第6章串并行通信和接口技术微型计算机技术课件2.ppt

第 6 章,第6章：6.4 并行通信和并行接口,教学重点 并行通信与接口 8255A的编程结构 8255A的工作方式 8255A的编程及应用,第6章：并行通信与接口,并行通信就是把一个字符的各位同时用几根线进行传输。传输速度快，信息率高。电缆要多，随着传输距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题，所以，并行通信用在传输速率要求较高，而传输距离较短的场合。 Intel 8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。,第6章：6.5 并行接口电路8255A,具有多种功能的可编程并行接口电路芯片 最基本的接口电路：三态缓冲器和锁存器 与CPU间、与外设间的接口电路：状态寄存器和控制寄存器 还有端口的译码和控制电路、中断控制电路 共24个外设引脚，分3个端口、2组控制 共三种输入输出工作方式,第6章：6.5.1 8255A的内部结构和引脚,1三个数据端口A，B，C,这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。 A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。 B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。 C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O口。也是仅对输出数据进行锁存。,2A组和B组的控制电路,这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。 A组控制电路用来控制A口及C口的高4位； B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。,3数据总线缓冲器,8位的双向的三态缓冲器。 作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。,4读/写控制逻辑,读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。 它接收片选信号及系统读信号、写信号、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。,1接口电路的主要作用是什么？它的基本结构如何？ 2说明接口电路中控制寄存器与状态寄存器的功能，通常它们可共用一个端口地址码，为什么？ 3CPU寻址外设端口的方式通常有哪两种？试说明它们的优缺点。 4在CPU与外部设备接口电路的连接中，通过数据总线可传输哪几种信息？在这里地址译码器起什么作用？,习题与思考：,6.5.2 8255A的引脚功能,引脚信号可以分为两组： 一组是面向CPU的信号， 一组是面向外设的信号,1面向CPU的引脚信号及功能,D0D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连； RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式； CS：片选，输入，用来决定芯片是否被选中； RD：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU； WR：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A； A1，A0：内部口地址的选择，输入。这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。8255A内部共有4个端口：A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。 CS，RD，WR，A1，A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作，,2面向外设的引脚信号及功能,PA0PA7：A组数据信号，用来连接外设； PB0PB7：B组数据信号，用来连接外设； PC0PC7：C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。,第6章：6.5.3 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，A、B、C三个端口均可 。 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，A 、B两个端口均可。 方式2：双向选通传送方式 适用于与双向传送数据的外设，只有A端口才有。 适用于查询和中断方式的接口电路,8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置,第6章：6.5.2 8255A的工作方式,1方式0,为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。 方式0的应用场合有两种：一种是同步传送；一种是查询传送。,方式0的特点,任何一个端口可作为输入口，也可作为输出口，各端口之间没有规定必然的关系。 各个端口的输入或输出，可以有16种不同的组合，所以可以适用于多种使用场合,第6章：方式0输入时序,请体会这里8255A的数据缓冲作用,第6章：方式0输出时序,8255A对CPU通过它输出给外设的数据进行锁存,2方式1,方式1是一种选通I/O方式， A口和B口仍作为两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。 而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。,第6章：方式1输入引脚：A端口,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CPU接收数据,中断允许触发器,PC4,PC5,PC3,PA7PA0,INTEA,IBFA,INTRA,STBA,RD,PC6 、PC7,I/O,2,第6章：方式1输入引脚：B端口,方式1需借用端口C用做联络信号 同时还具有中断请求和屏蔽功能,RD,第6章：方式1输入联络信号,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,作为STB的回答信号 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 INTR置位的条件是STB为高，且IBF为高，INTE为高。,第6章：方式1输入时序,STB*和IBF是外设和8255A间的一对应答联络信号， 为的是可靠地输入数据,第6章：方式1中断控制,8255A的中断由中断允许触发器INTE控制 置位允许中断，复位禁止中断 对INTE的操作通过写入端口C的对应位实现，INTE触发器对应端口C的位是作应答联络信号的输入信号的哪一位，只要对那一位置位/复位就可以控制INTE触发器 选通输入方式下 端口A的INTEA对应PC4置位来实现 端口B的INTEB对应PC2置位来实现,第6章：方式1输出引脚：A端口,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,第6章：方式1输出引脚：B端口,第6章：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,端口A的INTEA对应PC6 端口B的INTEB对应PC2,第6章：方式1输出时序,OBF*和ACK*是外设和8255A间的一对应答联络信号， 为的是可靠地输出数据,第6章：方式2双向方式,方式2将方式1的选通输入输出功能组合成一个双向数据端口，可以发送数据和接收数据 只有端口A可以工作于方式2，需要利用端口C的5个信号线，其作用与方式1相同 方式2的数据输入过程与方式1的输入方式一样 方式2的数据输出过程与方式1的输出方式有一点不同：数据输出时8255A不是在OBF有效时向外设输出数据，而是在外设提供响应信号ACK时才送出数据,第6章：方式2双向引脚,用PC6设置INTE1（输出） 用PC4设置INTE2（输入） 输入和输出中断通过 或门输出INTRA信号,WR,RD,第6章：方式2双向时序,第6章：6.5.4 8255A的编程,初始化编程：一个方式控制字 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、01、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,对8255A的编程涉及到两个内容： 写控制字设置工作方式等信息， 使C口的指定位置位/复位的功能。 注：均写入控制端口,第6章：6.5.4 8255A的编程,方式选择控制字,第6章：1.写入方式控制字：控制字格式,A组,B组,第6章：1.写入方式控制字：示例1,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,0fffeh ；假设控制端口为FFFEH mov al,0b1h ；方式控制字 out dx,al ；送到控制端口,第6章：1.写入方式控制字：示例2,CS RD WR A1 A0 D7 D6 . . D0 RESET,CS RD WR A1 A0 D7 D6 . . D0 RESET,74LS138,A,B,C,A3,A4,A5,A8,G,G,接芯片分组译码器输出端,Y7,Y6,Y5,Y4,Y3,Y2,Y1,Y0,G,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,RESET,数据总线 低8位,IOW,IOR,A1,A0,PA7PA0,PA7PA0,PB7PB0,PC7PC0,PAC7PC0,PB7PB0,J1,J2,第6章：1.写入方式控制字：示例2（续）,上图8086系统中两片8255A的端口地址,第6章：1.写入方式控制字：示例2（续）,如果要求J1的各个端口处于如下工作方式： 端口A 方式0 ，输出； 端口B 方式0 ，输入； 端口C的高4位 输出；端口C的低4位 输入。,端口C的低4位为输入,端口B为输入,端口C的高4位为输出,B组工作于方式0,端口A为输出,A组工作于方式0,方式选择控制字标识符,第6章：1.写入方式控制字：示例2（续）,如果要求J2的各个端口处于如下工作方式： 端口A 方式0 ，输入； 端口B 方式1 ，输出； 端口C的高4位 输出； 端口C的低4位 配合端口B工作,端口C的低4位为任意为1或0,端口B为输出,端口C的高4位为输出,B组工作于方式1,端口A为输入,A组工作于方式0,方式选择控制字标识符,第6章：1.写入方式控制字：示例2（续）,MOV AL,83H MOV DX,00E6H ；对第1片8255A设置方式选择控制字OUT DX, AL MOV AL,94H MOV DX,00EEH ；对第2片8255A设置方式选择控制字 OUT DX, AL,第6章：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具有锁存输出数据的能力 对输出方式的端口同样可以输入 不是读取外设数据 读取的是上次CPU给外设的数据,第6章：2.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,0fffah ；B端口假设为FFFAH 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,第6章：3.读写端口C：归纳1,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,第6章：3.读写端口C：归纳2,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,其余引脚仍可设定工作在方式0,第6章：3.读写端口C：归纳3,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,第6章：端口C置1/置0控制字,位控制字写入控制端口 特别便于置位复位内部中断允许触发器INTE,第6章：3. 读写端口C：归纳4,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,第6章：端口C的状态字,第6章：6.5.5 8255A的应用举例,作为通用的并行接口电路芯片，8255A具有广泛的应用 应用在IBM PC/XT微机上 应用于打印机接口电路 连接简易键盘 驱动LED数码管 ,第6章：1. 8255A在IBM PC/XT上的应用,工作在基本输入/输出方式0 端口A为方式0输入，用来读取键盘扫描码 端口B工作于方式0输出，例如控制扬声器等 端口C为方式0输入，读取系统状态和配置 系统的初始化编程： mov al,10011001b ；方式控制字99H out 63h,al,第6章：2. 打印机接口的信号与时序,主机把数据送给引脚DATA0DATA7 同时送出数据选通信号STROBE* 打印机在BUSY信号线上发出忙信号 打印机处理好输入的数据时 撤消忙信号 同时又送出一个响应信号ACK*,第6章：2. 例1 用8255A方式0与打印机接口,BUSY,DATA07,8255A,PC6,PC2,PA0PA7,打印机,STROBE （STB）,第6章：例1 8255A的初始化,设8255A的端口地址为： A端口 00D0H； C端口 00D4H； B端口 00D2H； 控制口 00D6H。,PP： MOV AL，81H ；控制字，使A、B、C三个端口均工作于方式0， A端口为输出，PC7PC4为输出，PC3PC0为输入 MOV DX， 0D6H OUT DX，AL MOV AL，0DH ；用置1/置0方式使PC6为1，即STB为高电平 OUT DX，AL,LPST：MOV DX，0D4H ；读端口C的置 IN AL，DX AND AL，04H JNZ LPST ；如不为0，说明忙信号为1，即打印机 处于忙状态，故等待 MOV AL，CL MOV DX， 0D0H OUT DX，AL ；如不忙，则把CL中字符送端口A MOV AL，0CH MOV DX， 0D6H OUT DX，AL ；使STB为0 INC AL， OUT DX，AL ；再使STB为1 . ；后续程序段 .,第6章：例1 打印子程序,第6章：2. 例2 用8255A方式1与打印机接口,1000pf,2K,15,3,2,14,4,1,LS123 单稳 电路,+5V,DATA07,8255A,PC6,INTR,PC3,PC7,PA0PA7,打印机,连8259A的IR3,PC0,第6章：2. 例2 用8255A方式1与打印机接口,PC3连到8259A的中断请求信号输入IR3，对应于中断类型号0BH，此中断对应的中断向量放在00段2CH、2DH、2EH、2FH这4个单元。,设8255A的端口地址为： A端口 00C0H； C端口 00C4H； B端口 00C2H； 控制口 00C6H。,第6章：8255A方式1与打印机接口时序配合,打印机时序,方式1时序,第6章：8255A的初始化,MAIN：MOV DX，0C6H ；主程序段 MOV AL，0A0H OUT DX，AL ；设置8255A的控制字 MOV AL，01 ；使PC0为1，即让选通无效 OUT DX，AL XOR AX，AX MOV DS，AX ；设置中断向量1000：2000至 2C、2D、2E、2F中 MOV AX，2000H MOV WORD PTR002CH，AX MOV AX，1000H MOV WORD PTR002EH，AX MOV AL，0DH ；使PC6为1，允许8255A中断 OUT DX，AL STI ；开中断,第10章：例10.2 打印子程序：输出,prints proc push ax ；保护寄存器 push dx print1: mov al,bx ；取一个数据 mov dx,0fff8h out dx,al ；从端口A输出,第10章：中断处理打印子程序,TINTR：MOV AL，DI ；DI为打印字符缓冲区指针， 字符送A端口 MOV DX，0C0H OUT DX，AL MOV AL，00 MOV DX，0C6H OUT DX，AL ；使PC0为0，产生选通信号 INC AL OUT DX，AL ；使PC0为1，撤消选通信号 . . ；后续处理 IRET ；中断返回,1试分析8255A方式0、方式1和方式2的主要区别，并分别说明它们适合于什么应用场合。 2当8255A的A口工作在方式2时，其端口B适合于什么样的功能？写出此时各种不同组合情况的控制字。 3若8255A的端口A定义为方式0，输入；端口B定义为方式1，输出；端口C的上半部定义为方式0，输出。试编写初始化程序。（口地址为80H83H） 4假设一片8255A的使用情况如下：A口为方式0输入，B口为方式0输出。此时连接的CPU为8086，地址线的A1、A2分别接至8255A的A0、A1，而芯片的CS来自A3A4A5A6A7=00101，试完成8255A的端口地址和初始化程序。,习题与思考：,