常用数字接口电路

关于常用数字接口电路1第1页，课件共88页，创作于2023年2月2§7.3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2页，课件共88页，创作于2023年2月38255A的外部引线图第3页，课件共88页，创作于2023年2月4引线（续）连接系统端的主要引线：D0～D7CSRDWRA0，A1

RESET——复位信号,接系统总线的RESETA1A0选择00端口A01端口B10端口C11控制寄存器第4页，课件共88页，创作于2023年2月5引线（续）连接外设端的引脚：PA0~PA7PB0~PB7PC0~PC7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5页，课件共88页，创作于2023年2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6页，课件共88页，创作于2023年2月7第7页，课件共88页，创作于2023年2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方式，见下页。第8页，课件共88页，创作于2023年2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9页，课件共88页，创作于2023年2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10页，课件共88页，创作于2023年2月118255A方式选择控制字第11页，课件共88页，创作于2023年2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，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12页，课件共88页，创作于2023年2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13页，课件共88页，创作于2023年2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14页，课件共88页，创作于2023年2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15页，课件共88页，创作于2023年2月第16页，课件共88页，创作于2023年2月第17页，课件共88页，创作于2023年2月18第18页，课件共88页，创作于2023年2月19第19页，课件共88页，创作于2023年2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20页，课件共88页，创作于2023年2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。INTR——ACK#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21页，课件共88页，创作于2023年2月22

方式1下的数据输出时序第22页，课件共88页，创作于2023年2月238255方式1下的数据输出时序第23页，课件共88页，创作于2023年2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。MOVDX，控制寄存器地址MOVAL，0xxx1001B;1=允许中断,0=禁止中断

OUTDX，AL第24页，课件共88页，创作于2023年2月25方式1的应用：主要用于中断控制方式下的输入输出。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25页，课件共88页，创作于2023年2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26页，课件共88页，创作于2023年2月27方式2下的信号定义第27页，课件共88页，创作于2023年2月28方式2的应用：可用于中断控制输入输出方式。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28页，课件共88页，创作于2023年2月29方式2下的工作时序第29页，课件共88页，创作于2023年2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30页，课件共88页，创作于2023年2月318255与系统的连接示意图D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器8255A口B口C口D0~D7外设A15～A2系统总线第31页，课件共88页，创作于2023年2月328255与打印机的连接第32页，课件共88页，创作于2023年2月33打印机的工作时序第33页，课件共88页，创作于2023年2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:MOVAL,COUNTMOVCL,ALMOVSI,OFFSETDATAGOON:MOVDX,0382HPWAIT:INAL,DXANDAL,02HJNZPWAIT;等待不忙第34页，课件共88页，创作于2023年2月35

MOVAL,［SI］

MOVDX,0380HOUTDX,AL;送数据

MOVDX,0382HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,40HOUTDX,AL;送脉冲

INCSIDECCLJNZGOONRET第35页，课件共88页，创作于2023年2月36

方式1下8255与打印机的连接第36页，课件共88页，创作于2023年2月37下面就是对8255进行初始化的程序:MOVDX,0383HMOVAL,10100000BOUTDX,ALMOVAL,00001101BOUTDX,AL第37页，课件共88页，创作于2023年2月385.2.28255A基本输入输出应用作为键盘接口

第38页，课件共88页，创作于2023年2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39页，课件共88页，创作于2023年2月40“反转法”键盘扫描程序：KEYSCAN PROC NEARBEGIN:MOV DX，20EH ；置8255A控制口地址 MOV AL，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 DX，AL ；输出8255A方式控制字LOOP1:MOV DX，208H ；A口地址送DX MOV AL，00H OUT DX，AL ；A口输出00H扫描键盘 MOV DX，20AH ；B口地址送DX中 IN AL，DX ；读入键盘列值 AND AL，0FH ；保留低4位 CMP AL, 0FH JE LOOP1 ；无键按下，重新扫描第40页，课件共88页，创作于2023年2月41 CALL DELAY ；有键按下，延时去抖动 IN AL，DX ；再次读B口，检查有无键按下 AND AL，0FH ；保留低4位 CMP AL,0FH JE LOOP1 ；无键按下，重新扫描 MOV KEY，AL ；有键按下，列值保存在KEY单元 MOV DX，20EH ；置8255A控制口地址 MOV AL，90H ；8255A方式控制字 ;B口方式0输出，A口方式0输入 OUT DX，AL ；输出8255A方式控制字 MOV DX，20AH ；B口地址送DX中 MOV AL，KEY ；从KEY单元取出列值 OUT DX，AL ；向B口输出列值，反向扫描第41页，课件共88页，创作于2023年2月42 MOV DX，208H ；A口地址送DX IN AL，DX ；从A口读入行值 AND AL，1FH ；保留低5位 CMP AL,1FH JE BEGIN ；无键按下，重新扫描 CALL KEYVALUE ；转键值处理程序：查表获得按键编码，保存第42页，课件共88页，创作于2023年2月43§7.4可编程串行通信接口了解：串行通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EIARS-232C可编程串行异步通信接口8250（UART）连接、编程、应用UART:UniversalAsynchronousReceiverTransmitter*第43页，课件共88页，创作于2023年2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44页，课件共88页，创作于2023年2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，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45页，课件共88页，创作于2023年2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46页，课件共88页，创作于2023年2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47页，课件共88页，创作于2023年2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-ShiftKeying(ASK)频移键控法Frequency-ShiftKeying(FSK)相移键控法Phase-ShiftKeying(PSK)ASK(又称为调幅)

用载波信号的不同幅度代表‘1’和‘0’FSK(又称为调频)

用载波信号的不同频率代表‘1’和‘0’PSK(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’0’）第48页，课件共88页，创作于2023年2月49第49页，课件共88页，创作于2023年2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50页，课件共88页，创作于2023年2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51页，课件共88页，创作于2023年2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52页，课件共88页，创作于2023年2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≤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53页，课件共88页，创作于2023年2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54页，课件共88页，创作于2023年2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55页，课件共88页，创作于2023年2月56第56页，课件共88页，创作于2023年2月57第57页，课件共88页，创作于2023年2月58第58页，课件共88页，创作于2023年2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59页，课件共88页，创作于2023年2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、48009600、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：TTL→RS232:MC1488RS232→TTL:MC1489第60页，课件共88页，创作于2023年2月61主要引脚的功能第61页，课件共88页，创作于2023年2月62信号时序（接收）设备握手DTR：PC→M（保持，表示PC已可以工作）DSR：PC←M（保持，表示M已可以工作）监视载波信号DCD：PC←M←载波（表示数据链已建立）接收数据RD：PC←M←数据调制信号结束通信DCD消失、PC撤除DTR、Modem撤除DSR第62页，课件共88页，创作于2023年2月63信号时序（发送）设备握手DTR：PC→M（保持）DSR：PC←M（保持）请求发送RTS：PC→M（保持），M→载波，在对方产生DCDCTS：PC←M（保持）发送数据TD：PC→M→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63页，课件共88页，创作于2023年2月64RS-232C接口连接方式第64页，课件共88页，创作于2023年2月65RS-232C接口连接方式（续）一种简化的连接方式（NullModem）适用于双机直连TDRDRTSCTSDCDGNDDTRDSRRITDRDRTSCTSDCDGNDDTRDSRRI第65页，课件共88页，创作于2023年2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66页，课件共88页，创作于2023年2月671.8250的引脚及功能面向系统的引脚：D0～D7

双向数据线。与系统数据总线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67页，课件共88页，创作于2023年2月A0～A28250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68页，课件共88页，创作于2023年2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:接外部晶振，作为基准时钟fCLKRCLK:接收时钟输入（可直接与BAUDOUT相连）第69页，课件共88页，创作于2023年2月704.3第70页，课件共88页，创作于2023年2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71页，课件共88页，创作于2023年2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72页，课件共88页，创作于2023年2月738250的内部寄存器（续）除数锁存器（DLL，DLH）—BASE+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/(B×16)=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73页，课件共88页，创作于2023年2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）D7D6D5D4D3D2D1D0DL位：0＝正常操作1＝写除数寄存器0＝正常操作1＝SOUT强制为1

（Break符号）xx0＝无校验001＝奇校验011＝偶校验101＝恒为1111＝恒为00＝1位停止位1＝2位停止位10＝7位数据位11＝8位数据位第74页，课件共88页，创作于2023年2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0D6D5D4D3D2D1D0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75页，课件共88页，创作于2023年2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76页，课件共88页，创作于2023年2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）0000D3D2D1D01＝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状态中断第77页，课件共88页，创作于2023年2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00000D2D1D00＝无中断1＝有中断00＝Modem状态中断（优先级最低）01＝THR空中断10＝RBR满中断11＝线路状态中断第78页，课件共88页，创作于2023年2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000D4D3D2D1D0DTRRTSOUT1OUT2LOOP第79页，课件共88页，创作于2023年2月808250的内部寄存器（续）Modem状态寄存器（MSR）—BASE+6反映RS232接口的状态△CTS△DSR△RI△RLSDCTSD7D6D5D4D3D2D1D0RLSDRIDSR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80页，课件共88页，创作于2023年2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81页，课件共88页，创作于2023年2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”的状态位置位；4）LSR中“接收缓冲寄存器满”状态位可用来产生中断，也可查询该状态位，以实现数据的连续接收。RSRRBR串行数据输入并行数据LSRINTLCR数据状态1)2)3)4)第82页，课件共88页，创作于2023年2月833.8250的初始化流程初始化程序程序例子见P338-339流程图见右