七章并行通信接口技术ppt课件.ppt
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1、7.3 可编程并行接口,微型计算机与I/O设备的接口按照数据传送格式的不同,可分为并行接口和串行接口两种。 实现并行通信的接口就是并行接口 实现串行通信的接口就是串行接口,并行通信与串行通信 数据通信的基本方式可分为并行通信与串行通信两种: 并行通信:是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送。传输速度快,适用于短距离通信。 串行通信:是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。通信线路简单,利用电话或电报线路就可实现通信,降低成本,适用于远距离通信,但传输速度慢。,以计算机的字长,通常是8位、16位或32位为传输单位,一次传送一个字长的数据 适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的
2、信息交换 例如:微机与并行接口打印机、磁盘驱动器 微机系统中最基本的信息交换方法 例如:系统板上各部件之间,接口电路板上各部件之间,并行通信的特点,串行通信的特点 将数据分解成二进制位用一条信号线,既传送数据信息,又传送控制信息 要求数据格式固定,分为异步和同步数据格式 串行通信中对信号的逻辑定义与TTL不兼容,需进行逻辑关系和逻辑电平转换 串行传送信息的速率需要控制,要求双方约定通信传输的波特率,可编程并行接口芯片8255A,18255A有两个8位(端口A与端口B)和两个4位(端口C高/低4位)的并行输入/输出端口 2端口A有三种工作方式:方式0、方式1、方式2;端口B口有两种工作方式:方式
3、0、方式1;可适应CPU与I /O接口的多种数据传送方式,如无条件传送、查询式传送和中断方式传送等 3端口C的使用较特殊,除工作在方式0作为数据端口之外,当工作在方式1和方式2时,它的大部分引脚被用作联络信号,端口C还可以进行按位置位/复位操作,8255A的内部结构,1数据总线缓冲器 28位端口PA、PB和PC,端口A:PA0PA7 1个8位的数据输入锁存器和1个8位的数据输出锁存/缓冲器 端口B:PB0PB7 1个8位的数据输入缓冲器和1个8位的输入/输出、锁存/缓冲器 端口C:PC0PC7 1个8位数据输入缓冲器和1个8位输出锁存/缓冲器,也可以分两个4位端口使用,3A组和B组的控制电路
4、A组控制部件用来控制端口PA和端口PC的高4位(PC7PC4), B组控制部件用来控制端口PB和端口PC的低4位(PC3PC0)。 4读/写控制逻辑,8255A芯片的引脚信号,8255A为双列直插式封装,除了电源和地线以外,其外部引脚信号可分为两组,一组是面向CPU的信号,一组是面向外设的信号。,1.面向CPU一侧的引脚信号,D7D0:8位,双向,三态数据线 RESET:复位信号,复位后所有内部寄存器 清零,三个数据端口自动设为输入方式 CS*:片选信号 RD*:读信号 WR*:写信号 A1 、A0:端口选择信号,8255A的读/写操作控制,2.面向外设一侧的引脚信号,端口A:PA0PA7 A
5、组,支持工作方式0、1、2 端口B:PB0PB7 B组,支持工作方式0、1 端口C:PC0PC7 仅支持工作方式0 A组控制高4位PC4PC7 B组控制低4位PC0PC3,8255A的工作方式,方式0:基本输入输出方式 适用于无条件传送和查询方式的接口电路 方式1:选通输入输出方式 适用于查询和中断方式的接口电路 方式2:双向选通传送方式 适用于与双向传送数据的外设 适用于查询和中断方式的接口电路,1.方式0,方式0的特点 (1)A口、C口的高4位、B口以及C口的低4位可分别定义为输入或输出,各端口互相独立,故共有16种不同的组合。 (2)定义为输出的口均有锁存数据的能力,而定义为输入的口则无
6、锁存能力。 (3)在方式0下,C口有按位进行置位和复位的能力,方式0适合于两种情况:一种是无条件传送,另一种是查询方式传送,2. 方式1,一种选通的输入/输出工作方式 三个端口分为两组,即A组和B组 A组包括8位数据端口A和PC7PC3五位控制/状态端口,B组为8位数据端口B和PC2PC0三位状态控制端口 每一个8位数据端口均可设置为输入/输出方式,且两种工作方式均可锁存 控制/状态口除了指示两组数据口的状态及选通信号外,还可用做I/O口,如PC6和PC7,用位控方式传送,端口A方式1作输入:,数据选通信号 表示外设已经准备好数据,输入缓冲器满信号 表示A口已经接收数据,中断请求信号 请求CP
7、U接收数据,端口B方式1作输入:,方式1输入联络信号定义,STB*选通信号,低电平有效 由外设提供的输入信号,当其有效时,将输入设备送来的数据锁存至8255A的输入锁存器 IBF输入缓冲器满信号,高电平有效 8255A输出的联络信号。当其有效时,表示数据已锁存在输入锁存器 INTR中断请求信号,高电平有效 8255A输出的信号,可用于向CPU提出中断请求,要求CPU读取外设数据 INTE 中断允许信号,高电平有效 用于控制中断允许或中断屏蔽,PC4(PC2)置1,允许中断,PC4(PC2)置0,禁止中断,8255A方式1作输入时的各联络信号对应关系,状态信号可以通过读取端口C得到(P287),
8、8255A工作在方式1下的输入时序,端口A方式1作输出:,外设响应信号 表示外设已经接收到数据,输出缓冲器满信号 表示CPU已经输出了数据,中断请求信号 请求CPU再次输出数据,端口B方式1作输出:,方式1输出联络信号,OBF*输出缓冲器满信号,低有效 8255A输出给外设的一个控制信号,当其有效时,表示CPU已把数据输出给指定的端口,外设可以取走 ACK*响应信号,低有效 外设的响应信号,指示8255A的端口数据已由外设接受 INTR中断请求信号,高有效 当输出设备已接受数据后,8255A输出此信号向CPU提出中断请求,要求CPU继续提供数据 INTE 中断允许信号,高电平有效 用于控制中断
9、允许或中断屏蔽,PC6(PC2)置1,允许中断,PC6(PC2)置0,禁止中断,8255A方式1作输出时的各联络信号对应关系,状态信号可以通过读取端口C得到(P287),8255A工作在方式1下的输出时序,3. 方式2(双向选通方式),(1)工作方式2只适用于A口,B口仍按方式0或方式1工作 (2) A口可工作于双向方式,C口的PC7PC3位作为A口的控制/状态信号端口,PC2PC0用于B组 (3)A口的输入/输出均有锁存功能。在方式2工作状态下,A口既可工作于查询方式,又可工作于中断方式 (4)状态字可以通过读C端口得到(P288),方式2的信号定义,用PC6设置INTE1(输出) 用PC4
10、设置INTE2(输入) 输入和输出中断通过 或门输出INTRA信号,8255A工作在方式2下的工作时序,8255A的控制字,8255A有两种控制字: 方式控制字 端口C按位置位/复位控制字 由于使用同一个控制端口,控制字采用特征位的方法,控制字中最高位D7为特征位 D7=0:当前控制字是按位置位/复位控制字 D7=1,当前控制字是方式控制字。,工作方式选择控制字D7=1,方式控制字的作用是确定A、B、C 3个并行口的工作方式及端口功能,由方式控制字可知: 8255A有3种基本工作方式: 方式0基本的输入/输出方式。 方式1选通输入/输出方式。 方式2双向传输方式。 在方式1工作时,方式控制字总
11、是把A、B、C 3个端口分为两组来设定工作方式。其中,A组为端口A和端口C的高4位(PC7PC4);B组为端口B和端口C的低4位(PC3PC0)。 端口A可工作于3种方式中的任一种,端口B只能工作于方式0或方式1。在方式0时,端口C可以分成2个4位端口,用作数据输入/输出端口;还可以分别用来为A端口、B端口输入/输出时提供控制信号和状态信号,例如果把端口A设定为方式1,输出,端口B设定为方式0,输入,端口C上半部设定为输入,下半部设定为输出,则方式选择控制字应为:10101010B=AAH。设控制口地址为303H,初始化的程序段为: MOV DX,303H ;8255A的控制口地址 MOV A
12、L,AAH ;控制字,10101010 OUT DX,AL ;控制字写入控制端口,按位置位/复位控制字(D7=0),按位置位/复位控制字的作用是使端口C的某一位输出为高电平或低电平,以用于控制或应答信号。,例 如果要使端口C的PC4端输出高电平,则按位置位/复位控制字应为00001001B=09H,设控制口地址为63H,则程序段如下: MOV AL, 09H ;控制字,PC4置1 OUT 063H,AL ;控制字写入控制端口,8255A的编程,初始化编程 采用控制I/O地址:A1A011 工作过程中通过数据端口对外设数据进行读写 数据读写利用端口A、B和C的I/O地址,A1A0依次等于00、0
13、1、10 IBM PC/XT机上,端口A、B、C和控制端口的I/O地址为60H、61H、62H和63H,(1)写入方式控制字:示例,要求: A端口:方式1输入 C端口上半部:输出,C口下半部:输入 B端口:方式0输出 方式控制字:10110001B或B1H 初始化的程序段: MOV DX,303H ;假设控制端口为303H MOV AL,0B1H ;方式控制字 OUT DX,AL ;送到控制端口,(2)读写数据端口,初始化编程后: 当数据端口作为输入接口时,执行输入IN指令将从输入设备得到外设数据 当数据端口作为输出接口时,执行输出OUT指令将把CPU的数据送给输出设备 8255A具有锁存输出
14、数据的能力 对输出方式的端口同样可以输入,但不是读取外设数据,读取的是上次CPU给外设的数据,读写数据端口:示例,利用8255A的输出锁存能力,可实现按位输出控制 对输出端口B的PB7位置位的程序段: MOV DX,301H ;B端口假设为301H IN AL,DX ;读出B端口原输出内容 OR AL,80H ;使PB71 OUT DX,AL ;输出新的内容,(3)读写端口C,C端口被分成两个4位端口,两个端口只能以方式0工作,可分别选择输入或输出 在控制上,C端口上半部和A端口编为A组,C端口下半部和B端口编为B组 当A和B端口工作在方式1或方式2时,C端口的部分或全部引脚将被征用,其余引脚
15、仍可设定工作在方式0,对端口C的数据输出有两种办法: 通过端口C的I/O地址:向C端口直接写入字节数据。这一数据被写进C端口的输出锁存器,并从输出引脚输出,但对设置为输入的引脚无效 通过控制端口:向C端口写入位控字,使C端口的某个引脚输出1或0,或置位复位内部的中断允许触发器,读取的C端口数据有两种情况: 未被A和B端口征用的引脚:将从定义为输入的端口读到引脚输入信息;将从定义为输出的端口读到输出锁存器中的信息 被A和B端口征用作为联络线的引脚:将读到反映8255A状态的状态字,8255A的应用,1.开关量的检测 例:在工业控制过程中,经常需要检测某些开关的状态。例如,在某一系统中,有8个开关
16、K7K0,要求不断地检测它们的通断状态,并随时在发光二极管上显示。通过8255A的端口A读入开关状态信息,使端口B、端口C连接的发光二极管的状态与端口A开关状态相呼应,并重复执行。假设8255A在系统中端口A、B、C及控制口的地址分别为100H,101H,102H,103H,试设计出硬件电路图,并编写程序。,(1) 硬件电路如图8-11所示,MOV DX,103H ;控制寄存器的地址送给DX MOV AL, 90H ;控制字,10010000 OUT DX, AL ;写入控制字 L1:MOV DX,100H ;端口A 地址的送给DX IN AL,DX ;从端口A读入开关状态 MOV DX,10
17、1H ;指向端口B端口 OUT DX,AL ;从端口B输出,控制LED XOR AL,0FFH ;AL AL取反 MOV DX,102H ;端口C 的地址送给DX OUT DX,AL ;从端口C输出 JMP L1 ;循环,(2) 相应的8255A初始化程序为:,例:甲乙两台微机之间并行传送1KB数据。甲机发送,乙机接收。甲机的8255A采用方式1工作,乙机的8255A采用方式0工作。两台微机的CPU与接口之间都采用查询方式交换数据 (1)接口电路设计。 甲机的8255A用方式1发送,端口PA指定为输出,发送数据,而PC7和PC6引脚分别固定作联络线 乙机的8255A用方式0接收数据,端口PA定
18、义为输入,选用引脚PC7和PC0作为联络线,2.查询方式的双机并行通信,(2)接口软件编程。接口驱动程序包括发送程序和接收程序。 甲机发送如下程序段: MOV DX,303H ;8255A命令端口 MOV AL,l0100000B ;初始化工作方式字 OUT DX,AL MOV AL,00001101B ;PC6=1,允许中断 OUT DX,AL MOV SI,OFFSET BUFS ;设置发送数据区的指针 MOV CX, 3FFH ;发送字节数 MOV DX,300H ;向端口A写第1个数,产生第1个OBF信号 MOV AL,SI ;送给乙方,以便获取乙方的ACK信号,OUT DX,AL I
19、NC SI ;内存地址加1 DEC CX ;传送字节数减1 L: M0V DX,302H ;8255A状态端口(端口C) IN AL,DX ;查看中断标志位INTRA=1 AND AL,00001000B ;是否PC3=1 JZ L ;若无中断请求,则等待 ;若有中断请求,则向端口A写数 M0V DX,300H ;8255A端口 PA地址 M0V AL,SI ;从内存取数 0UT DX,AL ;通过端口A向乙机发送第2个数据 INC SI ;内存地址加1 DEC CX ;字节数减1 JNZ L ;字节未完,继续 M0V AX,4COOH ;己完,退出 INT 21H ;返回DOS BUFS D
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