组控制高4位位PC4PC7B组控制低组控制低4位位PC0PC3n端口端口A：PA0PA7n常作数据端口，功能最强大常作数据端口，功能最强大n端口端口B：PB0PB7n常作数据端口常作数据端口n端口端口C：PC0PC7n可作数据、状态和控制端口可作数据、状态和控制端口n分两个分两个4位，每位可独立操作位，每位可独立操作n控制最灵活，最难掌握控制最灵活，最难掌握10 内部控制逻辑内部控制逻辑v包括包括A组控制部件、组控制部件、B组控制部件两部分。组控制部件两部分。A组控制部件控制端口组控制部件控制端口A和端口和端口C的高的高4位位（PC7PC4）；）；B组控制部件控制端口组控制部件控制端口B和和端

14、口端口C的低的低 4位（位（PC3PC0）。）。v控制逻辑内部设置了一个控制寄存器，接收控制逻辑内部设置了一个控制寄存器，接收来自来自CPU的控制字，根据控制字的内容决定的控制字，根据控制字的内容决定各数据端口的工作方式。也可以根据控制字各数据端口的工作方式。也可以根据控制字对端口对端口C的每一位进行置位和复位。控制寄的每一位进行置位和复位。控制寄存器的内容只能写入而不能读出。存器的内容只能写入而不能读出。 11与处理器接口与处理器接口CS* A1 A0I/O地址地址读操作读操作RD*写操作写操作WR*0 0 00 0 10 1 00 1 160H61H62H63H读端口读端口A读端口读端口B

15、读端口读端口C非法非法写端口写端口A写端口写端口B写端口写端口C写控制字写控制字122. 8255的引脚功能的引脚功能v8255芯片有芯片有40根根引脚，各引脚信号引脚，各引脚信号如图所示如图所示. 137.1.3 8255 的工作方式的工作方式v方式方式0：基本输入输出方式基本输入输出方式适用于无条件传送和查询方式的接口电路适用于无条件传送和查询方式的接口电路v方式方式1：选通输入输出方式选通输入输出方式适用于查询和中断方式的接口电路适用于查询和中断方式的接口电路v方式方式2：双向选通传送方式双向选通传送方式适用于与双向传送数据的外设适用于与双向传送数据的外设适用于查询和中断方式的接口电路适

16、用于查询和中断方式的接口电路14方式方式0输入时序输入时序datadata输入端口输入端口D0D7RD CS,A1,A0请体会这里请体会这里8255A8255A的的数据缓冲作用数据缓冲作用15方式方式0输出时序输出时序WRdatadata输出端口输出端口D0D7 CS,A1,A08255A8255A对对CPUCPU通过它通过它输出给外设的数据进行锁存输出给外设的数据进行锁存16方式方式1输入引脚：输入引脚：A端口端口数据选通信号数据选通信号表示外设已经准备好数据表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号输入缓冲器满信号表示表示A口已经接收数据口已经接收数据中断请求信号中断请求信号请求请求CPU接收

17、数据接收数据PC4PC5PC3PA7PA0INTEAIBFAINTRASTBA中断允许触发器中断允许触发器17方式方式1输入引脚：输入引脚：B端口端口PC2PC1PC0PB7PB0INTEBIBFBINTRBSTBB数据选通信号数据选通信号表示外设已经准备好数据表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号输入缓冲器满信号表示表示B口已经接收数据口已经接收数据中断请求信号中断请求信号请求请求CPU接收数据接收数据中断允许触发器中断允许触发器方式方式1 1需借用端口需借用端口C C用做联络信号用做联络信号同时还具有中断请求和屏蔽功能同时还具有中断请求和屏蔽功能18方式方式1输入联络信号输入联络信号vST

18、B*选通信号，低电平有效选通信号，低电平有效由外设提供的输入信号，当其有效时，将输入设备送来由外设提供的输入信号，当其有效时，将输入设备送来的数据锁存至的数据锁存至8255A的输入锁存器的输入锁存器vIBF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输出的联络信号。当其有效时，表示数据已锁存输出的联络信号。当其有效时，表示数据已锁存在输入锁存器在输入锁存器vINTR中断请求信号，高电平有效中断请求信号，高电平有效8255A输出的信号，可用于向输出的信号，可用于向CPU提出中断请求，要求提出中断请求，要求CPU读取外设数据读取外设数据19方式方式1输入时序输入时序dataI

19、NTRIBF data输入端口输入端口D0D7STBRDSTBSTB* *和和IBFIBF是外设和是外设和8255A8255A间间的一对应答联络信号，的一对应答联络信号，为的是可靠地输入数据为的是可靠地输入数据20方式方式1中断控制中断控制v8255A的中断由中断允许触发器的中断由中断允许触发器INTE控制控制置位允许中断，复位禁止中断置位允许中断，复位禁止中断v对对INTE的操作通过写入端口的操作通过写入端口C的对应位实的对应位实现，现，INTE触发器对应端口触发器对应端口C的位是作应答的位是作应答联络信号的输入信号的哪一位，只要对那联络信号的输入信号的哪一位，只要对那一位置位一位置位/复位

20、就可以控制复位就可以控制INTE触发器触发器v选通输入方式下选通输入方式下端口端口A的的INTEA对应对应PC4端口端口B的的INTEB对应对应PC221方式方式1输出引脚：输出引脚：A端口端口外设响应信号外设响应信号表示外设已经接收到数据表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号输出缓冲器满信号表示表示CPU已经输出了数据已经输出了数据中断请求信号中断请求信号请求请求CPU再次输出数据再次输出数据PC6PC7PC3PA7PA0INTEAOBFAINTRAACKA中断允许触发器中断允许触发器征用征用C口口3引脚和引脚和1个控制位个控制位22方式方式1输出引脚：输出引脚：B端口端口PC2PC1PC0

21、PB7PB0INTEBOBFBINTRBACKB外设响应信号外设响应信号表示外设已经接收到数据表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号输出缓冲器满信号表示表示CPU已经输出了数据已经输出了数据中断请求信号中断请求信号请求请求CPU再次输出数据再次输出数据中断允许触发器中断允许触发器征用征用C口口3引脚和引脚和1个控制位个控制位23方式方式1输出联络信号输出联络信号vOBF*输出缓冲器满信号，低有效输出缓冲器满信号，低有效8255A输出给外设的一个控制信号，当其有效时，表示输出给外设的一个控制信号，当其有效时，表示CPU已把数据输出给指定的端口，外设可以取走已把数据输出给指定的端口，外设可以取走v

22、ACK*响应信号，低有效响应信号，低有效外设的响应信号，指示外设的响应信号，指示8255A的端口数据已由外设接受的端口数据已由外设接受vINTR中断请求信号，高有效中断请求信号，高有效当输出设备已接受数据后，当输出设备已接受数据后，8255A输出此信号向输出此信号向CPU提提出中断请求，要求出中断请求，要求CPU继续提供数据继续提供数据端口端口A A的的INTEAINTEA对应对应PCPC6 6端口端口B B的的INTEBINTEB对应对应PCPC2 28255外设外设CPU内总线内总线外总线外总线24方式方式1输出时序输出时序 INTR datadata输出端口输出端口D0D7WROBFAC

23、K OBFOBF* *和和ACKACK* *是外设和是外设和8255A8255A间间的一对应答联络信号，的一对应答联络信号，为的是可靠地输出数据为的是可靠地输出数据25方式方式2双向方式双向方式(只有端口只有端口A)v方式方式2将方式将方式1的选通输入输出功能组合成一个的选通输入输出功能组合成一个双向数据端口，可以发送数据和接收数据双向数据端口，可以发送数据和接收数据v只有端口只有端口A可以工作于方式可以工作于方式2，需要利用端口，需要利用端口C的的5个信号线，其作用与方式个信号线，其作用与方式1相同相同v方式方式2的数据输入过程与方式的数据输入过程与方式1的输入方式一样的输入方式一样v方式方

24、式2的数据输出过程与方式的数据输出过程与方式1的输出方式有一的输出方式有一点点不同不同：数据输出时：数据输出时8255A不是在不是在OBF*有效时有效时向外设输出数据，而是在外设提供响应信号向外设输出数据，而是在外设提供响应信号ACK*时才送出数据时才送出数据26方式方式2 双向选通引脚双向选通引脚PC6PC7PC3PA7PA0INTE1-OBFAINTRA-ACKAPC4PC5IBFA-STBAINTE2数据数据输入中断和输出中断输入中断和输出中断通过或门输出通过或门输出INTRA信号信号征用征用C口口5引脚和引脚和2个控制位个控制位中断允许触发器中断允许触发器（控制中断输出）（控制中断输出

25、）通过位控通过位控PC6设置设置INTE1中断允许触发器中断允许触发器（控制中断输出）（控制中断输出）通过位控通过位控PC4设置设置INTE227方式方式2双向时序双向时序data-out INTR data-outdata-indata-inPA0PA7D0D7IBF WROBFACKSTBRD287.1.4 方式控制字及状态字方式控制字及状态字1. 8255的控制字的控制字v 方式控制字v方式控制字用来决定8255的工作方式。它将三个通道分为两组，即A口和C口的高4位作为一组（A组），端口B和C组的低4位作为一组（B组）。 29方式控制字的格式如下方式控制字的格式如下30 端口端口C置位置

26、位/复位控制字复位控制字 置位置位/复位控制可对复位控制可对C口中的任意一位进行置位口中的任意一位进行置位或者复位操作。该控制字各位定义如下：或者复位操作。该控制字各位定义如下：2. 8255的状态字的状态字 8255的状态字为查询式输入的状态字为查询式输入/输出数据提输出数据提供了外设的工作状态，如供了外设的工作状态，如IBF、INTR等。等。根据根据8255工作在不同的工作方式下，以及各工作在不同的工作方式下，以及各端口作输入、输出的不同情况，状态字的格端口作输入、输出的不同情况，状态字的格式有所不同。值得注意的是，式有所不同。值得注意的是，C口的状态字与口的状态字与C口各位对外的引脚状态

27、不完全一致。口各位对外的引脚状态不完全一致。32D D7 7D D6 6D D5 5D D4 4D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0方式方式1输入输入I/OI/OIBFAINTEA INTRAINTEBIBFBINTRB方式方式1输出输出OBFAINTEAI/OI/OINTRAINTEBOBFBINTRB方式方式2双向双向OBFAINTE1IBFAINTE2INTRA端口端口C的状态字的状态字A组组B组组337.1.5 8255与与CPU的连接的连接 8255占用四个占用四个I/O端口地址，即端口地址，即A口、口、B口、口、C口和控制寄存器。在口和控制寄存器。在8255的连接使用的

28、连接使用中，它的中，它的8根数据线根数据线D7D0与系统数据总线与系统数据总线相连，相连，A1、A0接地址总线的接地址总线的A1和和A0，地址，地址总线高位总线高位A9A2经译码器译码后接片选信号，经译码器译码后接片选信号，其控制信号线其控制信号线RESET、读、写分别与系统控、读、写分别与系统控制总线的制总线的RESET、读、写信号相连、读、写信号相连,如图所示。如图所示。34 PC机中机中8255的连接的连接 357.1.6 8255应用举例应用举例8255A初始化时，先要写入控制字初始化时，先要写入控制字;指定它的工作方式，然后才能通过编程指定它的工作方式，然后才能通过编程;将总线上的数

29、据从将总线上的数据从8255A输出给外设输出给外设;将外部设备的数据通过将外部设备的数据通过8255A送到送到CPU中。中。 36例例7.1 利用利用8255方式方式0实现打印机的接口实现打印机的接口BUSY DATA078255APC6PC2PA0PA7打印机打印机STROBE37打印机接口的信号与时序打印机接口的信号与时序BUSYDATA07ACKSTROBEv主机把数据送给引脚主机把数据送给引脚DATA0DATA7v同时送出数据选通信号同时送出数据选通信号STROBE*v打印机在打印机在BUSY信号线上发出忙信号信号线上发出忙信号v打印机处理好输入的数据时打印机处理好输入的数据时撤消忙信

30、号撤消忙信号同时又送出一个响应信号同时又送出一个响应信号ACK*388255A的初始化 MOV AL，10000011B ；将控制字送；将控制字送AL中中 MOV DX，0383H ；将控制寄存器端口地址送；将控制寄存器端口地址送DX中中 OUT DX，AL MOV AL，00001101B ；将；将PC6设置为设置为1 MOV DX，AL ；将控制寄存器端口地址送；将控制寄存器端口地址送DX中中39将AL中的字符送到打印机输出 MOV DX，0382H ；将；将C口地址送口地址送DX中中 XCHG AX，BX ；将打印字符暂存；将打印字符暂存BL中中 PWAIT: IN AL，DX ；输入；

31、输入C口数据口数据 AND AL，04H ；测试；测试PC2 JNZ PWAIT ；忙则等待；忙则等待 XCHG AX，BX ；将；将BL中的打印字符送回中的打印字符送回AL中中 MOV DX，0380H ；将；将A口地址送口地址送DX中中 OUT DX，AL ；将；将AL字符送出打印字符送出打印40例例7.2利用利用8255方式方式1实现打印机的接口实现打印机的接口 1000pf2K15321441LS123单稳单稳电路电路+5VDATA078255APC6INTRPC3PC7PA0PA7打印机打印机ACKACKOBFSTROBEPC4BUSYBUSY418255A方式方式1与打印机接口时序

32、配合与打印机接口时序配合PA0PA7（DATA07）ACKOBFSTROBE方式方式1 1时序时序打印机时序打印机时序428255A的初始化 MOV AL，10100000B ；将控制字送；将控制字送AL中中 MOV DX，0383H ；将控制寄存器端口地址送；将控制寄存器端口地址送DX中中 OUT DX，AL MOV AL，00001101B ；将；将PC6设置为设置为1 MOV DX，AL 43将AL中的字符送到打印机输出 MOV DX，0382H ；将；将C口地址送口地址送DX中中 XCHG AX，BX ；将打印字符暂存；将打印字符暂存BL中中 PWAIT: IN AL，DX ；输入；输

33、入C口数据口数据 AND AL，04H ；测试；测试PC2 JNZ PWAIT ；忙则等待；忙则等待 XCHG AX，BX ；将；将BL中的打印字符送回中的打印字符送回AL中中 MOV DX，0380H ；将；将A口地址送口地址送DX中中 OUT DX，AL ；将；将AL字符送出打印字符送出打印447.2 可编程定时可编程定时/计数器计数器8253/8254定时控制在微机系统中极为重要定时控制在微机系统中极为重要v定时器定时器由数字电路中的计数电路构成，通过记录高精度晶振由数字电路中的计数电路构成，通过记录高精度晶振脉冲信号的个数，输出准确的时间间隔脉冲信号的个数，输出准确的时间间隔v计数电路

34、如果记录外设提供的具有一定随机性的脉冲信号时，计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性的脉冲信号时，它主要反映脉冲的个数（进而获知外设的某种状态），常又它主要反映脉冲的个数（进而获知外设的某种状态），常又称为计数器称为计数器v定时定时/计数系统的计数系统的核心器件是核心器件是8253/8254可编程定时可编程定时/计数器，计数器，它是它是Intel公司生产的一种通用的定时公司生产的一种通用的定时/计数器芯片计数器芯片（Counter/Timer Circuit，简称，简称CTC），或称为可编程间），或称为可编程间隔定时器（隔定时器（Programmable Interval Timer，简称，

35、简称PIT）。）。v8253/8254可编程定时可编程定时/计数器都是采用计数器都是采用NMOS工艺制造的双工艺制造的双列直插式封装芯片，列直插式封装芯片，8254是是8253的改进型，它的引脚信号、的改进型，它的引脚信号、硬件组成与硬件组成与8253基本上是相同的，因此基本上是相同的，因此8254在工作方式和在工作方式和编程方式上与编程方式上与8253兼容，凡是使用兼容，凡是使用8253的地方均可用的地方均可用8254来代替。来代替。 45定时功能的实现方法定时功能的实现方法v软件延时软件延时利用微处理器执行一个延利用微处理器执行一个延时程序段实现时程序段实现v不可编程的硬件定时不可编程的硬

36、件定时采用分频器、采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间单稳电路或简易定时电路控制定时时间v可编程的硬件定时可编程的硬件定时软件硬件相结合、软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路的定时电路468253/8254定时计数器定时计数器v3个独立的个独立的16位计数器通道位计数器通道v每个计数器有每个计数器有6种工作方式种工作方式v按二进制或十进制（按二进制或十进制（BCD码）计数码）计数8254是是8253的改进型的改进型477.2.1 8253的外部引线及内部结构的外部引线及内部结构1. 8253的内部结构的内部结构481. 825

37、3的内部结构的内部结构v 数据总线缓冲器数据总线缓冲器 该缓冲器为双向、三态的该缓冲器为双向、三态的8位缓冲器，可直接挂接在数据总位缓冲器，可直接挂接在数据总线上，它是线上，它是8253与与CPU之间的数据接口。之间的数据接口。CPU通过数据总线缓通过数据总线缓冲器将计数器初始化，把控制命令字写入冲器将计数器初始化，把控制命令字写入8253的控制寄存器，的控制寄存器，从从8253计数器中读取当前计数值等。计数器中读取当前计数值等。v 读读/写逻辑写逻辑 读读/写逻辑的功能是接收来自写逻辑的功能是接收来自CPU的控制信号，包括读、写的控制信号，包括读、写信号和地址信号信号和地址信号,实现对实现对

38、8253各计数器和控制寄存器的读各计数器和控制寄存器的读/写控写控制。制。v 控制寄存器控制寄存器 每个计数器都有一个相应的控制寄存器，用于接收每个计数器都有一个相应的控制寄存器，用于接收CPU送送来的方式控制字。控制字将决定计数器的工作方式、计数形式来的方式控制字。控制字将决定计数器的工作方式、计数形式及输出方式等。及输出方式等。 8253的的3个控制寄存器只占用一个端口地址号，个控制寄存器只占用一个端口地址号，通过控制字高二位的特征标志区分当前控制字是发给哪个计数通过控制字高二位的特征标志区分当前控制字是发给哪个计数器的。控制寄存器只能写入，不能读出。器的。控制寄存器只能写入，不能读出。v

39、 计数器计数器 8253有三个计数器通道：计数器有三个计数器通道：计数器0、计数器、计数器1和计数器和计数器2。 49计数器结构示意图预置寄存器预置寄存器GATECLKOUT减减1计数器计数器输出锁存器输出锁存器计数初值存于计数初值存于预置寄存器预置寄存器；在计数过程中，在计数过程中，减法计数器减法计数器的值不断递减，的值不断递减，而预置寄存器中的预置不变。而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器输出锁存器用于写入锁存命令时，用于写入锁存命令时，锁定当前计数值锁定当前计数值502. 8253的引脚功能的引脚功能vCLK时钟输入信号时钟输入信号在计数过程中，在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（

40、下降此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减沿），计数器的计数值减1vGATE门控输入信号门控输入信号控制计数器工控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型类型vOUT计数器输出信号计数器输出信号当一次计数过当一次计数过程结束（计数值减为程结束（计数值减为0），），OUT引脚上引脚上将产生一个输出信号将产生一个输出信号511 方式控制字方式控制字计数器读写格式工作方式数制D7D6D5D4D3D2D1D000 计数器计数器001 计数器计数器110 计数器计数器211 非法非法00 计数器锁存命计数器锁存命令令 01 只读写低字节只读写低字

41、节10 只读写高字节只读写高字节11 先读写低字节先读写低字节 后读写高字节后读写高字节000 方式方式0001 方式方式1010 方式方式2011 方式方式3100 方式方式4101 方式方式50 二进制二进制1 十进制十进制控制字写入控制字控制字写入控制字I/O地址（地址（A1A011）7.2.2 8253的方式控制字和读的方式控制字和读/写操作写操作522. 8253的读写操作及编程的读写操作及编程v8253加电后的工作方式不确定加电后的工作方式不确定v8253必须初始化编程，才能正常工作必须初始化编程，才能正常工作v写入控制字写入控制字写入计数初值写入计数初值读取计数值读取计数值825

42、4新增读回命令新增读回命令53v选择二进制时选择二进制时计数值范围：计数值范围：0000HFFFFH0000H是最大值，代表是最大值，代表65536v选择十进制（选择十进制（BCD码）码）计数值范围：计数值范围：000099990000代表最大值代表最大值10000计数值写入计数器各自的计数值写入计数器各自的I/O地址地址 写操作写操作: 写入计数值写入计数值54例例7.4 利用利用8253的计数器通道的计数器通道2产生频率为产生频率为1000Hz的方的方波。设计数时钟脉冲的频率波。设计数时钟脉冲的频率f= 10000Hz。 MOV AL , 10110110B ；方式；方式3，通道，通道2，

43、二进制，先低后高，二进制，先低后高OUT COTR , AL ；写入控制寄存器；写入控制寄存器MOV AX , 4A7H ；产生；产生10000Hz所需的计数初值所需的计数初值=f/1000OUT CTN2 , AL ； 先写计数初值低字节先写计数初值低字节MOV AL , AHOUT CTN2 , AL ；再写计数初值高字节；再写计数初值高字节 55例例7.5 若选择通道若选择通道0，工作在方式，工作在方式1，计数初值为，计数初值为2350H，按十进，按十进制计数，并设制计数，并设8253的端口地址为的端口地址为40H43H，则初始化程序段为，则初始化程序段为 MOV AL , 33H ；计

44、数器；计数器0，方式，方式1，十进制，先低后高，十进制，先低后高OUT 43H , AL ；写入控制寄存器；写入控制寄存器MOV AL , 50H ；计数初值低字节；计数初值低字节OUT 40H , AL ；写入计数器；写入计数器0MOV AL , 23H ；计数初值高字节；计数初值高字节OUT 40H , AL ；写入计数器；写入计数器056v对对8位数据线，读取位数据线，读取16位计数值需分两次位计数值需分两次v计数在不断进行，应该将当前计数值先行锁存，计数在不断进行，应该将当前计数值先行锁存，然后读取：然后读取：向控制字向控制字I/O地址：给地址：给8253写入锁存命令写入锁存命令从计数

45、器从计数器I/O地址：读取锁存的计数值地址：读取锁存的计数值CPU可对可对8253的计数器进行读操作，以读出计的计数器进行读操作，以读出计数器的当前值。数器的当前值。读取计数器当前值有两种方法读取计数器当前值有两种方法:第一种方法是利用门控第一种方法是利用门控GATE信号为低电平或关信号为低电平或关闭闭CLK脉冲，使得计数操作暂停，以读出确定脉冲，使得计数操作暂停，以读出确定的计数值。的计数值。第二种方法是在计数过程中读出计数器值，而不第二种方法是在计数过程中读出计数器值，而不影响计数器的工作。影响计数器的工作。读取计数值，要注意读写格式和计数数制读取计数值，要注意读写格式和计数数制 读操作读

46、操作57例如例如 采用锁存读的方法，读取通道采用锁存读的方法，读取通道1的的16位计数值，位计数值，其程序段如下：其程序段如下： MOV AL , 40H ；方式控制字：通道；方式控制字：通道1，锁存，锁存 OUT COTR , AL ；写入；写入8253的控制寄存器的控制寄存器 IN AL , CNT1 ；第一次读入低；第一次读入低8位位 MOV CL , AL IN AL , CNT1 ；第二次读入高；第二次读入高8位位 MOV CH , AL587.2.3 8253的工作方式的工作方式 v8253的每个计数通道都有的每个计数通道都有6种不同的工作方式种不同的工作方式可供选择。这可供选择。

47、这6种工作方式的区别在于：它们种工作方式的区别在于：它们启动计数器进行计数的触发方式不同；计数过启动计数器进行计数的触发方式不同；计数过程中，门控信号程中，门控信号GATE对计数操作的影响不同；对计数操作的影响不同；计数结束后，计数结束后，OUT输出线上的输出波形不同。输出线上的输出波形不同。v下面我们将分别讨论这下面我们将分别讨论这6种工作方式的工作过种工作方式的工作过程和特点。程和特点。 591. 方式方式0 (计数结束产生中断计数结束产生中断)GATEOUTCLK 031244方式方式0WR设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计

48、计数数结结束束602. 方式方式1(可编程单稳脉冲可编程单稳脉冲)设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值硬硬件件启启动动计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束GATEOUTCLK 031244方式方式1WR613.方式方式2(分频器）分频器）03124GATEOUTCLK 4方式方式2031240312403124WR624. 方式方式3（方波频率发生器）（方波频率发生器）03124GATEOUTCLK 4方式方式3031240312403124WR635. 方式方式4（软件触发选通）（软件触发选通）GATEOUTCLK031244方式方式4223331 0

49、WR646. 方式方式5（硬件触发选通）（硬件触发选通）GATEOUTCLK031244方式方式52233311 0WR65各种工作方式的输出波形各种工作方式的输出波形方式方式 0方式方式 1方式方式 2方式方式 3方式方式 4方式方式 50N0N0N0/N110NN/2 N/2 0/N0N0 1N0 1N0 1667.3 可编程串行接口可编程串行接口82517.3.1 串行通信概述串行通信概述v串行通信串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式一位一位顺序传送的方式v串行通信的优势串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远用于通信的线

50、路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本距离通信时可以极大地降低成本v串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求不高的近距离数据传送要求不高的近距离数据传送vPC系列机上有两个串行异步通信接口、键盘、系列机上有两个串行异步通信接口、键盘、鼠标器与主机间采用串行数据传送鼠标器与主机间采用串行数据传送671. 串行通信接口的基本任务串行通信接口的基本任务v 实现数据格式化实现数据格式化v 控制数据传输速率控制数据传输速率v 进行错误检测进行错误检测v 进行进行TTL与与EIA电平转换电平转换v 进行串并转换进行串并转换v 提供提供EIA-RS-232

51、C接口标准所要求接口标准所要求的信号线的信号线682. 串行通信接口的组成串行通信接口的组成v 串行接口是通过系统总线和串行接口是通过系统总线和CPU相连，串行接口部件的相连，串行接口部件的典型结构如图所示。主要由典型结构如图所示。主要由控制寄存器控制寄存器、状态寄存器状态寄存器、数据数据输入寄存器输入寄存器和和数据输出寄存器数据输出寄存器4部分部分组成。组成。 控制寄存器 状态寄存器 数据输入寄存器 数据输出寄存器 发送时钟 串行数据输出 MODEM 控制 串行数据输入 地 址 译码器 CS C/D CPU 总线系统 数据总线 RxRDY TxRDY 复位 IOW AEN 地址总线 IOR并

52、入串出 串入并出 接收时钟 693. 串行通信的有关概念串行通信的有关概念 发送时钟和接收时钟发送时钟和接收时钟 把二进制数据序列称为比特组，由发送器发送到把二进制数据序列称为比特组，由发送器发送到传输线上，再由接收器从传输线上接收。传输线上，再由接收器从传输线上接收。v 发送时钟发送时钟：串行数据的发送由发送时钟控制，数串行数据的发送由发送时钟控制，数据发送过程是：把并行的数据序列送入移位寄存器，据发送过程是：把并行的数据序列送入移位寄存器，然后通过移位寄存器由发送时钟触发进行移位输出，然后通过移位寄存器由发送时钟触发进行移位输出，数据位的时间间隔可由发送时钟周期来划分。数据位的时间间隔可由

53、发送时钟周期来划分。v 接收时钟接收时钟：串行数据的接收是由接收时钟来检测，串行数据的接收是由接收时钟来检测，数据接收过程是：传输线上送来的串行数据序列由数据接收过程是：传输线上送来的串行数据序列由接收时钟作为移位寄存器的触发脉冲，逐位打入移接收时钟作为移位寄存器的触发脉冲，逐位打入移位寄存器。接收过程就是将串行数据序列，逐位移位寄存器。接收过程就是将串行数据序列，逐位移入移位寄存器后组成并行数据序列的过程。入移位寄存器后组成并行数据序列的过程。70 DTE和和DCEv 数据终端设备（简称数据终端设备（简称DTE)：是对属于用户所有：是对属于用户所有联网设备和工作站的统称，它们是数据的源或目的

54、联网设备和工作站的统称，它们是数据的源或目的或者即是源又是目的。例如：数据输入或者即是源又是目的。例如：数据输入/输出设备，输出设备，通信处理机或各种大、中、小型计算机等。通信处理机或各种大、中、小型计算机等。v 数据电路终端设备或数据通信设备数据电路终端设备或数据通信设备(简称简称DCE)：DCE是对网络设备的统称，该设备为用户设备提供是对网络设备的统称，该设备为用户设备提供入网的连接点。自动呼叫入网的连接点。自动呼叫/应答设备、调制解调器应答设备、调制解调器Modem和其他一些中间设备均属和其他一些中间设备均属DCE。 信道信道 信道是传输信息所经过的通道信道是传输信息所经过的通道,是连接

55、是连接2个个DTE的线路的线路,它包括传输介质和有关的中间设备。它包括传输介质和有关的中间设备。714. 串行通信中的工作方式串行通信中的工作方式v 单工工作方式单工工作方式v 半双工工作方式半双工工作方式v 全双工工作方式全双工工作方式 发送器 接收器 单工方式 发送器 发送器 接收器接收器发送器 发送器 接收器接收器A站点 B站点 B站点 B站点 A站点 A站点 B站点 72 传输制式传输制式全双工全双工站站A站站B站站A站站B站站A站站B半双工半双工单工单工735. 同步通信和异步通信方式同步通信和异步通信方式v 同步通信方式同步通信方式 同步通信方式的特点是：由一个统一的时钟控制发送方

56、同步通信方式的特点是：由一个统一的时钟控制发送方和接收方，若干字符组成一个信息组，字符要一个接着一个和接收方，若干字符组成一个信息组，字符要一个接着一个传送；没有字符时，也要发送专用的传送；没有字符时，也要发送专用的“空闲空闲”字符或者是同字符或者是同步字符，因为同步传输时，要求必须连续传送字符，每个字步字符，因为同步传输时，要求必须连续传送字符，每个字符的位数要相同，中间不允许有间隔。符的位数要相同，中间不允许有间隔。v 异步通信方式异步通信方式 异步通信的特点是：字符是一帧一帧的传送，每一帧字异步通信的特点是：字符是一帧一帧的传送，每一帧字符的传送靠起始位来同步。在数据传输过程中，传输线上

57、允符的传送靠起始位来同步。在数据传输过程中，传输线上允许有空字符。许有空字符。 所谓异步通信，是指通信中两个字符的时间间隔是不固所谓异步通信，是指通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定定的，而在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的通信。异步通信中发送方和接收方的时钟频率也不要求完的通信。异步通信中发送方和接收方的时钟频率也不要求完全一样，但不能超过一定的允许范围。全一样，但不能超过一定的允许范围。746. 通信中必须遵循的规定通信中必须遵循的规定v 字符格式的规定字符格式的规定 通信中，传输字符的格式要按规定写，图通信中，传输字符的格式要按规

58、定写，图7.35是异是异步通信的字符格式。在异步传输方式每个字符在传送时，前步通信的字符格式。在异步传输方式每个字符在传送时，前面必须加一个起始位，后面必须加停止位来结束，停止位可面必须加一个起始位，后面必须加停止位来结束，停止位可以为以为1位，位，1.5位，位，2位。奇、偶校验位可以加也可以不加。位。奇、偶校验位可以加也可以不加。v 比特率、波特率比特率、波特率(baudrate) 比特率：比特率：比特率作为串行传输中数据传输速度的测量比特率作为串行传输中数据传输速度的测量单位，用每秒传输的二进制数的位数单位，用每秒传输的二进制数的位数bit/s(位位/秒秒)来表示。来表示。 波特率：波特率

59、：波特率是用来描述每秒钟内发生二进制信号波特率是用来描述每秒钟内发生二进制信号的事件数，用来表示一个二进制数据位的持续时间。的事件数，用来表示一个二进制数据位的持续时间。757. 调制解调器调制解调器v调制（调制（Modulating）把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号把数字信号转换为电话线路传送的模拟信号v解调（解调（Demodulating）将电话线路的模拟信号转换为数字信号将电话线路的模拟信号转换为数字信号v调制解调器调制解调器MODEM具有调制和解调功能的器件合制在一个装置具有调制和解调功能的器件合制在一个装置767.3.2 8251的外部引线及内部结构的外部引线及内部结构v825

60、1实现了起止式串行异步通信协议，支实现了起止式串行异步通信协议，支持全双工通信持全双工通信通信字符可选择数据位为通信字符可选择数据位为58位位停止位停止位1、1.5或或2位位可进行奇偶校验可进行奇偶校验具有奇偶、帧和溢出错误检测电路具有奇偶、帧和溢出错误检测电路v8251支持的数据传输速率为支持的数据传输速率为019.2Kbps771. 8251的内部结构及性能的内部结构及性能v 数据总线缓冲器数据总线缓冲器 数据总线缓冲器通过8位数据线D7D0和CPU的数据总线相连，负责把接收口接收到的信息送给CPU，或把CPU发来的信息送给发送口。v 读读/写控制逻辑写控制逻辑 读/写控制逻辑接收与读/写