微机-同济上大考研联盟chp

1、2022/7/7上海大学1第八章 可编程接口芯片及其应用2022/7/7上海大学28.1 概 述片内端口寻址：多个端口用A0Ai 片选寻址：剩余地址线Ai+1A15通过译码器形成片选读写逻辑：CPU给A0Ai选片内端口 从端口读数据: Ai+1A15选本片 D0D7 DB0DB7 用IN; /RD，M/IO=0给端口写数据: D0D7 DB0DB7; 用OUT, /WR ，M/IO=0 I/O外设简化为其接口的一系列存储单元(端口)，故接口芯片的引脚及连接可类比内存芯片。一 与CPU的连接2022/7/7上海大学3二 与外设连接接口数据线接外设数据线控制线RDY、状态线/STB组成联络机制,

2、保证接口与外设传送数据正常联络过程：（1）输入接口：外设给接口送数据，接口发RDY=1给外设，表示接口已准备好收，外设发/STB=0选通接口，把数据送至接口，接口发RDY=0给外设，表示已有数据，暂不送。CPU发RD=L，读入该数据，然后RDY=H，可以再次接收数据；（2）输出接口：接口发RDY=1给外设，表示接口已准备好数据，通知外设来取，外设接受数据后，发STB=0，表示已接受数据，CPU可送新数据到接口。2022/7/7上海大学4三 可编程接口高级接口芯片通常多通道、多功能多通道：一个接口芯片可接多个外设。多功能：一个接口芯片可实现多种功能，做不同用处，如作为输入口/输出口/双向口/输出

3、不同波形等；可编程： CPU给接口的控制端口写控制信息（控制字） 接通某个开关，选中某通道 / 选择某种功能2022/7/7上海大学582 可编程接口芯片8255A一 8255A的结构和引脚功能1 有三个输入输出口，分成二组：（1） A口：8位，输入输出均有锁存能力，属A组，3种方式(输入/出/双向)（2）B口：8位，输入输出均有锁存能力，属B组, 2种方式(输入/出)（3） C口：8位分成两半，输出有锁存能力，输入无，高4位属A组，低4位属B组。 2种方式(输入/出); 输出时可按字节/位操作.2 一个控制寄存器，8位，分成2组，分别控制3个口的工作方式 2022/7/7上海大学63 引 脚

4、 （40条）/RD常接/IOR/WR常接/IOW/CS片选 D0D7双向数据线A1 A0 口地址选择 0 0 A口 0 1 B口 1 0 C口 1 1 控制寄存器RESET复位输入，高电平有效，控制寄存器清0，A、B、C口输入状态PA7-PA0：A口外设数据线PB7-PB0：B口外设数据线PC7-PC0：C口外设数据线2022/7/7上海大学7二 8255A的三种工作方式2022/7/7上海大学81 工作方式0（基本输入输出方式） A口、B口、C口上、C口下四部分可分别定义为输入或输出，可有16种组合；A口、B口、C口功能相同，地位平等；C口作为输出时还有按位置位与复位功能。 方式0数据输入输

5、出时序 (IN AL, DX 或 OUT DX，AL)2022/7/7上海大学92 工作方式1（应答式输入输出方式）A口和B口可分别定义为输入或输出，并用C口部分线作为控制和状态线。(1) A、B口均为输入IBF： 输入缓冲器满, 高有效, 通知外设不能向接口输入数据/STB： 输入选通,低有效, 外设发给8255, 可以锁存外设数据INTR：给CPU的中断申请, 通知CPU可从8255读取有效数据INTE：中断允许信号，可用C口的相应位置位/复位命令设置与清除，高电平开放中断，低电平禁止中断2022/7/7上海大学10数据输入工作过程及时序：外设送出数据和有效/STB /STB将数据打入82

6、55，并使IBF有效 如果INTE有效 在/STB后沿8255发出INTR给CPU申请中断处理 CPU响应中断读走数据，同时/RD使INTR撤消，且使IBF无效。2022/7/7上海大学11(2) A、B口均为输出/OBF：输出缓冲器满, 低有效, 通知外设可从接口取走数据 /ACK：外设响应, 低有效, 外设发给8255通知已将数据取走 INTR：给CPU的中断申请, 通知CPU可给8255送下一个数据INTE：中断允许信号，可用C口的相应位置位/复位命令设置与清除，高电平开放中断，低电平禁止中断A口用PC3、PC67，B口用PC02，C口剩PC45普通I/O2022/7/7上海大学12数据

7、输出工作过程及时序：8255发出INTR给CPU申请中断 CPU响应中断向端口写数据，同时/WR使INTR无效、/OBF有效 外设收到/OBF，发出有效/ACK读走数据，并使/OBF无效、 INTR有效，再次申请中断(3) 方式1下A出B入、A入B出可由（1）（2）组合得到。A、B口：方式1数据I/O；C口某些位：控制(O)或状态(I)；剩下位：普通I/O2022/7/7上海大学133 工作方式2（双向输入输出方式）只有A口有方式2, 可输入/出双向工作, B口只能方式0或1, A口使用C口的PC37作状态与控制线, PC02作B口方式1的状态、控制线或普通I/OA口有双向锁存能力：CPU写数

8、据, 数据锁存于A口；外设送数据, 数据锁存于A口A口数据输入/输出均可引起中断 INTE由相应的PCx置/复位控制, 对该位的写(置/复位)操作只影响内部INTE, 不影响对应的外部引脚；对该位的读只取外部输入信号2022/7/7上海大学14三 8255A的方式控制字与状态字1 方式控制字，在A1A0为11时写入2022/7/7上海大学152 C口位操作控制字：在A1A0为11时写入2022/7/7上海大学163 状态字： (A1A0为10) （1）A、B口工作在方式1或2时读C口，可得A、B口的工作状态字，是模式组合中定义的位组合。（2）作用：8255工作在查询方式而非中断方式时，前面方式

9、1、2工作过程中，CPU需先读状态字决定是否对端口读/写。例：A、B口均为方式1输入时状态字2022/7/7上海大学17四 寻址与连接 （1）8255内部有4个端口地址：A口、B口、C口、控制寄存器，利用/CS、A1、A0寻址，用/RD、/WR决定读、写操作 （2）IBM-PC机主板上用了1块8255，作为键盘接口、系统配置开关接口等。 （3）采用部分译码：地址可选380H383H(对应A、B、C、控制)2022/7/7上海大学18五 应用举例1 键盘接口外设非编码键盘通常采用矩阵式结构，由I/O接口线组成行列结构，按键设在行列交叉点上，如上图。键盘输入信息处理过程：(1) 令某一行为0，则如

10、果与该行交叉的列上有键按下，该列状态为低电平；无键按下，该列状态为高电平(2) 读入列线状态，即可判断有无键按下、按下何键(3) 将该键代表的信息转换为内部代码(ASC码或键号063) 8255 A口方式0，输出口； B口方式0，输入口程序： PORTA EQU 0380H PORTB EQU 0381H PORTC EQU 0382H PORTCN EQU 0383H2022/7/7上海大学19 MOV DX，PROTCN；方式字 MOV AL，10000010B；A出B入，均方式0 OUTDX，ALWAITK：MOVDX，PORTA；扫描全0输出MOVAL，0OUTDX，AL MOVDX，

11、PORTB INAL，DX CMPAL，0FFH JZWAITK；无键合上，继续等待MOVBL，0；键合上，用扫描法查键号MOVBH，11111110B；从PA0起扫描MOVCX，8FNDROW：MOVAL，BHMOVDX，PORTAOUTDX，AL2022/7/7上海大学20ROLBH，1MOVDX，PORTBIN AL，DX CMPAL，0FFHJNZFNDCOL；ADDBL，8；本行无键合上，扫描下一行，键号加8LOOP FNDROWJMPDONEFNDCOL：RORAL，1；本行有键合上，判哪一位JNCRIGHT；有键合上，键号在BL中INCBLJMPFNDCOLRIGHT：。；。DO

12、NE：。2022/7/7上海大学212 LED/开关接口 7段LED：a、b、c、d、e、f、g、DP, 分共阴极(所有阴极共同接地)与共阳极(所有阳极共同接+5V)二种。 不同二极管亮可组合出09的数字和小数点。例：8255作为开关输入、LED输出的接口, 将4位2进制开关组合信息显示在7段码LED（发光二极管显示器）上。2022/7/7上海大学22 ORG2000HMOVAL，82H；A出B入方式0方式字10000010BMOVDX，0FFFEH；口地址取FFF8HFFFFH的偶OUTDX，ALRDPORTB：MOVDL，0FAH；读入B口开关信息INAL，DXANDAL，0FH； 取低四

13、位MOVBX，OFFSET SSEGCODE；LED码值首址XLAT；查表，AL=（BX+AL）对应码值MOVDL，0F8H；A口输出OUTDX，ALMOVAX，56CH；延时，使LED显示保持DELAY：DECAXJNZDELAYJMPRDPORTBHLT 2022/7/7上海大学23ORG2500HSSEGCODEDB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H DB99H，92H，82H，0F8HDB80H，98H，88H，83H DB0C6H，0A1H，86H，8EH2022/7/7上海大学243 8255控制打印机（方式0）打印机时序：/STROBE：选通信号，将数据打入打印机。BUSY：

14、表示打印机忙，不能接受数据。/ACK：打印机的应答信号，表示打印机已接收好了一个数据，并准备接收下一个数据。2022/7/7上海大学25初始化程序：8255A地址范围0380H0383HINIT55：MOVDX，0383H；A组方式0，输出MOVAL，10000011B；B组方式0，输入OUTDX，ALMOVAL，00001101B；PC6置1OUTDX，AL打印数据：PRINT：MOVAL，BLAK MOVCL，AL；字节数MOVSI，OFFSET DATAGOON：MOVDX，382HPWAIT：INAL，DX；查询PC1状态ANDAL，02H2022/7/7上海大学26JNZPWAIT；

15、BUSY再查询MOVAL，SIMOVDX，380HOUTDX，AL；数据输出MOVDX，382HMOVAL，0；STROBE低电平OUTDX，ALMOVAL，40H；STROBE高电平OUTDX，ALINCSIDECCLJNZGOONRET2022/7/7上海大学274 8255控制打印机（方式1）（1）A口方式1输出，用PC7作/OBF，PC6线作/ACK，PC3作INTR，PC6位作INTE。（2）当写A口后, /OBF有效, 使单稳输出一个负脉冲作为对打印机的选通信号/STROBE, 并将数据送到打印机。（3）打印机接收一个字符后，给出/ACK作为对A口/ACK的输入，一方面使/OBF无

16、效，另一方面在INTE=1的条件下，使INTR有效，引起中断申请。（4）中断服务程序又可送出下一个数据2022/7/7上海大学288255初始化程序：MOVDX，0383HMOVAL，10100000B；A口方式1，输出OUTDX，ALMOVAL，00001101B；PC6=1开中OUTDX，AL2022/7/7上海大学2983 可编程定时器/计数器8253实现与时间有关的计数、定时功能一 内部模型与外部引脚1 含3个计数器：计数器02。2 每个计数器内含：8位控制寄存器：决定工作方式。16位计数器寄存器CR：保存初值Count Register。16位输出锁存器OL：返回当前计数器值Outp

17、ut Latch。16位计数工作单元CE：执行减1 计数Counting Element。2022/7/7上海大学30每个计数器有三个输入输出CLK： 各计数器外部时钟(计数脉冲)输入端，CE对此脉冲计数；GATE: 门控, 控制各计数器工作OUT: 计数结束输出, 产生不同工作方式时的输出波形. 本质计数, 脉冲周期固定则定时.4 片选与地址：a /WR=0写控制寄存器或写CR，/RD=0读OL b 地址分配： /CS A1 A0 选中 四个端口用A1、A0, 0 00计数器0 其余线做片选 0 01计数器1 0 10计数器2 0 11控制寄存器2022/7/7上海大学31二 8253控制字

18、CW写入控制寄存器以控制各计数器工作方式BCD计数初值范围：0000-9999二进制计数初值范围：0000-FFFFH由于各计数器是减1计数，故最大初值为00002022/7/7上海大学32CW：控制字00 01 000 0B; LSB：计数初值的低字节; N不确方式0 (计数结束中断方式) (1) 一般情况: 初态GATE=OUT=1 写入CW置方式0 OUT=0 写入初值 下一CLK的下降沿初值从CR到CE 启动计数：每一CLK的下降沿CE减1 CE减到0,计数结束, OUT=1, 可做中断请求信号。(计数仍可继续, 初值0000)三 8253工作方式 - 注意启动计数方式和输出波形 3个

19、减1计数器必须先装入初值, 开始计数后每次从CLK端测到1个脉冲, 计数值减1, 减到0时本次计数结束, 输出OUT波形。2022/7/7上海大学33(2) 正在计数过程中 GATE=0 暂停计数 直到GATE=1后继续计数 计数结束, OUT=1。2022/7/7上海大学34(3) 正在计数过程中写入另一初值 停止原计数, 启动新计数 新的计数结束, OUT=1。写入初值后，初值即在下一CLK的下降沿从CR装入CE，同时启动计数, 与GATE无关 - 软件启动.减到0, OUT由低变高, OUT脉宽初值n+1, 与GATE有关CLK上升沿检测GATE，下降沿减1。GATE=1: 允许计数;

20、GATE=0: 禁止计数2022/7/7上海大学352 方式1 (硬件GATE可重触发的可编程单稳态方式)(1) 一般情况: 写入CW置方式1OUT=1写入初值到CR GATE上升沿 下一CLK下降沿初值从CR到CE, OUT=0, 并启动计数 CE减到0，计数结束, OUT=1。(2) 正在计数过程中出现新的 GATE上升沿 暂停当前计数 重置原初值重新计数 (重触发) 计数结束, OUT=1。(3) 正在计数过程中 写入另一初值 不影响原计数 原计数结束, OUT=1 下一个GATE上升沿启动新初值计数。2022/7/7上海大学36方式1置初值后，每一GATE上升沿后下一CLK的下降沿将初

21、值（新、旧）从CR装入CE，启动计数，同时OUT变低 - 硬件启动 (外部引脚)可由GATE上升沿重触发启动新计数, 计数初值可重新装入。每一CLK的下降沿CE减1， CE减到0，OUT=1; OUT输出一个单稳态负脉冲, 脉宽=计数初值个CLK宽度方式1可用于看门狗电路，设初值后若程序飞溢失控 (执行超过OUT脉宽时间)，则发OUT=1到 RESET，重新启动CPU; 否则在程序中定期发GATE上升沿重新启动计数(OUT脉宽程序执行时间)。2022/7/7上海大学373 方式2 (频率发生器方式) (1) 一般情况: 写入CW置方式2 OUT=1 写初值到CR GATE=1条件下或GATE上

22、升沿 下一CLK下降沿初值从CR到CE，启动计数 CE减到1 OUT=0，下一CLK OUT=1 (单周负脉冲), 本次结束；且初值重新从CR到CE, 循环进行。 (2) 正在计数过程中出现GATE=0 停止当前计数，等待 出现新的 GATE上升沿 重置原初值重新计数。 (3) 正在计数过程中 写入另一初值 不影响原计数 原计数结束, OUT=1 装入新初值，启动新初值计数。2022/7/7上海大学38方式2计数既可软件启动(写初值), 又可硬件启动(GATE上升沿）一般情况下OUT为周期性信号，计数结束可自动重新装入初值 T = 计数初值n * CLK周期TCLK 频率 f = fCLK /

23、 n - n分频频率发生器 计数周期n = 正脉冲宽度n-1 + 负脉冲宽度1GATE=0，停止计数且强制OUT=1; GATE=1，对CLK减1计数; GATE上升沿重新启动。2022/7/7上海大学394 方式3 (方波频率发生器)同方式2，但OUT产生的是对称或近似对称方波脉冲。(1) 初值为偶数：第一次初值装入，OUT=1，每个CLK减2，减到0，OUT=0。 第二次初值装入，每个CLK减2，减到0，OUT=1。循环进行。(2) 初值为奇数：第一次初值装入，OUT=1，先减1，随后逐次减2，到0，OUT=0。 第二次初值装入，先减3，随后逐次减2，到0，OUT=1，循环进行。2022/

24、7/7上海大学405 方式4 (软件触发选通) 置方式字后，OUT=1 置初值后下一个CLK的下降沿初值从CR到CE，并启动计数 GATE=0，停止计数，GATE=1，对CLK减1计数，减到0，OUT=0，一个CLK后，OUT=1, 本次计数结束。与方式0相似，初值设置启动计数，软件启动（触发）； 区别： (1) 开始及计数期间: 方式0 OUT=0; 方式4 OUT=1 (2) 结束: 方式0 OUT变高; 方式4 OUT 1个负脉冲 (3) 负脉冲宽度: 方式0 n+1个CLK; 方式4 1个CLK2022/7/7上海大学416 方式5 (硬件触发选通) 置方式字后，OUT=1 写入初值

25、GATE上升沿下一CLK的下降沿将初值从CR到CE，并启动计数 减到0，OUT变低一个CLK后，OUT又变高, 本次结束 出现新的GATE上升沿，下一个CLK下降沿重新装入初值到CE，且启动新的减1计数。与方式1相似， GATE上升沿启动计数，硬件启动(触发)； 区别：(1) 开始及计数期间: 方式1 OUT=0; 方式5 OUT=1 (2) 结束: 方式1 OUT变高; 方式5 OUT 1个负脉冲 (3) 负脉冲宽度: 方式1 n个CLK; 方式4 1个CLK波形与方式4相似, 只是启动方式不同2022/7/7上海大学427 GATE功能：2022/7/7上海大学436种工作方式波形比较20

26、22/7/7上海大学44四 8253的初始化1 一般可编程接口芯片在工作前必须进行初始化，完成通道、工作方式、初值、功能的设定。2种初始化方法 a, 逐个对计数器初始化 b, 先写所有计数器的方式字，再对各计数器装入计数值2022/7/7上海大学45给计数器写入字初值的方法：对同一地址写2次，先低后高例：先设置三个计数器工作方式，再设置初值。 MOVDX，0FF07HMOVAL，36H；00 11 011 0BOUTDX，AL；计数器0, 方式3, 二进制, 先低后高MOVAL，71H；01 11 000 1BOUTDX，AL；计数器1, 方式0, BCD, 先低后高MOVAL，0B5H；10

27、 11 010 1BOUTDX，AL；计数器2, 方式2, BCD, 先低后高MOVDX，0FF04H；计数器0MOVAL，0A8H；61A8H OUTDX，ALMOVAL，61H2022/7/7上海大学46 OUTDX，ALMOVDX，0FF05H；计数器1MOVAL，0；200OUTDX，ALMOVAL，02HOUTDX，ALMOVDX，0FF06H；计数器2MOVAX，0050H；50OUTDX，ALMOVAL，AHOUTDX，ALRET2022/7/7上海大学472 读计数器的2种方法a，停止计数器的工作(GATE禁止或阻断CLK)，再读。b, 在计数器不停止工作时，先发锁存命令，再读

28、(飞读)。例：设对计数器1已设定的控制字中RL1RL0 (D5D4) =11 MOVDX，TIM+3； 设计数器0的地址是TIMMOVAL，01000000B；控制字锁存计数器1的计数值OUTDX，ALMOVDX，TIM+1； 读，先低再高INAL，DXMOVAH，ALINAL，DXXCHG AL，AH从计数器读字计数值的方法：对同一地址读2次，先低后高2022/7/7上海大学48例：要求计数器0输出2KHz方波, 计数脉冲输入为2.5 MHz, BCD计数，试写出初始化程序段。8253地址取40H43H。 解：计数器初值=2.5MHz/2KHz=1250， 故工作于方式3，16位计数长度 方

29、式控制字是00 11 011 1B=37H五 寻址及连接 PC机主板用1片8253, 连接如图, 部分译码: /CS, A0, A1寻址 /RD, /WR实现读写 4个端口地址：040H 05FH中连续的4个2022/7/7上海大学49程序如下：MOVAL，37HOUT43H，ALMOVAL，50HOUT40H，ALMOVAL，12HOUT40H，ALRET2022/7/7上海大学50六 应用举例例1 用8253监视生产流水线：每通过50个工件，扬声器响5秒，频率2000Hz。光敏电阻：受光照电阻降低。计数器0：循环计数，方式2，CLK0输入工件的计数脉冲，初值50，BCD码。方式字00 01

30、 010 1 B=15H计数器1：方式3，初值2.5MHz/2000Hz=1250，BCD码。方式字01 11 011 1 B=77H。 GATE1由8255PA0变高5秒发声。2022/7/7上海大学51程序：设8253地址4043H，8255的A口地址80H主程序：MOVAL，15HOUT43H，AL ； 计数器0方式设置MOVAL，50H；初值50OUT40H，AL STILOP：HLTJMPLOP中断服务程序：MOV AL，01H ；PA0=1产生上升沿OUT80H，ALMOVAL，77H ；计数器1方式设置OUT43H，AL MOVAL，50H ；初值1250 OUT41H，AL M

31、OVAL，12HOUT41H，ALCALLDL5SMOVAL，0 ；GATE1=0 OUT80H，AL IRET2022/7/7上海大学52例2：三个计数通道组合应用画出当K打到+5V时各信号的波形，并写出初始化程序。2022/7/7上海大学53注意：组合应用时应首先搞清因果链：已知：CLK，K上升沿 CLK0, CLK2, GATE1, GATE2 计数器2工作 OUT2输出方波 CLK1（GATE1） 计数器1工作 OUT1负脉冲 GATE0上升沿（CLK0） 计数器0工作 OUT0周期负脉冲 OUTCLK时钟2.5MHz，周期T=0.4us计数器2：方式3，初值2000，CLK2=CLK

32、 OUT2对称方波，周期T2=2000*T=800us（频率是1250Hz）计数器1：方式1，初值500，CLK1=OUT2 OUT1单稳态负脉冲，宽度T1=500*T2=0.4s计数器0：方式2, 初值1000, CLK0=CLK OUT0周期性负脉冲, 周期T0=1000*T=400us (频率2500Hz), (1000-1)T高 + 1T低; GATE0在OUT1负脉冲期间为1, 故周期性方波持续时间为0.4s；其它时间GATE0=0，OUT0输出高电平。OUT为OUT0反相波形，周期T3=T0，持续时间0.4s。2022/7/7上海大学542022/7/7上海大学55初始化程序：82

33、53地址是80H83HMOVAL，00 11 010 1B；通道0方式2OUT83H，ALMOVAL，0；通道0初值OUT80H，ALMOVAL，10HOUT80H，ALMOVAL，01 11 001 1B；通道1方式1OUT83H，ALMOVAL，0；通道1初值OUT81H，ALMOVAL，5OUT81H，AL MOVAL，10 11 011 1B；通道2方式32022/7/7上海大学56OUT83H，ALMOVAL，0；通道2初值OUT82H，ALMOVAL，20HOUT82H，AL2022/7/7上海大学578.4 串行接口芯片一 串行通信概述串行通信通信方式：同步通信、异步通信传送速度

34、-波特率：串行通信时每秒传送的二进制位数Baud Rate 单位：位/秒 = 波特2022/7/7上海大学581 同步通信在约定波特率下，收发双方所用时钟频率完全一致 (同步)数据格式: 同步字符 + 数据 + CRC1 + CRC2 (“循环冗余检验” 的缩写,Cyclical Redundancy Check) 传送方向 1帧数据 = 1个字符特点：传送数据位数不受限制，速度快（可达500K波特）设备较复杂，成本高。2 异步通信 在约定波特率下，两端时钟频率不需要严格同步，允许10%的相对延迟误差。数据格式 (1帧数据 = 1个字符)： 1位 低位 传送方向 高位 1位 1位1.5 位2位

35、 不传送时，通信线路处于逻辑1（MARK）称空闲位 传送时：先发起始位 (逻辑0) 数据位 (用ASCII编码的为7位) 校验位 (可奇校可偶校, 也可固定为0或1) 停止位 (逻辑1)2022/7/7上海大学59如后面接着另一个字符，则又要起始位0，否则一直逻辑1（空号位）设传送速率为120字符秒，10位字符则传送波特率 = 10*120 =1200位秒 = 1200波特每位传送时间 = 1S 1200 =0.833 ms波特率最常用有110、300、600、1200、2400、4800、9600等若传送ASCII字符“A”，用偶校，一个停止位，因“A”的ASCII码是41H，则2022/7

36、/7上海大学60二 串行传送中的几个问题1 传送方向：单工：一根线, 数据只能从A送往B，单方向传送; 每个传送站 (设备) 只有单功能 (发送 / 接收)半双工：一根线, 数据能从A送往B，也能从B送往A，可交替双向传送；每个传送站 (设备) 具有双功能 (发送 / 接收)，但在某一时刻只能选一种。全双工：二根线，数据能从A送往B，也能从B到A，两站能同时双向传送；每个站 具有双功能，可同时实现 。2022/7/7上海大学612 信号的调制与解调计算机发送的是数字信号要求传输线的频带很宽，当通过电话线长距离传送时会发生畸变失真。通常先将数字信号转变为模拟信号，在电话线上发送，再在另一端将模拟

37、信号转变成数字信号接收。完成这种转换的是调制解调器，常称MODEM（MOdulator-DEModulator）。例：常用的调制方法有调频，0与1用不同的频率信号表示；还有调幅与调相。2022/7/7上海大学62三 串行接口 串行通信通过接口器件实现，完成以下功能：（1）设置数据传送格式及有关参数，如波特率、位数等。（2）把并行码 串行码发送出去（3）接收串行码 并行码保存供CPU读取（4）监视通信接口状态，判定错误并实现联络同步 典型接口芯片： 8251（同步/异步），8250（异步）四 串行通信总线RS-232C2022/7/7上海大学631 RS-232C是美国电子工业协会（EIA）公布

38、的一种串行数据通信接口标准，是使用串行二进制数据交换的数据终端设备（DTE）和数据电路终端设备（DCE，也称数据通信设备）之间的接口标准，RC（ mended Standard）表示“推荐标准”，232是序号，C是版本号。 (1)数据终端设备 Data Terminal Equipment（DTE）通常指PC机等。 (2)数据通信设备 Data Communication Equipment（DCE）通常指MODEM等。2022/7/7上海大学642 RS-232C主要特点传输距离远： 基带方式30M，电流环方式1000M。 基带传输：直接传送未经调制的数字信号的一种 传输方式（不需要MODE

39、M）。多种传输速率选择：50、75、110 . 9600、19200波特率。逻辑电平采用负逻辑无间隔不归零电平码（无0电平）： 逻辑0：正电平+3V +15V 逻辑1：负电平-3V -15V 抗干扰能力强，传送距离远信号线少：25根线，25芯D型连接器，分为2个信号通道（主通信通道、次通信通道），全双工通信对于PC机通信常简化为9芯D型连接器（是RS-232C的一个子集）。2022/7/7上海大学653 主要接口信号定义：(常用9芯结构 2,3,4,5,6,7,8,20,22)2022/7/7上海大学665 采用电流环回路，抗干扰能力强，传输距离远。4 电平转换电路：75150或1488将TT

40、L电平转成RS-232C电平；75154或1489将RS-232C 电平转成TTL电平。2022/7/7上海大学67五 可编程通信接口8251A（USART）1 8251是INTEL公司生产的通用同步/异步收发器USART（Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter），既能实现异步通信也能实现同步通信。（1） 8251A的编程模型:28脚芯片 当C/D=1: 读状态字或写控制字 当C/D=0: 读接收的或写发送的数据.（2） TxRDY引脚(发送器准备好)为高的条件: a 输出寄存器空 b /CTS输入低(允许传送数据) c

41、TxEN位=1(命令字中允许发送位)（3） 状态字中TxRDY位为1的条件: 只要输出寄存器为空2022/7/7上海大学682022/7/7上海大学692022/7/7上海大学702 初始化（方式字、命令字与状态字）（1）异步方式字格式:复位后对C/D=1时写入. 波特率因子: 时钟频率与数据波特率之间的关系2022/7/7上海大学71（2）同步方式字格式: 复位后对C/D=1时写入.2022/7/7上海大学72（3）命令控制字格式:通信过程中C/D=1时写入说明: 方式指令和命令指令都是CPU作为控制字写入，写入时口地址相同，为不混淆，用顺序控制，复位后写入的控制字为方式指令，以后为命令指令

42、，且复位以前，所有写入的控制字均为命令指令。2022/7/7上海大学73（4）状态寄存器信息格式: C/D=1时读出TxRDY：发送缓冲器空，该位置“1”，其它各位含义同引脚。2022/7/7上海大学743 8251的编程（1）可靠复位(总清) 先向C/D=1送三个00H，再在C/D=0送二个00H。然后发布复位命令：C/D=1送40H（C/D通常与地址线的最低位连接）（2）初始化编程: 复位后对C/D=1的写(OUT)是初始化命令。用方式控制字设置工作方式随后:异步方式: a发布第一个命令字,使RxE,TxEN为允许状 态，ER=1。清错误标志。 b 即可对C/D=0输出数据进行数据通信.其

43、间可发命令字. c 要重新设置方式字,必须发IR=1的复位命令.2022/7/7上海大学75同步方式:（3）通信过程编程:查询方式：用C/D=1读状态寄存器； 测试RxRDY位，确定是否输入已接收了字符； 测试TxRDY位，确定是否要发送输出字符。中断方式：用RxRDY与TxRDY形成中断请求信号2022/7/7上海大学764 8251作异步通信接口举例：75150：TTL电平RS-232C电平75154：RS-232C电平TTL电平2022/7/7上海大学7785 模拟接口8.5.1 D/A数模转换器 Digital Analog Convertor的基本原理外设：工作于数字方式-数字设备：

44、数字量 工作于模拟方式-模拟设备： 模拟量2022/7/7上海大学78UR为参考电压，Vo为对应数字量an an-1a2a1的模拟电压，I=UR/R，对于n位数字量，有：采用如下权电阻网络实现：2022/7/7上海大学79各支路电流开关控制各支路电流流向，由于各支路电流以2i的等比级数下降，并由各数码输入端的数字量控制，此电路构成了一种数模转换器。 设UR=5V，n=8，当数字量是全0，Uout=0V，数字量是全1，Uout=-5*255/256V。分辨率：D/A转换器一个LSB（Least Significant Bit最低有效位）输入变化使输出模拟量变化的程度，常用D/A转换器的二进制位数

45、表示。 对n位D/A转换器，分辨率=参考电压满度值2n例：10位DAC，参考电压满度值+5V，则 分辨率=5V/210=4.88mv 如12位，分辨率=5V/212=1.22mv 位数越多，分辨率越高，决定了系统的固有精度。2022/7/7上海大学808.5.2 数/模转换器DAC0832及其接口一 引脚及其功能：20脚芯片ILE：输入寄存器选通命令，Input Latch Enable/WR1：写输入寄存器命令。/WR2：写DAC寄存器命令/XFER：允许输入寄存器数据DAC寄存器，transfer controlVref: 参考输入电压 -10V+10V; Vcc: 电源电压 +5V+15

46、VIout1，Iout2：D/A转换器差动电流输出Rfb：反馈电阻.AGND，DGND：模拟与数字地2022/7/7上海大学81二 工作过程 CPU送D0D7, ILE=1, /CS=/WR1=0 D0 D7 数据锁存到输入寄存器 CPU送 /XFER=/WR2=0 数据锁存到DAC寄存器供DAC转换器转换 输出模拟量IOUT1、IOUT2三 三种工作方式 a 两级缓冲工作方式： 第一级：/CS=/WR1=0，ILE=1将数据锁存到输入寄存器。 第二级：/WR2=/XFER=0将数据锁存到DAC寄存器。 可实现多通道D/A同步转换输出：此时各片第一级将数据依次锁存到输入寄存器；然后各片第二级同

47、时将数据锁存到DAC寄存器开始转换输出模拟量。 b 单缓冲方式：使一个寄存器直通，另一个选通。 c 直通工作方式：全直通。四 电流输出型，要获得模拟电压输出需外加输出转换电路2022/7/7上海大学821 单极性输出电路 A 反向输出电路 Uout= -iR B 同向输出电路 iR=Uout*R1/（R1+R2） Uout=iR*（1+R2/R1）2 双极性输出电路 点的电流：Vref/R4= -（U1/R2+Uout/R3） 有Uout= -U1R3/R2+VrefR3/R4） 设R3=R4=2R2： Uout= -（2U1+Vref） 由于U1与Vref极性相反，数字量全0时，U1=0，U

48、out= -Vref；数字量全1时，U1= -Vref，Uout=Vref ，实现了双极性输出。2022/7/7上海大学83四 数/模转换器与微处理器的接口 设地址译码为 92H，是两级缓冲工作方式，下列程序产生锯齿波：DAOUT：MOVDX，92H MOV AL, 00HLOOP： OUTDX，AL DECAL JMPLOOP RET2022/7/7上海大学848.5.3 A/D模/数转换器Analog Digital Convertor A/D变换器结构(逐次逼近型)及工作原理1 结构原理： 逐次变换寄存器控制D/A输出，接收比较器的反馈。 原理类似天平称重：n位逐次变换R中D0 Dn-1

49、对应n个等比级数值砝码，由高到低逐位试探决定该位的去留；8位试探结束，该R中留下的码值即为对应输入模拟量的数字量2022/7/7上海大学852 量化间隔 (等价于分辨率)：数字量一个LSB所代表的模拟电压值。例：8位ADC芯片，最大输入电压5.12V,有： 量化间隔=5.12V/256=20mv3 逐次逼近变换过程（上例，设输入模拟量为3.49V）转换结果为 10101110B=0AEH，1个LSB代表0.02V,0AEH*0.02V=174*0.02V=3.48V,用0AEH作为输入模拟量3.49V的数字表示。2022/7/7上海大学86二 8位A/D变换器芯片ADC08091 引脚及内部结构模拟开关部分：从8路模拟输入中选择一路作为Vin IN0IN7: 8路