常用数字接口电路

1、关于常用数字接口电路1第一张，PPT共八十八页，创作于2022年6月27.3 并行接口8255特点：含3个独立的8位并行输入/输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向（入/出/双向）。第二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月38255A的外部引线图第三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月4引线（续）连接系统端的主要引线：D0D7CSRDWRA0，A1 RESET复位信号,接系统总线的RESETA1 A0 选择0 0 端口A0 1 端口B1 0 端口C1 1 控制寄存器第四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月5引线（续）连接外设端的

2、引脚：PA0PA7PB0PB7PC0PC7分别对应A、B、C三个8位输入/输出端口 三个端口可通过编程分别指定为输入或输出口。其中，C口即可用作独立的输入/输出口，也可用作A、B口的控制信号输出或状态信号输入。第五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月6二、结构A组B组 端口A端口C的高4位端口B端口C的低4位第六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月7第七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月8三、8255工作方式基本输入/输出方式（方式0）选通工作方式（方式1）双向传送方式（方式2）（仅A口） 某端口工作于哪一种方式，可通过软件编程来指定。即向8255写入方式控制字来决定其工作

3、方式，见下页。第八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月9方式控制字及位控字可以利用软件编程确定8255的3个端口工作于何种方式下；8255的C端口可以按位操作。当其工作于方式0下且作为输出口时，对于那些作为输出的位需要设置初始状态（1/0）。第九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月10方式控制字与位控字格式控制字确定3个端口的工作方式位控字确定C口某一位的初始状态， 或用于设置INTE位(方式1,2)。第十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月118255A方式选择控制字第十一张，PPT共八十八页，创作于2022年6月12 端口C按位置位/复位控制字 端口C有一种特殊的控制方式

4、，可以将端口C的某一位置1或清0，而不影响端口C的其他位的状态。第十二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月13工作方式08255相当于三个独立的8位简单接口。各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出。C端口即可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口。设置为输出口时有锁存能力，设置为输入口时无锁存能力。第十三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月14方式0的应用：用于连接简单外设。适用于：无条件输入输出方式。查询输入输出方式：把A、B口作为8位数据的输入或输出口，C口的高/低4位分别定义为A、B口的控制位和状态位。第十四张，PPT共八十八页，创作

5、于2022年6月15工作方式1利用一组选通控制信号控制A端口和B端口的数据输入输出。A、B口作输入或输出口，C口的部分位固定用作A、B口的选通控制信号。A口、B口在作为输入和输出时的选通信号不同。第十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月第十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月第十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月18第十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月19第十九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月20C口的信号功能（方式1输入）STB#选通信号。它将外设数据送入8255的输入锁存器。IBF输入锁存器满。通知外设不能送下一个数据。此信号由STB的前沿产

6、生。CPU用IN指令取走数据后，此信号被清除。INTR中断请求。STB#的后沿产生，用于中断CPU，让CPU读走输入锁存器中的数据。INTE中断允许位，是否允许发出INTR请求。INTE =1和IBF为高电平时，允许发出INTR请求。第二十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月21C口的信号功能（方式1输出）OBF#通知外设取走数据。ACK#外设响应信号，表示已从数据端口取走数据。此信号使OBF变高。INTRACK#上升沿产生，通知CPU输出下一个数据（通常接到8259）。INTE中断允许位，INTE=1和OBF#为高电平时，允许产生INTR信号。第二十一张，PPT共八十八页，创作于202

7、2年6月22 方式1下的数据输出时序第二十二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月23 8255方式1下的数据输出时序第二十三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月24注意：INTE的状态可利用C口的位控方式来设置：输入：A口的INTE：写入PC4B口的INTE：写入PC2输出：A口的INTE：写入PC6B口的INTE：写入PC2例如：方式1输入允许A口中断，则应按如下方法设置INTEA。 MOV DX，控制寄存器地址 MOV AL，0 xxx1001B ;1=允许中断,0=禁止中断 OUT DX，AL第二十四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月25方式1的应用：主要用于中断控制

8、方式下的输入输出。C口除部分位用作选通信号外，其余位可工作在方式0下，作为输入或输出线。 特别是A、B均为方式1时仅使用C口的6条线，余下二条线可作为单独的输入输出线，用程序指定其数据传送方向。第二十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月26工作方式2双向方式既是输入口，又是输出口。利用C口的5条线提供传输联络信号。类似于A口方式1下输入和输出的组合。只有A口可工作在方式2下。INTE1为PC.bit6，INTE2为PC.bit4。第二十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月27 方式2下的信号定义第二十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月28方式2的应用：可用于中断控制输

9、入输出方式。当A口工作于方式2时，B口可工作于方式1（此时C口的剩余位都用作B口选通控制线）；B口也可工作于方式0（此时C口的剩余位也只能用作方式0下的输入输出线）。第二十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月29方式2下的工作时序第二十九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月30四、8255芯片的应用芯片与系统的连接芯片的初始化相应的控制程序第三十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月318255与系统的连接示意图D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器8255A口B口C口D0D7外 设A15A2系统总线第三十一张，PPT共八十八页，创作于2022年6月32

10、8255与打印机的连接第三十二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月33打印机的工作时序第三十三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月 若利用此打印机接口打印一批字符,且字符串长度在当前数据段的COUNT单元中,要打印的字符在由DATA单元开始的当前数据段中顺序排列,则打印程序如下: PRINT: MOV AL,COUNT MOV CL,AL MOV SI,OFFSET DATA GOON: MOV DX,0382H PWAIT: IN AL,DX AND AL,02H JNZ PWAIT;等待不忙第三十四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月35 MOV AL,SI MOV DX

11、,0380H OUT DX,AL ;送数据 MOV DX,0382H MOV AL,00H OUT DX,AL MOV AL,40H OUT DX,AL ;送 脉冲 INC SI DEC CL JNZ GOON RET第三十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月36 方式1下8255与打印机的连接第三十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月37下面就是对8255进行初始化的程序:MOV DX,0383HMOV AL,10100000BOUT DX,ALMOV AL,00001101BOUT DX,AL第三十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月385.2.2 8255A基本输

12、入输出应用作为键盘接口 第三十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月39“反转法”进行键盘扫描： 设8255A为方式0，A口输出，B口输入； 向A口输出00H，从B口读入键盘列线值：低4位值为0FH：无键按下否则，就有键按下 有键按下时，将8255A反向设置为A口输入，B口输出将B口原读入值从B口输出从A口输入，得到该键的“行列码”第三十九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月40“反转法”键盘扫描程序：KEYSCANPROC NEARBEGIN:MOVDX，20EH；置8255A控制口地址 MOVAL，82H；8255A方式控制字 ；A口工作在方式0输出，B口工作在方式0输入OUT

13、DX，AL；输出8255A方式控制字LOOP1:MOVDX，208H；A口地址送DXMOVAL，00HOUTDX，AL；A口输出00H扫描键盘MOVDX，20AH；B口地址送DX中INAL，DX；读入键盘列值ANDAL，0FH；保留低4位CMPAL,0FHJELOOP1；无键按下，重新扫描第四十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月41CALL DELAY；有键按下，延时去抖动INAL，DX ；再次读B口，检查有无键按下ANDAL，0FH；保留低4位CMPAL, 0FHJELOOP1；无键按下，重新扫描MOVKEY，AL；有键按下，列值保存在KEY单元MOVDX，20EH；置8255A控制

14、口地址MOVAL，90H；8255A方式控制字; B口方式0输出，A口方式0输入OUTDX，AL；输出8255A方式控制字MOVDX，20AH；B口地址送DX中MOVAL，KEY；从KEY单元取出列值OUTDX，AL；向B口输出列值，反向扫描第四十一张，PPT共八十八页，创作于2022年6月42MOVDX，208H；A口地址送DXINAL，DX；从A口读入行值ANDAL，1FH；保留低5位CMPAL, 1FHJEBEGIN；无键按下，重新扫描CALLKEYVALUE；转键值处理程序：查表获得按键编码，保存第四十二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月437.4可编程串行通信接口了解：串行通

15、信的一般概念工作方式、同步方式、数据格式、物理标准串行通信的接口标准EIA RS-232C可编程串行异步通信接口8250（UART）连接、编程、应用UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter*第四十三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月447.4.1串行通信基本概念串行通信： 每个时间单位仅传送一位信息； 每个字符(字节)的各位依次传送； 字符之间的间隔不定。优点： 传输线少，成本低，传输距离远第四十四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月451.串行通信工作方式单工通信只能由一方发送，例：广播半双工通信某一时刻只能由一方发送，

16、例：对讲机全双工通信双方可同时传输，例：电话同步通信双方对每一位的收发时序完全一致，统一时钟异步通信收发双方时钟不统一第四十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月46单工/双工操作发送器接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器发送器/接收器单工方式：半双工方式：全双工方式：A站B站第四十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月47电话网络模拟信号，计算机数字信号。远距离通信时需要通过普通电话网络传输数字信号：频带宽电话网络：频带窄 要使数字信号在电话网络上传输，需要进行信号变换把数字信号承载到模拟信号上传输，这个模拟信号称为载波信号。调制把数字信号承载到载波信号上解调从载波信

17、号中恢复出数字信号调制解调器：实现调制与解调的设备*2. 调制与解调第四十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月48三种调制方式根据载波 Acos(t + )的三个参数：幅度、频率、相位，产生常用的三种调制技术：幅移键控法 Amplitude-Shift Keying (ASK)频移键控法 Frequency-Shift Keying (FSK)相移键控法 Phase-Shift Keying (PSK) ASK (又称为调幅) 用载波信号的不同幅度代表1和0FSK (又称为调频) 用载波信号的不同频率代表1和0PSK (又称为调相) 用载波信号的相位变化代表1和0（有变化为1，无变化为

18、0）第四十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月49第四十九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月50串行通信主要用于远距离数据传输。问题：干扰、衰减，信号畸变解决方法：差错控制技术检测、纠正常用的数据校验方法：奇偶校验：以字符为单位进行校验发送方使发送的每个字节中1的个数为奇数或偶数；接收方检查收到的每个字节中1的个数是否符合双方的事先约定。奇偶校验可以检查出一个字节中发生的单个错误。奇偶校验不能自动纠错，发现错误后需“重传”。3. 数据校验第五十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月51循环冗余校验CRC (循环冗余码/多项式编码)以数据块（帧, Frame）为单位进行校验编

19、码思想：将数据块构成的位串看成是系数为0或1的多项式如110001，可表示成多项式 x5 + x4 + 1数据块构成的多项式除以另一个多项式G(x)，得到的余数多项式R(x)就称为CRC码（或称为校验和），而G(x)则称为生成多项式。CRC校验的检错方式：收发双方约定一个生成多项式G(x)，发送方在帧的末尾加上校验和，使带有校验和的帧的多项式能被G(x)整除；接收方收到后，用G(x)去除它，若余数为0，则传输正确，否则传输有错。数据校验第五十一张，PPT共八十八页，创作于2022年6月52CRC校验和计算方法若G(x)为r阶，原帧为m位，其多项式为M(x)，则在原帧后面添加r个0，帧成为m+r

20、位，相应多项式2rM(x) 按模2除法用2rM(x)除以G(x)：商Q(x)，余R(x)即 2rM(x) = G(x)Q(x)+R(x)按模2加法把2rM(x)与余数R(x)相加，结果就是要传送的带校验和的帧的多项式T(x) T(x) = 2rM(x) + R(x)实际上，T(x) = 2rM(x) + R(x) = G(x)Q(x) + R(x) + R(x) = G(x)Q(x) (模2运算) 所以，若接收的T(x)正确，则它肯定能被G(x)除尽。数据校验第五十二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月53数据校验CRC校验码的检错能力：可检出所有奇数个错可检出所有单位/双位错可检出所有

21、G(x)长度的突发错常用的生成多项式：CRC12 = x12+x11+x3+x2+1CRC16 = x16+x15+x2+1CRC32 =x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10 +x8+x7+x5+x4+x2+x+1第五十三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月544.同步通信与异步通信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个数据位。根据传输时采用的是统一时钟还是本地局部时钟，分为同步传输和异步传输两种。同步传输用一个时钟脉冲确定一个数据位, 异步传输用多个时钟脉冲确定一个数据位(如16个)同步传输以数据块(当作“位

22、流”看待)为单位传输，异步传输以字符为单位传输，但都称为帧(Frame) 第五十四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月55同步通信的时钟定时方法数据（62H）01100010同步传输先发送高位(MSB)发送方在时钟信号的下降沿发送字节接收方在时钟信号的上升沿接收字节时钟（发送时钟与接收时钟完全同步）LSBMSB第五十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月56第五十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月57第五十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月58第五十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月597.4.2 串行通信的接口标准机械特性：连接器的尺寸、引脚分布信号

23、特性：信号电平、通信速率功能特性：引脚功能、控制时序 最常见的串行通信标准是RS-232C。第五十九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月60RS-232C标准外形为25针或9针的D型连接器通信速率：波特率Baud(符号数/s) 100、300、600、1200、2400、4800 9600、19.2K、33.6K、56K 信号电平：逻辑“1”：-3V-15V逻辑“0”：+3V+15VTTL电平与RS232电平转换：TTLRS232: MC1488RS232TTL: MC1489第六十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月61主要引脚的功能第六十一张，PPT共八十八页，创作于2022年

24、6月62信号时序（接收）设备握手DTR：PCM（保持，表示PC已可以工作）DSR：PCM（保持，表示M已可以工作）监视载波信号DCD：PCM载波（表示数据链已建立）接收数据RD： PCM数据调制信号结束通信DCD消失、PC撤除DTR、Modem撤除DSR第六十二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月63信号时序（发送）设备握手DTR：PCM（保持）DSR：PCM（保持）请求发送RTS：PCM（保持），M载波，在对方产生DCDCTS：PCM（保持）发送数据TD：PCM数据调制信号结束通信PC撤除RTS/DTRModem撤除CTS/DSR，停止发送载波第六十三张，PPT共八十八页，创作于202

25、2年6月64RS-232C接口连接方式第六十四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月65RS-232C接口连接方式（续）一种简化的连接方式（Null Modem）适用于双机直连TDRDRTSCTSDCDGNDDTRDSRRITDRDRTSCTSDCDGNDDTRDSRRI第六十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月667.4.3 可编程串行通信接口8250主要内容： 1）8250的引脚及功能 2）与系统的连接 3）内部结构与内部寄存器 4）8250的编程第六十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月671. 8250 的引脚及功能面向系统的引脚：D0D7 双向数据线。与系统数据总

26、线DB相连接，用以传送数据、控制信息和状态信息。CS0，CS1，CS2 片选信号，当它们同时有效时，该8250芯片被选中。CSOUT 片选输出信号。当8250的CS0、CS1和CS2同时有效时，CSOUT为高电平。MR 主复位信号，复位后8250的状态见P331表7-5。 第六十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月A0A2 8250内部寄存器的选择信号。不同的编码 对应于不同的寄存器。ADS 地址选通信号。有效时可将CS0，CS1，CS2及A0-A2锁存于8250内部。不需要锁存时，ADS可直接接地。DISTR 读选通信号。通常与系统总线的IOR信号相连接。DOSTR 写选通信号。通常

27、与系统总线的IOW信号相连接。INTR 中断请求信号。当允许8250中断时，接收出错、接收数据寄存器满、发送数据寄存器空以及MODEM的状态均能够产生有效的INTR信号。第六十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月698250 的引脚及功能(续)面向通信设备的引脚信号SIN, SOUT: 串行输入/输出端CTS, RTS, DTR, DSR:（同RS232标准中的信号）RLSD: 即RS232C标准中的DCD信号RI:（同RS232标准中的信号）OUT1, OUT2: 可由用户编程确定其状态的输出端BAUDOUT: 波特率信号输出（频率=fCLK/分频值）XTAL1, XTAL2: 接外

28、部晶振，作为基准时钟fCLKRCLK: 接收时钟输入（可直接与BAUDOUT相连）第六十九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月704.3第七十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月718250与8088系统的连接系统总线D7-D0DISTRDOSTRINTRMRA0A1A2ADSDISTRDOSTRCS2CS1CS0+5VCSD7-D0# IOR# IOWINTRRESETA0A1A2电平转换/驱动器14881489到RS232接口XTAL1XTAL2BAUDOUTRCLK SOUTSINRTSDTRDSRDCDCTSRI8250XTAL第七十一张，PPT共八十八页，创作于2022年

29、6月722. 8250的内部寄存器共10个可编程（寻址）的寄存器线路控制寄存器（LCR） BASE+3线路状态寄存器（LSR） BASE+5 发送保持寄存器（THR） BASE+0（写）接收缓冲寄存器（RBR） BASE+0（读）除数锁存器低8位（DLL）BASE+0（DL=1）除数锁存器高8位（DLH）BASE+1（DL=1）中断允许寄存器（IER） BASE+1中断识别寄存器（IIR） BASE+2Modem控制寄存器（MCR）BASE+4Modem状态寄存器（MSR）BASE+6第七十二张，PPT共八十八页，创作于2022年6月738250的内部寄存器（续）除数锁存器（DLL，DLH）B

30、ASE+0,1用来保存分频系数，以获得所需的波特率。波特率可以简单地看成每秒传送多少二进制位PC机中基准时钟频率fCLK=1.8432MHz，波特率因子K=16。所以，对于指定的波特率B 除数值=1843200/(B16)=115200/B例如，通信速率为9600波特时，除数值=12。注意：写除数前，必须把LCR的最高位(DL位)置1第七十三张，PPT共八十八页，创作于2022年6月748250的内部寄存器（续）线路控制寄存器（LCR）BASE+3决定传输时的数据帧格式（通信双方必须一致）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0DL位：0正常操作1写除数寄存器0正常操作1SOUT强制为1

31、 （Break符号）xx0无校验001奇校验011偶校验101恒为1111恒为001位停止位12位停止位107位数据位118位数据位第七十四张，PPT共八十八页，创作于2022年6月758250的内部寄存器（续）线路状态寄存器（LSR）BASE+5反映传输时的通信线状态 0 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0发送移位寄存器空发送保持寄存器空检测到Break接收缓冲寄存器满溢出错奇偶错格式错（停止位个数不符）第七十五张，PPT共八十八页，创作于2022年6月768250的内部寄存器（续）发送保持寄存器（THR）BASE+0要发送的数据写入此寄存器。当发送移位寄存器TSR空时，THR中的内容

32、移入TSR被发送出去。只有THR空时，CPU才能写入下一个要发送的数据接收缓冲寄存器（RBR）BASE+0RSR收到一个完整的数据后，就将其送入RBR中。CPU可从RBR中读取收到的数据。RBR只能缓冲一个数据，当CPU未能及时取走上一个数据，下一个数据又送入RBR时，会产生溢出错第七十六张，PPT共八十八页，创作于2022年6月778250的内部寄存器（续）中断允许寄存器（IER）BASE+1决定哪类中断可以产生（也可禁止所有中断产生） 0 0 0 0 D3 D2 D1 D01允许RBR满中断1允许THR空中断1允许线路状态中断 （溢出错、奇偶错、格式错、Break）1允许Modem状态中断

33、第七十七张，PPT共八十八页，创作于2022年6月788250的内部寄存器（续）中断识别寄存器（IIR）BASE+2用于识别产生中断的原因 0 0 0 0 0 D2 D1 D00无中断1有中断00Modem状态中断（优先级最低）01THR空中断10RBR满中断11线路状态中断第七十八张，PPT共八十八页，创作于2022年6月798250的内部寄存器（续）Modem控制寄存器（MCR）BASE+4产生RTS、DTR信号产生OUT1、OUT2信号设置循环自检状态 0 0 0 D4 D3 D2 D1 D0DTRRTSOUT1OUT2LOOP第七十九张，PPT共八十八页，创作于2022年6月80825

34、0的内部寄存器（续）Modem状态寄存器（MSR）BASE+6反映RS232接口的状态CTSDSRRIRLSDCTSD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0RLSDRIDSR反映4个引脚的当前状态（反相值）反映了自上次读MSR后这4个引脚是否发生了变化(1发生了变化)第八十张，PPT共八十八页，创作于2022年6月818250发送数据的工作过程1）CPU(数据)8250的THR ；2）TSR移空时，THR TSR，LSR中“数据发送保持寄存器空” 状态位置位 ；3）TSR根据LCR中规定的格式从低到高逐位发送数据 ；4）LSR中“数据发送保持寄存器空” 状态位可用来产生中断，也可查询该状态位，以实现数据的连续发送。TSRTHR串行数据输出并行数据LSRINTLCR数据状态1)2)3)2)4)4)第八十一张，PPT共八十八页，创作于2022年6月828250接收数据的工作过程1）SIN引脚上的串行数据逐位进入RSR；2）RSR根据LSR中规定的数据位数确定是否收到了一个完整的数据，收到后将数据RBR；3）RBR收到RSR的数据后，将LSR寄存器中“接收缓冲寄存器满”的状态