微机原理第八章可编程接口芯片.ppt

1、第八章 可编程接口芯片,1 可编程定时/计数器8253 2可编程并行接口8255 3可编程串行接口8251,1 可编程定时/计数器8253,计数和定时在计算机系统中既可以用软件编程方法实现也可用硬件方法实现，8253就是用硬件实现定时和计数的可编程接口芯片。 设计思想：根据需要的定时时间，用指令对计数器定时器设置定时常数，并用指令启动计数器定时器，于是计数器定时器开始计数，计到确定值时，便自动产生一个定时输出。在计数器定时器开始工作以后，CPU不必去管它，而可以去做别的工作。它的突出优点是计数时不占用CPU的时间，并且如果利用计数器定时器产生中断信号，就可以建立多作业的环境，大大提高CPU的利

2、用率。,通过给控制寄存器写入不同的命令字可使计数器工作在不同的方式。,一、内部结构,二、8253控制字寄存器的格式及初始化编程,1.控制命令字,2. 8253的初始化编程,8253的初始化编程有两项内容： （1）向控制字寄存器写入控制字。 （2）向已选定的计数器按控制字的要求写入计数初值。,例：若选择计数器1，工作在方式3，计数器、初值为1000D，采用BCD码计数；选择计数器2，工作在方式2，计数器、初值为2500D，采用BCD码计数；设8253端口地址分别为40H、41H、42H和43H，试编写计数器1和计数器2的初始化程序。,计数器1控制字： 01110111=77H 初始化程序为： M

3、OV AL，77H ;写控制字 OUT 43H，AL MOV AL，00H ；写计数低8位 OUT 41H，AL MOV AL，10H ；写计数高8位 OUT 41H，AL,计数器2控制字： 10110101=B5H 初始化程序为： MOV AL，0B5H ;写控制字 OUT43H，AL MOVAL，00H ；写计数低8位 OUT42H，AL MOVAL，25H ；写计数高8位 OUT42H，AL,三、工作方式 8253有6种工作方式，不论用哪种工作方式，都遵守下面几条基本规则： 控制字写入计数器时，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入规定的初始状态（高电平或者低电平）。 初始值写入以

4、后，要经过一个周期，计数器才开始计数。 通常，在时钟脉冲CLK的上升沿时，门控信号GATE被采样。以检测是何种触发方式。 在时钟脉冲的下降沿，计数器作减1计数。0是计数器所能容纳的最大初始值。,1. 方式0计数结束产生中断,用计数初值触发计数，输出负脉冲的宽度等于计数值,常用于流水生产线上计数打包。,2方式1可重复触发的单稳态触发器,用门控正脉冲信号触发计数，输出负脉冲宽度等于计数值,3. 方式2分频器,用计数初值重复触发计数，产生分频负脉冲输出,4方式3方波发生器,用计数初值重复触发计数，产生方波输出,方式4软件触发选通方式,用置新计数值触发计数，不能重复出发，计数结束后产生负脉冲输出,方式

5、5硬件触发选通方式,用门控正脉冲信号触发计数，计数结束后产生负脉冲输出,2 可编程并行接口8255,接口与外设之间的数据传送方式有两种： 串行传送方式数据在一根传输线上一位一位地传送。 并行传送方式数据同时在多根传输线上以字节或字为单位传送,Intel8255是应用最广泛的典型可编程并行接口芯片。,一、8255A的内部结构及引脚信号,8位寄存器,RESET：将所有内部寄存器清0，且A、B、C口都置为输入,二、8255A的控制字,8255A有三种工作方式，方式0、方式1和方式2，通过指令在控制端口中设置控制字来决定它的工作方式。 8255A有两个控制字：方式选择控制字和端口C按位置位/复位控制字

6、。 方式选择控制字的第7位总是1，而端口C置位复位控制字的第7位总是0。所以第7位称为区分两个控制字的标识位。,1. 方式选择控制字,2. 端口C按位置位/复位控制字,说明： C端口置1置0控制字尽管是对端口C进行操作，但此控制字必须写入控制口，而不是写入C端口。 一个控制字只能完成使C口中的某一位的置1或置0，若要对多位置1或置0，必须使用多个控制字。,三、8255A的工作方式,1. 数据传送时的联络信号 输入： STB（Strobe）：选通信号，低电平有效。由外设送往8255A，当有效时，8255A接收外设送来的一个8位数据，从而8255A的输入缓冲器中得到一个新的数据。 IBF（Inpu

7、t Buffer Full）：输入缓冲器满信号，高电平有效。8255A输出的状态信号，当IBF有效时，表示当前有一个新的数据在输入缓冲器中，此信号一般供CPU查询用。,输出： ACK（Acknowledge）：外设响应信号，低电平有效。由外设送往8255A，当有效时， 外设已收到一个8位数据。 OBF（Output Buffer Full）：输出缓冲器满信号，低电平有效。8255A输出的状态信号，当OBF有效时，表示当前有一个新的数据在输出缓冲器中，此信号用于通知外设取走数据。,2. 方式0基本输入输出方式,A端口、B端口、C端口独立使用，常用于收发双方无须联络信号的同步传送场合，也可用于查询

8、传送方式。 控制字为,eg：设8255的端口地址为208H20BH。使8255工作在A口为输出，B口为输入，控制字为：,初始化： MOV DX，20BH MOV AL，82H OUT DX，AL,1 0 0 0 0 O 1 0 82H,方式0的特点： 两个8位端口A、B及两个4位端口（端口C）中任一端口都可作为输入或输出； 各端口无固定的应答联络信号。 各个端口的输入、输出可以有16种组合。 常用于收发双方无须联络信号的同步传送场合。,3. 方式1选通工作方式,A口、B口都为选通输入方式,INTEA：8255内部 A口中断允许，由位置位/复位控制字对PC4的置位设置 INTRA： A口中断请求

9、信号 INTEB：8255内部 B口中断允许，由位置位/复位控制字对PC2的置位设置 INTRB： B口中断请求信号,INTEA：8255内部 A口中断允许，由位置位/复位控制字对PC6的置位设置 INTRA： A口中断请求信号 INTEB：8255内部 B口中断允许，由位置位/复位控制字对PC2的置位设置 INTRB： B口中断请求信号,A口、B口都为选通输出方式,方式1的特点： 两个8位端口A、B任一端口都可作为输入或输出； 各端口有固定的应答联络信号。,3. 各个端口的输入、输出可以有4种组合。,A口,输入：PC4（STB），PC5（IBF），PC3（INTR） 输出：PC6（ACK），

10、PC7（OBF），PC3（INTR）,B口,输入：PC2（STB），PC1（IBF），PC0（INTR） 输出：PC2（ACK），PC1（OBF），PC0（INTR）,4. 方式2双向工作方式,INTE1： A口输出中断允许，由位置位/复位控制字对PC6的置位设置 INTE2：A口输入中断允许，由位置位/复位控制字对PC4的置位设置 INTRA： A口中断请求信号,方式2的特点： 只有端口A具有这种工作方式 输入和输出不是同时的。 常用于双向外设的同步传送场合。,四、应用举例：,74LS138,要求按接线图，将外设开关的状态用输出发光二极管显示出来,解： 确定端口地址 片选信号CS：A7A2=

11、100100，故端口地址为90H93H 2. 确定8255工作方式 因为是简单外设，传送可不用应答联络信号，所以选方式0 控制字为：10010000B=90H 3. 编程,CODE SEGMENT ASSUMECS：CODE START：MOVAL，90H OUT93H，AL；初始化8255 INAL，90H；读A口中的数据 NOTAL OUT91H，AL；将处理过的数据送B口 MOVBX，0FFFFH，；延时 ELAY ：DECBX JNZELAY MOVAX，4C00H；返回DOS INT21H CODE ENDS ENDSTART,2 可编程串行接口8251,接口与外设之间的数据通信（传

12、送）方式有两种： 并行通信：将数据按字节或字传输。需要信号线较多，适合外设与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换 串行通信：将按字节或字组织的数据分解成二进制位，用一条信号线按位传输。传输速度相对并行通信较慢，适合于远距离、速度要求不高的传输。,在串行通信中，数据和联络信号是使用一根信号线，所以，收发双方必须遵守一些共同的通信协议，它包括收发双方的同步方式、传输控制步骤、差错检验方式、数据编码、数据传输速率、数据格式、通信格式及控制字符的定义等等。目前有两类通信协议：异步通信协议和同步通信协议。,一、串行通信基本概念,1. 异步通信 异步通信所采用的数据格式是以一组可变“位数”的数组组成。

13、第一位称起始位，它的宽度为1位，低电平；接着传送一个数据58位，以高电平为“1”，低电平为“0”；也可有一位奇偶校验位；最后必须是停止位，采用高电平，宽度可以是1位、1.5位或2位；在两个数据之间可有空闲位，采用高电平。,2. 同步通信,同步通信在每个数据之间并不加起始位和停止位，而是将数据顺序连接起来，以一个数据块为传输单位，每个数据块附加1个或2个同步字符 ，最后以两个字节的循环校验码CRC结束；校验字符同时起到校验传输是否正确的作用。,比较异步通信和同步通信： （1）异步通信传输速度低（每秒509600位），但传输灵活（字符之间可有间隔），适用于传输信息量较小，传输速度较低的场合。 （2

14、）同步传输速度高（每秒可达800,000位），但传输灵活性较差（以信息流传输，字符之间不能有间隔），适用于传输信息量达大，传输速度要求高的场合。,3. 数据传送方向 在串行通信中，数据在两个站点（如计算机终端）之间传输，主要有单工方式、半双工方式和全工方式三种基本传输模式,串行传输率 传输率是指每秒传输多少位，也称波特率，即1波特=1位/s,串行通信中常用的标准波特率为： 110、300、600、1200、2400、4800、9600和19200波特。 大多数CRT终端的传输率为9600波特。,在异步通信中，设一个串行字符由1位起始位、7位数据位，1位奇偶校验位和1位停止位构成，每秒传送120

15、 个字符，则数据传送的波特率为： 10位/字符120字符/s=1200波特 传送每位信息所用的时间为1/1200=0.833秒 在同步通信中，假如同步传送的波特率为1200波特，用4个同步字符作为信息帧头部，字符中不设奇偶校验位，被传送的字符和同步字符均为7位，则传送100个字符所用的时间为: 7（4+100）/1200=0.6067秒 每秒可传送字符为100/0.6067=165个。,在相同的波特率下，同步传输的实际字符比异步高。,5. 串行通信的检错和纠错,1）奇偶校验 奇偶校验就是在发送数据时，在数据位后面加上一位奇/偶校验位，校验位的取值为1或0，以保证每个字符（包括校验位）中“1”的

16、总个数为奇数（奇校验）或偶数（偶校验） 。发送时，发生器会根据数据位的结构自动在校验位上添0或1，接收器在接收时对接收到的信息进行含“1”个数的奇偶性检查，若发现有错，则建立状态标志（将状态寄存器中的某位置1）以便CPU查询和进行出错处理。 2）CRC校验 CRC校验即循环冗余校验，它是利用编码原理对传送的二进制代码序列以某种规则产生一定的校验码，并将校验码放在二进制代码之后，并将此新的编码序列发送出去。在接收时根据信息码与校验码间所符合的某种规则进行检测（也称译码），从而可检测出传送过程中是否发生错误。,6. 信号的调制与解调,计算机串行通信是数字通信，通信线路常是借用公用电话网络进行传送，

17、而这种普通电话线只能传送300kHz3400kHz的音频模拟信号，对高次谐波的衰减很厉害，数字信号到了接收端将发生严重的畸变和失真。因此，在通信线路上常采用调制解调技术发送端使用调制器（Modulator）把传送的数字信号转换为适合在电话线上传输的音频模拟信号；接收端则使用解调器（Demodulator）把从线路上收到的模拟信号还原为数字信号。由于大多数情况下，通信是全工方式，所以实际中常把调制和解调集成在一起，构成调制解调器（即MODEM）供用户使用。,7. RS-232C串行接口标准,RS-232C标准对下述两方面做了规定： 信号电平标准 RS-232C采用负逻辑电平，信号电平与通常的TT

18、L电平不兼容。RS-232C将-5V-15V规定为“1”，+5V+15V规定为“0”。 它与计算机接口TTL电平（00V，15V）不一 致，因此两者之间必须进行逻辑电平的转换。 控制信号的定义,在串行通信中，计算机与终端或外设之间的连接需要解决两个基本问题：一是双方连接时必须按统一的物理接口标准来连接，如连接电缆、信号电平、信号定义与特性等，都必须按统一的标准。二是要按照确定的接口标准设置计算机接口与外设之间进行串行通信的接口电路。RS-232C是目前最常使用的串行接口标准。,RS-232C标准共定义了25个接口信号，使用25针D型转换插座。在微机串行通信中最常用的信号只有9个，使用9针D型转

19、换插座。这些信号分为两类：数据传输信号和用于Modem控制信号。,两台近距离计算机的零Moden连接,三、8251A串行通信接口,（一）基本性能 通过编程，可以工作在同步方式（波特率为064K），也可工作在异步方式（019.2K）。 在同步方式下，可以用5、6、7或8位来代表字符，并且内部能检测同步字符，从而实现同步，此外也允许同步方式下，增加奇/偶校验位进行校验。 在异步方式下，可以用5、6、7或8位来代表字符，用1位作为奇/偶校验。此外能位每个数据增加1个起始位还可通过编程增加1个、1.5个或2个停止位,工作方式寄存器,同步字符寄存器,同步字符寄存器,操作命令寄存器,接收移位寄存器,数据输

20、入寄存器,数据输出寄存器,发送移位寄存器,状态寄存器,CLK,RESET,RXRDY,TXRDY,RD,WR,CS,C/D,A0,地址译码器,INTR,TXE,SYNDET,DB,DSR,DTR,CTS,RTS,RXC,RXD,TXD,TXC,8251,PC总线,（二） 引脚功能：,（三） 8251的端口及其操作,控制命令字包括：工作方式字，同步字，操作命令字,8251的初始化编程流程图,（四）8251的编程 控制字 （1）工作方式字,8,16,16,起始位,数据,8251对数据的采样RXC频率为波特率的16倍,（2）命令控制字,（3）同步字符,2 . 状态字,例：如图所示,8253分频,CRT,8251,8086,地址译码,电平转换,CLK,WR,A0,RD,CS,DB,TXD,RTS,DTR,TXC,RS232口,C/D,要求 8251工作于异步方式，数据格式为1位停止位，8位数据位，偶校验，波特