第四部分输入与输出IO接口教学课件.ppt
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1、第四章 输入与输出(I/O)接口,4.1 I/O接口基础 4.2 82C54的功能和结构 4.3 82C55 PPI 4.4 8250/16450 UART,本章学习目标,I/O接口的基本概念 82C54的结构、功能和应用程序 82C55的结构、功能和应用程序 串行通信及RS-232接口标准 8250的结构、功能和应用程序,接口是介于主机和外设之间的缓冲电路和相应软件 。 I/O接口的功能包括数据缓冲、接收和执行CPU的命令、信号转换、设备选择、中断管理、数据宽带交换和可编程等。,4.1 I/O接口基础,CPU,接口,外设,常见接口插槽,CPU对I/O端口的编址方式分为端口统一编址和端口独立编
2、址。,4.1 I/O接口基础,4.2 82C54的功能和结构,1.82C54的功能 (1)计数。有3个独立的计数器通道,每个可按二进制或BCD码进行计数,工作方式有6种。 (2)定时。提供的时间基准。,4.2 82C54的功能和结构,2 82C54 的结构,82C54的四个端口选择,4.2 82C54的功能和结构,控制字 寄存器,控制 逻辑,状态锁存,状态寄存器,CRm,CRl,计数部件CE,OLm,OLl,CLKn,GATEn,OUTn,内部总线,计数器内部结构图,控制字 寄存器,控制 逻辑,CRl,CRm,计数部件CE,OLl,OLm,状态寄存器,状态锁存,4.2.2 82C54控制字,1
3、.控制字,(1)写工作方式控制字 (2)设置计数初值,例: MOV AL, 01110101B; CNT1,先低后高字节,方式2,BCD OUT 43H, AL MOV AX, 2000H ; 计数初值为2000 OUT 41H, AL ; MOV AL, AH OUT 41H,AL ; MOV AL,00010110B; CNT0,只低字节,方式3,二进制 OUT 43H,AL OUT 40H,50H ; 计数初值为50H(80),注意:(1)每个使用的CNT均要初始化; (2)计数初值的设置与CNT的CLK密切相关; (3)计数初值的设置方法由控制字决定。,CNT初始化,2.当前计数值的读
4、取,(1)读取当前计数值方法1 工作方式控制字(A1A0=11)D7D60001,D5D4=00,(a)锁存当前计数值或禁止计数 (b)读取当前计数值,例:MOV AL,01000101B; CNT1,锁存 ;先低后高字节,方式2,BCD OUT 43H,AL IN AL,41H MOV AH,AL IN AL,41H XCHG AH,AL ;AX为T/C1当前计数值,4.2.2,4.2.2,(2)读取当前计数值方法2使用读回命令,2.当前计数值的读取,特点:控制字同时只能锁存单个通道, 读回命令可同时锁存多个通道。,功能选择:锁存状态D5D4=10; 锁存计数值D5D4=01; 锁存状态与计
5、数值 D5D4=00。(先读状态再读计数值),例: MOV AL,11010100B ; CNT1,锁存计数值 OUT 43H,AL IN AL,41H; MOV AH,AL IN AL,41H XCHG AH,AL ;AX为当前计数值 MOV AL,11011010B ; CNT0、CNT2锁存计数值 OUT 43H,AL IN AL,40H; MOV AH,AL IN AL,40H XCHG AH,AL ;AX为CNT0当前计数值 IN AL,42H; MOV AH,AL IN AL,42H XCHG AH,AL ;AX为CNT2当前计数值,3.状态寄存器,4.2.2,例:MOV AL,1
6、1100100B ; CNT1,锁存状态值 OUT 43H,AL IN AL,41H ;若AL=00110101,表示CNT1 ; 为方式2,BCD码,先低后高 ;读/写,当前OUT为低电平 MOV AL,11100010B ;CNT0,锁存状态值 OUT 43H,AL IN AL,40H ;若AL=00010110,表示T/C0 ;为方式3,二进制码,只有低 ;字节,当前OUT为低电平,4.2.3 82C54工作方式,1.工作方式与时序(方式0、方式4),写CW,1CLK,CRCE,CRCE,CR,写2,写3,3,2,2,2,1,2,1,0,2.工作方式与时序(方式1、方式5),写3,CR,
7、CRCE,CRCE,CR,写3,4.2.3,写CW,1,0,3.工作方式与时序(方式2、方式3),方式2:,方式3:,OUT,CLK,GATE,写CW 写3,3 2 2 3 2 1 2 1 2 1,CR,CRCE,CRCE,CR,写2,GATE,EVEN,4 2 4 2 4 2 4 2 4 2,5 4 2 5 2 5 4 2 5 2,ODD,GATE,CRCE,写4,写5,4 2 4 2 2 2 4 2 4 2,OUT,4.2.3,方式 2:,方式 3:,软件启动:GATE=1,软件启动。 硬件启动:写计数值后GATE启动。自动重计数。 连续工作:每(N-1)CLK减到1时输出1CLK低电平。
8、 GATE=0,停止计数,GATE后下一个CLK重计数。 改变计数值是计数到1有效或GATE触发有效。 两种启动,自动重计数。 偶计数:N/2高,N/2低。 奇计数:(N+1)/2 高,(N-1)/2低, 当OUT=0,GATE=0,OUT停止计数, GATE后下一个CLK重计数。 改变计数值是计数到0有效或GATE触发有效。,4.2.3,3.工作方式与时序(方式2、方式3),(1)82C54写操作 先写控制字,后写计数值 控制字确定写低/高8位,然后送计数初始值低/高8位 16位数先低后高 在计数过程中可按控制字重写计数值 计数值 CRCECE减1 初始化顺序灵活 先写3个CNT的控制字,再
9、写3个CNT的计数值; 写一个CNT的控制字,再写该CNT的计数值 ,所有计数器初始化,82C54读写操作,下一CLK,再下一CLK,82C54读写操作,(2)82C54读操作 只能读计数值,不能读控制字 按控制字格式读,16位计数值先低后高读 先停止计数,后用IN读 GATE=0 或停止CLK输入 先锁存计数值,后用IN读 方式控制字 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD 0010 0 0 x x x x 00H、40H、 80H 锁存CNT0、CNT1、CNT2计数值用IN读。 读回命令 1 1 0 0 1/0 1/0 1/0 0,82C54工作方式比较,典型计数器定时
10、器比较,4.2.4 可编程定时器/计数器的应用,1.8254在系统中的连接,2.8254初始化编程 ;对CNT0初始化 MOV AL,36H ;CNT0控制字 OUT 43H,AL ;写入控制字寄存器 MOV AL,0 ;计数器初值为65536 OUT 40H,AL ;写入初值低位 OUT 40H,AL ;写入初值高位 ;CNT1初始化 MOV AL,54H ;CNT1控制字 OUT 43H,AL ; MOV AL,18 ;计数器初值 OUT 41H,AL ;对应16.12us,;CNT2初始化并让扬声器发声 MOV AL, 0B6H ; CNT2控制字 OUT 43H, AL; MOV AX
11、, 0533H ; 计数器初值 OUT 42H, AL; MOV AL, AH; 对应896Hz的发声频率 OUT 42H, AL; IN AL, 61H; 取8255PB口 MOV AH, AL; 保护 OR AL, 03; 设PB1=PB0=1 OUT A1H, AL; 使扬声器发声 . MOV AL, AH; 恢复8255PB口 OUT 61H, AL;,2.分频器设计,用8254(地址40H43H)将5MHz的脉冲变为1Hz的脉冲。,初值=fCLK/fOUT=510665536,怎么办?,需要2个CNT级联,CNT0采用方式3产生连续分频方波,做CNT1的CLK,CNT1 采用方式2产
12、生1Hz脉冲。两个CNT的GATE统一控制。,应用举例,MOV AL,00110111B;T/C0 OUT 43H,AL MOV AX, 5000H OUT 40H,AL MOV AL, AH OUT 40H,AL MOV AL,01110101B;T/C1 MOV AX, 1000H OUT 41H,AL MOV AL, AH OUT 41H,AL,应用举例,某产品的包装流水线中,一个包装箱能装24罐饮料。装箱时希望流水线上每通过24罐饮料,流水线要停4秒以等待包装箱封口,然后继续通过下一箱的24罐。流水线就是这样周而复始的运作。试利用一片8254来完成流水线控制中的定时和计数功能。假设82
13、54的端口地址为8CH8FH,采用的时钟频率是2KHz。,3.包装流水线控制,思路:用8254的计数通道1作为计数器,用于24个罐的计数;计数通道2作为定时器,定时为4S。当计数通道1的OUT脚出现0到1的跳变的时候,将启动计数通道2开始定时,而计数通道2定时阶段将控制计数通道1停止计数,只有其定时结束并停止定时阶段才可再次启动计数通道1开始计数。,计数通道1工作在方式2,计数初值24 计数通道2工作在方式1,计数初值8000,;初始化程序 ;计数通道1初始化 MOV AL, 01010100B OUT 8FH, AL MOV AL, 24 OUT 8DH, AL ;初始化计数通道2 MOV
14、AL, 10110010B OUT 8F, AL MOV AX, 8000 OUT 8EH, AL MOV AL, AH OUT 8EH, AL,4.3 82C55 PPI,4.3.1 8255的功能和结构,82C55端口的选择,1、8255控制字,(1)方式控制字,4.3.2 8255控制字及工作方式,(2)C口位设置字,4.3.2 8255控制字及工作方式,2、8255工作方式,(1)方式0 直接I/O方式,状态驱动I/O接口,仅I/O、无联络信号。 2个8位端口,2个4位端口; 任一端口都可I/O输入输出,输出有锁存,输入缓冲,不能同时I/O。 (2)方式1 选通I/O方式,中断驱动I/
15、O接口 A组: PA7PA0 数据 PC5PC3 控制 B组: PB7PB0 数据 PC2PC0 控制 PC7PC6 方式0的I/O,4.3.2 8255控制字及工作方式,方式1输入,4.3.2 8255控制字及工作方式,方式1输出,4.3.2 8255控制字及工作方式,(3)方式 2,A口双向选通传送,I/O口均锁存,中断和查询方式。 A口双向,PC7PC3作联络,PC2PC0方式0的I/O或B口方式1联络 A口方式2时,B组可以工作于方式0,PB7PB0、PC2PC0作I/O B组可以工作于方式1的I/O,PC2PC0作联络信号,4.3.2 8255控制字及工作方式,82C55的三个端口、
16、三种工作方式可以相互组合,其数据输入、输出以及控制联络信号如下。,82C55的状态字,82C55通过读端口C的状态可以了解3个端口在三种不同的工作方式下的状态,如同工作方式的组合一样,工作状态也是组合的。,82C55A的应用举例,以甲乙两台微机并行通信为例。 双方端口地址设定为:300H303H,发送、接受数据长度为1KB,数据存放起点甲机为:0030:0000H;乙机为:0040:0000H。,MOV DX, 303H MOV AL, 10100000B OUT DX, AL MOV AL, 0DH OUT DX, AL MOV AX, 030H MOV ES, AX MOV BX, 00H
17、,MOV CX, 3FFH MOV DX, 300H MOV AL, ES:BX OUT DX, AL INC BX DEC CX L:MOV DX, 302H IN AL, DX AND AL, 08H,JZ L MOV DX, 300H MOV AL, ES:BX OUT DX,AL INC BX DEC CX JNZ L MOV AX, 4C00H INT 21H,甲机发送程序,乙机接收程序,MOV DX, 303H MOV AL, 10011000B OUT DX, AL MOV AL, 01H OUT DX, AL MOV AX, 040H MOV ES, AX MOV BX, 00
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