工学微机原理及接口技术第七章

7.1概述一、并行通信和串行通信二、串行接口概述三、并行接口概述7.2可编程并行接口8255A一、8255A引脚、编程结构二、8255A的控制字三、8255A的工作方式四、8255A的应用举例第七章通信接口技术7.1概述一、并行通信和串行通信

通信指计算机与外设、计算机与计算机间的信息交换

通信的基本方法:并行通信和串行通信数据的各位同时由源到达目的地→

快多根数据线→

距离短、远程费用高

并行通信将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输。01010110

D0D1D2D3D4D5D6D7目的D0D1D2D3D4D5D6D7源并行通信适于短距离、高速通信数据的各位依次由源到达目的地→慢数据线少→远程,费用低

串行通信

将数据的各位按时间顺序依次在一根传输线上传输。

01101010

RD目的TD源串行通信适于长距离、中低速通信发送器A接收器Ba单工方式发送器A发送器Bb半双工方式发送器接收器接收器发送器A接收器Bc全双工方式接收器发送器12n复用器复用器12n…………（d）多工方式串行通信数据传送方式二、串行接口技术异步通信和同步通信方式

串行通信可分为两种：一种为同步通信(Asynchronous)；一种为异步通信(Synchronous)。同步通信是将所要发送信息组成一个信息组（通常称为帧），在每帧信息的开始要有同步字符（1～2）个，在数据线上要保持连续的字符，没有信息时也要填上专用空字符，因为同步传输不允许在传输一帧信息时出现间隙。同步通信特点：传送信息量大，数度高，适宜于快速传递，灵活性差。异步通信时，在字符开始要有起始位，一个字传输的结束要用间隔位进行字间隔。通常一组数据由多个字符组成，而字符是若干数码位的集合。本方式一次传送一个字符，若要传送一批字符，则需要反复调用该方式。各字符出现于数据场中的相对时间是随意的，没有专门的时钟控制。异步通信的特点：灵活性好，便于处理实时性强的串行数据；速度低，仅适宜于中低速率传输。空闲位起始位b0b1b2b3b4b5b6b7校验位停止位空闲位起始位b0b111101/01/01/01/01/01/01/01/01/011101/01/0

异步串行通信中数据的传输格式第n个字符第n+1个字符同步字符数据1数据2数据3……数据nCRC字符1CRC字符2单同步数据格式串行通信的标准

在通信过程中收发双方共同遵守的标准，标准包括：传输率、电特性、信号名称及接口标准。传输率：传输率是指每秒钟传输代码的位数，也称波特率，单位为波特。在串行通信中，常用波特率来表示数据传送的速率.如果一个串行字符由1个起始位，7个数据位，1个奇偶校验位和一个停止位等10个数位构成，每秒钟传送120个字符，则数据传送的波特率为：10位/字符×120字符/秒=1200波特（Bit/s）传送每位信息所占用的时间为：1秒/1200=0.833毫秒常用的波特率为110，300，600，1200，2400，4800，9600和19200波特（Bit/s），它也是国际上规定的标准波特率。同步传送的波特率高于异步传送方式，可达到64000Bit/s。

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2、与CPU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状态信号4、端口译码电路5、控制电路三、并行接口概述

并行接口连接CPU与并行外设，实现两者间的并行通信，在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。CPU控制寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器数据总线地址译码读出信号写入信号复位准备好中断请求地址片选A0A1输入设备数据输入数据输入准备好数据输入回答输出设备数据输出数据输出准备好数据输出回答并行接口连接外设示意图输入过程

外设将数据=>接口

→状态线“数据输入准备好”=1； →接口把接收到数据输入缓冲寄存器；

→数据输入回答=1，作为对外设响应信号；

→外设撤消“数据”和“数据输入准备好”信号；

CPU从接口读取数据 →接口收到数据，设置“输入准备好”状态位； →供给CPU查询或向CPU发中断请求； →

CPU从接口读取数据， 接口自动清除状态寄存器输入准备好状态位（准备好）；→数据总线处于高阻状态。开始下一个输入过程输出过程输出：每当外设从接口取走一个数据以后，

CPU往接口中输出数据

→接口中状态寄存器发中断请求；（“输出准备好”=1，表示CPU可以往接口中输出数据）

→

CPU向接口输出数据，数据到接口缓冲寄存器；

→接口自动清除“输出准备”好。

将数据送往外设： 接口向外设发送一个“驱动信号”，启动外设接收数据。

→外设收到数据向接口发一个“数据输出回答”信号；

→接口收到的信号将状态寄存器中“输出准好”=1； →

CPU输出下一个数据。不可编程并行接口和可编程并行接口

不可编程并行接口的工作方式和功能:

是由硬件接线决定，不能用软件来控制。

可编程并行接口的工作方式和功能:

可用软件编程的方法改变，使接口具有更大的灵活性和通用性。一般情况下不交叉使用，因为:只有本系列的芯片才能更好地保证时序上的配合,和各种功能的发挥，使CPU可靠与外设交换信息。

在并行接口芯片中，不同的产品系列研制出与之相匹配的接口芯片。例在8086系列中使用8255A芯片在Z80系列中使用Z80-PIO芯片在6800系列中使用MC6820PIA芯片7.2可编程并行接口8255

7.2.1外部引线及内部结构

1.外部引线

D0-D7为双向数据信号线,用来传送数据和控制字。

为读信号线,与其他信号线一起实现对8255接口的读操作。为写信号线,与其他信号一起实现对8255的写操作。为片选信号线,当它为低电平(有效)时,才能选中该8255芯片,也才能对8255进行操作。RDWRCS

A0,A1为口地址选择信号线。

RESET为复位输入信号。

PA0-PA7

为A口的输入输出信号线。

PB0-PB7

为B口的输入输出信号线。

PC0-PC7

8条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线,也可以用作控制信号的输出或状态信号的输入线。数据总线缓冲器读/写逻辑控制端口A（8bit）端口C上半部（4bit）端口C下半部（4bit）端口B（8bit）A组控制B组控制RDWRCSA0A1RESETD7~D0PA7-PA0PC7-PC4PC3-PC0PB7-PB0CPU接口内部逻辑外设接口8255A内部结构图系统总线

2.内部结构3443333223113040293928382737181992082162252336243525141516171326121110

PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7

D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1CSRDWRRESETVCCGND

8255A图7-198255A引脚特性面向CPU面向外设7.2.28255A的外部连接特性

8255A的操作功能表

CSRDWRA1A0操作数据传送方式

00100读A口A口数据→数据总线

00101读B口B口数据→数据总线

00110读C口C口数据→数据总线

01000写A口数据总线数据→A口

01001写B口数据总线数据→B口

01010写C口数据总线数据→C口

01011写控制口数据总线数据→控制口

8255A的4个端口都分配偶地址。将8255A上负责内部寻址4个端口的A0、A1脚与8086CPU的A1、A2脚相连7.2.38255控制字

8255的控制字由8位二进制数构成,各位的控制功能下图所示。

B口0输出1输入0方式01方式1D7D6D5D4D3D2D1D0特征位，D7=1表示是方式控制字PC3~PC00

输出1输入B口工作方式PC7~PC40输出1输入A口0输出1输入A口工作方式00方式001方式11x方式2例：假设8088系统中8255的A口地址为20H。编程设置：A口方式0输入，PC7~PC4输出,B口方式0输出，PC3~PC0输入。0复位1置位0D7D6D5D4D3D2D1D0设置内容特征位，D7=0表示是C口按位置位/复位控制字无意义选择设置位C口按位置位/复位控制字各位含义:8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。方式0――简单输入/输出――查询方式；A，B，C三个端口均可。方式1――选通输入/输出――中断方式；A，B，两个端口均可。方式2――双向输入/输出――中断方式。只有A端口才有。工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。7.2.48255的工作方式

1.工作方式0,又称为基本输入输出方式在此方式下,可分别将A口的8条线、B口的8条线、C口高4位对应的4条线和C口低4位对应的4条线定义为输入或输出。

例：设某8086系统中连接一片8255A，8255A的A口接拨码盘，B口接共阴数码管，设计程序段使数码管显示拨码盘的数字。设A口地址为3B0H.8255APA0PA1PA2PA3PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7驱动电路abcdefgh+5VhgfedcbaDATASEGMENTTAB1DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH7DH,07HDB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,31HDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,3B6HMOVAL,90HOUTDX,ALADDR:MOVDX,3B0HINAL,DXANDAL,0FHMOVBX,OFFSETTAB1

XLATMOVDX,3B2HOUTDX,ALHLTCODEENDSENDSTARTADDBX，AXMOVAL，[BX]8255与打印机的连接例：用8255A作为CPU与打印机接口，8255A与打印机及CPU的连线如下图所示。试编写一程序，用查询方式将BLOCK中100个字节数据送打印机打印。假设控制口地址为30EH。打印机的工作时序BUSYD0～D7ACKSTBSTART:……MOVDX,030EHMOVAL,10000011BOUTDX,AL MOVAL,00001101BOUTDX,ALPRINT:MOVAL,BLAKMOVCL,ALMOVSI,OFFSETBLOCKGOON:MOVDX,030CHPWAIT:INAL,DXANDAL,01HJNZPWAIT;等待不忙

MOVAL,［SI］

MOVDX,0308HOUTDX,AL;送数据

MOVDX,030CHMOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,40HOUTDX,AL;送脉冲

INCSIDECCLJNZGOON

STB2.工作方式1,即选通输入输出方式在这种方式下,A口和B口仍作为数据的输出口或输入口,同时还要利用C口的某些位作为控制和状态信号。工作方式1C口各位的定义

(1)方式1下A口、B口均为输入

①为低电平有效的输入选通信号。②IBF为高电平有效的输入缓冲器满信号。③INTR为中断请求信号,高电平有效。④INTE为中断允许状态。PC4PC2

8255A工作方式1输入的时序

(2)方式1下A口、B口均为输出①

为输出缓冲器满信号,低电平有效。②为外设响应信号,低电平有效。③INTR为中断请求信号,高电平有效。

④INTE为中断允许状态。PC6PC28255A工作于方式1输出的时序

8255A工作于方式1的状态字

3.工作方式2,又称双向输入输出方式

A口工作于方式2之下时,各信号的定义如下图所示。图中未画B口和C口的其他引线。当A口工作在方式2时,其控制信号、、、IBF及INTR与前面的叙述是一样的,所不同的主要是:①因为在方式2之下,A口既作为输出又作为输入,因此,只有当有效时,才能打开A口输出数据三态门,使数据由PA0~PA7输出。

②此时A口输入、输出均具备锁存数据的能力。