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,第10章并行通信及其接口電路,本章主要內(nèi)容,(1)可編程并行接口電路8255A的結(jié)構(gòu)及工作原理(2)8255A的應(yīng)用,10.0概述,在計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，有兩種基本的數(shù)據(jù)傳送方式，即串行數(shù)據(jù)傳送方式和并行數(shù)據(jù)傳送方式，也稱串行通信和并行通信。數(shù)據(jù)在單條一位寬的傳輸線上按時(shí)間先后一位一位地進(jìn)行傳送，稱為串行傳送；數(shù)據(jù)在多位寬的傳輸線上各位同時(shí)進(jìn)行傳送，稱為并行傳送。和串行傳送相比，在同樣的時(shí)鐘速率下，并行傳送的數(shù)據(jù)傳輸率較高。,,并行通信往往適用于信息傳輸率要求較高，而傳輸距離較短的場合。本章重點(diǎn)介紹并行通信及其所要求的并行接口電路，研究它們的組成、功能及典型的并行接口芯片的工作原理及使用方法。著重介紹可編程并行接口電路8255A及其典型應(yīng)用。,10.1可編程并行接口,10.1.1可編程并行接口的組成及其與CPU和外設(shè)的連接通常，一個(gè)可編程并行接口電路應(yīng)包括下列組成部分：(1)兩個(gè)或兩個(gè)以上具有緩沖能力的數(shù)據(jù)寄存器。(2)可供CPU訪問的控制及狀態(tài)寄存器。(3)片選和內(nèi)部控制邏輯電路。,,(4)與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的控制與聯(lián)絡(luò)信號線。(5)與CPU用中斷方式傳送數(shù)據(jù)的相關(guān)中斷控制電路。典型的可編程并行接口及其與CPU和外設(shè)的連接示意圖如圖10.1所示。,圖10.1可編程并行接口電路及其與CPU和外設(shè)的連接,CPU,,,輸出設(shè)備,輸入設(shè)備,并行接口電路,數(shù)據(jù)總線,,,,,,讀控信號,寫控信號,復(fù)位信號,中斷響應(yīng)信號,中斷請求信號,地址,譯碼器,,片選,輸出緩沖寄存器,輸入緩沖寄存器,控制寄存器,狀態(tài)寄存器,中斷邏輯,并行輸出數(shù)據(jù),,,,,并行輸入數(shù)據(jù),輸出準(zhǔn)備好,輸出回答,輸入準(zhǔn)備好,輸入回答,,10.1.2可編程并行接口的數(shù)據(jù)輸入輸出過程將以8255A為例進(jìn)行討論。,10.2可編程并行通信接口8255A,10.2.18255A的性能概要Intel8255A是一個(gè)為Intel8080和8085微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通用可編程并行接口芯片，也可應(yīng)用于其他微機(jī)系統(tǒng)之中。8255A采用40腳雙列直插封裝，單一+5V電源，全部輸入輸出與TTL電平兼容。用8255A連接外部設(shè)備時(shí)，通常不需要再附加其他電路，給使用帶來很大方便。,,8255A有三個(gè)輸入輸出端口：端口A、端口B、端口C。每個(gè)端口都可通過編程設(shè)定為輸入端口或輸出端口，但有各自不同的方式和特點(diǎn)。端口C可作為一個(gè)獨(dú)立的端口使用，但通常是配合端口A和端口B的工作，為這兩個(gè)端口的輸入輸出提供控制聯(lián)絡(luò)信號。,10.2.28255A芯片引腳分配及引腳信號說明,8255A芯片引腳分配如圖10.2所示。8255A芯片的40條引腳，大致可分為三類：(1)電源與地線共2條：Vcc、GND。(2)與外設(shè)相連的共24條：PA7～PA0：端口A數(shù)據(jù)信號。PB7～PB0：端口B數(shù)據(jù)信號。PC7～PC0：端口C數(shù)據(jù)信號。,,圖,10.28255,A,芯片引腳分配,,(3)與CPU相連的共14條：RESET:復(fù)位信號，高電平有效。當(dāng)RESET信號有效時(shí)，所有內(nèi)部寄存器都被清除。同時(shí)，3個(gè)數(shù)據(jù)端口被自動(dòng)設(shè)置為輸入端口。D7～D0:雙向數(shù)據(jù)線，在8080、8085系統(tǒng)中，8255A的D7～D0與系統(tǒng)的8位數(shù)據(jù)總線相連；在8086系統(tǒng)中，采用16位數(shù)據(jù)總線，8255A的D7～D0通常是接在16位數(shù)據(jù)總線的低8位上。,,CS:片選信號，低電平有效。該信號來自譯碼器的輸出，只有當(dāng)CS有效時(shí)，讀信號RD和寫信號WR才對8255A有效。RD：讀信號，低電平有效。它控制從8255A讀出數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。,,,,,,,WR：寫信號，低電平有效。它控制把數(shù)據(jù)或控制命令字寫入8255A。A1、A0：端口選擇信號。8255A內(nèi)部共有4個(gè)端口(即寄存器)：3個(gè)數(shù)據(jù)端口(端口A、端口B、端口C)和1個(gè)控制端口,當(dāng)片選信號CS有效時(shí)，規(guī)定A1、A0為00、01、10、11時(shí)，分別選中端口A、端口B、端口C和控制端口。CS、RD、WR、A1、A0這五個(gè)信號的組合決定了對三個(gè)數(shù)據(jù)端口和一個(gè)控制端口的讀寫操作，如表10-1所示。,,,,,,表10-18255A端口選擇和基本操作,10.2.38255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)方塊圖,8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)方塊圖如圖10.3所示。,圖10.38255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)方塊圖,RESET,,由圖10.3可以看出，8255A由以下幾部分組成：(1)數(shù)據(jù)總線緩沖器這是一個(gè)雙向三態(tài)8位數(shù)據(jù)緩沖器，它是8255A與CPU數(shù)據(jù)總線的接口。輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)以及CPU發(fā)給8255A的控制字和從8255A讀出的狀態(tài)信息都是通過該緩沖器傳送的。,,(2)端口A、端口B、端口C8255A有三個(gè)8位端口(端口A、端口B、端口C)，各端口可由程序設(shè)定為輸入端口或輸出端口。在使用中，端口A和端口B常常作為獨(dú)立的輸入端口或輸出端口。端口C也可以作為輸入端口或輸出端口，但往往是用來配合端口A和端口B的工作。在方式字的控制下，端口C可以分成兩個(gè)4位的端口，分別用來為端口A和端口B提供控制和狀態(tài)信息。,,(3)A組控制和B組控制A組控制——控制端口A及端口C的高4位。B組控制——控制端口B及端口C的低4位。(4)讀寫控制邏輯讀寫控制邏輯負(fù)責(zé)管理8255A的數(shù)據(jù)傳輸過程。,10.2.48255A的控制字,1.方式選擇控制字方式選擇控制字的格式如圖10.4所示。,圖10.48255A方式選擇控制字,,假定要求8255A的各個(gè)端口工作于如下方式：端口A——方式0，輸出；端口B——方式0，輸入；端口C的高4位——方式0，輸出；端口C的低4位——方式0，輸入。相應(yīng)的方式選擇控制字應(yīng)為10000011B(83H)。,,在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中8255A控制口的地址為28BH，則執(zhí)行如下三條指令即可實(shí)現(xiàn)上述工作方式的設(shè)定。MOVDX,28BHMOVAL,83HOUTDX,AL；將方式選擇控制字寫入控制口,,2.端口C按位置1／置0控制字可以用專門的控制字實(shí)現(xiàn)對端口C按位置1／置0操作，用以產(chǎn)生所需的控制功能，這種控制字就是“端口C按位置1／置0控制字”。該控制字的具體格式如圖10.5所示。,圖10.5端口C按位置1/置0控制字,,需要指出的是，端口C按位置1／置0控制字是對端口C的操作控制信息，因此該控制字必須寫入控制口，而不應(yīng)寫入端口C?？刂谱值腄0位決定是置“1”操作還是置“0”操作，但究竟是對端口C的哪一位進(jìn)行操作，則決定于控制字中的D3、D2、D1位。,,例如，要實(shí)現(xiàn)對端口C的PC6位置“0”，則控制字應(yīng)為00001100B(0CH)。設(shè)8255A的控制口地址同上，則執(zhí)行下列指令即可實(shí)現(xiàn)指定的功能：MOVDX,28BHMOVAL，0CH；OUTDX，AL；將“端口C按位置1／置0控制字”寫入控制口，實(shí)現(xiàn)對PC6位置“0”,10.2.58255A的工作方式,1.方式0方式0也叫基本輸入／輸出方式。在這種方式下，端口A和端口B可以通過方式選擇控制字規(guī)定為輸入口或者輸出口；端口C分為高4位(PC7～PC4)和低4位(PC3～PC0)兩個(gè)4位端口，這兩個(gè)4位端口也可由方式選擇控制字分別規(guī)定為輸入口或輸出口。,,這四個(gè)并行口共可構(gòu)成24=16種不同的使用組態(tài)。利用8255A的方式0進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于沒有規(guī)定專門的應(yīng)答信號，所以這種方式常用于與簡單外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送，如向LED顯示器的輸出，從二進(jìn)制開關(guān)裝置的輸入等。,2.方式1,方式1也叫選通的輸入／輸出方式。和方式0相比，最主要的差別就是當(dāng)端口A和端口B工作于方式1時(shí)，要利用端口C來接收選通信號或提供有關(guān)的狀態(tài)信號，而這些信號是由端口C的固定數(shù)位來接收或提供的，即信號與數(shù)位之間存在著對應(yīng)關(guān)系。這種關(guān)系不可以用程序的方法予以改變。,,(1)方式1輸入當(dāng)端口A和端口B工作于“方式1輸入”時(shí)，端口C控制信號定義如圖10.11所示。該圖中還給出了相應(yīng)的方式選擇控制字。,圖10.68255A方式1輸入,,對于圖10.6中所示的控制信號說明如下：STB(Strobe):選通信號，低電平有效。它是由外設(shè)送給8255A的輸入信號，當(dāng)其有效時(shí)，8255A接收外設(shè)送來的一個(gè)8位數(shù)據(jù)。IBF(InputBufferFull):“輸入緩沖器滿”信號，高電平有效，它是一個(gè)8255A送給外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號。,,,當(dāng)IBF為高電平時(shí)，表示外設(shè)的數(shù)據(jù)已送進(jìn)輸入緩沖器中，但尚未被CPU取走，通知外設(shè)不能送新數(shù)據(jù)；只有當(dāng)IBF變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，即CPU已讀取數(shù)據(jù)，輸入緩沖器變空時(shí)，才允許外設(shè)送新數(shù)據(jù)。IBF信號是由STB使其置位(變?yōu)楦唠娖?，而由讀信號RD的上升沿使其復(fù)位(變?yōu)榈碗娖?。,,,,INTR(InterruptRequest)：中斷請求信號，高電平有效。它是當(dāng)STB為1、IBF為1且INTE也為1(中斷允許)時(shí)被置為高電平。當(dāng)選通信號結(jié)束(STB=1)，已將一個(gè)數(shù)據(jù)送進(jìn)輸入緩沖器(IBF=1)，并且端口處于中斷允許狀態(tài)(INTE=1)時(shí)，8255A的INTR端被置為高電平，向CPU發(fā)出中斷請求信號。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷讀取輸入緩沖器中的數(shù)據(jù)時(shí)，由讀信號RD的下降沿將INTR置為低電平。,,,,,INTEA(InterruptEnable):端口A中斷允許信號。INTEA沒有外部引出端，它實(shí)際上就是端口A內(nèi)部的中斷允許觸發(fā)器的狀態(tài)信號。INTEA由PC4的置位／復(fù)位來控制，PC4=1時(shí)，使端口A處于中斷允許狀態(tài)。INTEAcontrolledbybitset/resetofPC4,,INTEB:端口B中斷允許信號。與INTEA類似，INTEB也沒有外部引出端，它是端口B內(nèi)部的中斷允許觸發(fā)器的狀態(tài)信號。由PC2的置位／復(fù)位來控制，PC2=1時(shí)，使端口B處于中斷允許狀態(tài)。,,另外，在方式1輸入時(shí)，PC6和PC7兩位還閑著未用。如果要利用它們，可用方式選擇控制字中的D3位來設(shè)定。方式1輸入工作時(shí)序圖如圖10.7所示。,圖10.7方式1輸入工作時(shí)序圖,來自外設(shè)的輸入數(shù)據(jù),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,___STB,IBF,INTR,___RD,tRIB,tST,,,tSIB,,,,,TSIT,,,,,,,,,,,,,,,tRIT,,,,,,,,,,,,,tPS,,,tPH,表10-2方式1輸入工作時(shí)序圖參數(shù)說明,,(2)方式1輸出當(dāng)端口A和端口B工作于方式1輸出時(shí)，方式選擇控制字及相應(yīng)的端口C控制信號定義如圖10.8所示。,圖10.88255A方式1輸出,,INTEA,PC7PC6,,PC4,5,,,2,I/O,,,____OBFAACKA,PA7~PA0,,,___WR,PC3,,,D7~D0,,INTRA,方式1輸出（端口A）,,,,INTEB,PC1PC2,,,,____OBFBACKB,PB7~PB0,,,___WR,PC0,,,D7~D0,,INTRB,方式1輸出（端口B）,,,,,,對圖10.8中所示的控制信號說明如下：OBF(OutputBufferFull):“輸出緩沖器滿”信號，低電平有效，它是8255A輸出給外設(shè)的一個(gè)控制信號。當(dāng)其有效時(shí)，表示CPU已經(jīng)把數(shù)據(jù)輸出給指定端口，通知外設(shè)把數(shù)據(jù)取走。它是由寫信號WR的上升沿置成有效(低電平)，而由ACK信號的有效電平使其恢復(fù)為高電平。,,,,,ACK(Acknowledge):外設(shè)響應(yīng)信號，低電平有效。當(dāng)其有效時(shí)，表明CPU通過8255A輸出的數(shù)據(jù)已經(jīng)由外設(shè)接收。它是對OBF的回答信號。INTR(InterruptRequest):中斷請求信號，高電平有效。它是8255A的一個(gè)輸出信號，用于向CPU發(fā)出中斷請求。INTR是當(dāng)ACK、OBF和INTE都為“1”時(shí)才被置成高電平(向CPU發(fā)出中斷請求信號)；寫信號WR的上升沿使其變?yōu)榈碗娖?清除中斷請求信號)。,,,,,,INTEA：端口A中斷允許信號，由PC6的置位/復(fù)位來控制，PC6=1時(shí)，端口A處于中斷允許狀態(tài)。INTEB：端口B中斷允許信號，由PC2的置位/復(fù)位來控制，PC2=1時(shí)，端口B處于中斷允許狀態(tài)。另外，在方式1輸出時(shí)，PC4、PC5兩位還閑著未用，如果要利用它們可用方式選擇控制字的D3位來設(shè)定。,圖10.9方式1輸出工作時(shí)序圖,表10-3方式1輸出工作時(shí)序圖參數(shù)說明,10.2.68255A的狀態(tài)字,8255A工作于方式1和方式2時(shí)的狀態(tài)字是通過讀端口C的內(nèi)容來獲得的。1.方式1狀態(tài)字格式方式1狀態(tài)字格式如圖10.11所示。,圖10.11方式1狀態(tài)字格式,,2.方式2狀態(tài)字格式方式2的狀態(tài)字也是從端口C讀取。方式2狀態(tài)字的格式如圖10.12所示。,圖10.12方式2狀態(tài)字格式,10.2.78255A應(yīng)用舉例,例10.18255A工作于方式0，利用8255A將外設(shè)開關(guān)的二進(jìn)制狀態(tài)從端口A輸入，經(jīng)程序轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的LED段選碼(字形碼)后，再從端口B輸出到LED顯示器。具體連線圖如圖10.13(a)所示。LED顯示器如圖10.13(b)所示。,,圖,10.138255,A,的應(yīng)用,,地,址,譯,碼,,地址,,CPU,(8088),,RD,WR,A,0,A,1,,__,,__,,D,7,~D,0,,8255,A,,RD,WR,A,0,A,1,,__,,__,,PA,0,PA,1,PA,2,PA,3,PB,0,PB,1,PB,2,PB,3,PB,4,PB,5,PB,6,PB,7,,,,,,,,,,,,,,,,,,+5,V,,2,K,,4,,,,,,,,,,K0,K1,K2,K3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,a,b,c,d,e,f,g,h,,,,,+5,V,,120,,74,LS04,,LED,,(,a),連線圖,,地,址,譯,碼,,地址,,CPU,(8088),,RD,WR,A,0,A,1,,__,,__,,D,7,~D,0,,8255,A,,RD,WR,A,0,A,1,,__,,__,,PA,0,PA,1,PA,2,PA,3,PB,0,PB,1,PB,2,PB,3,PB,4,PB,5,PB,6,PB,7,,,,,,,,,,,,,,,,,,+5,V,,2,K,,4,,,,,,,,,,K0,K1,K2,K3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,設(shè)8255A的端口地址為：端口A——D0H，端口B——D1H，端口C——D2H，控制口——D3H。則本例的初始化及輸入、輸出控制程序如下所示。,DATASEGMENTSSEGCODEDB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07HDB7FH，67H，77H，7CH，39H，5EH，79H，71HDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE，DS:DATASTART：MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAL，90H；設(shè)置方式選擇控制字，A口工作于方式0輸入，B口工作于方式0輸出OUT0D3H,ALRDPORTA：INAL，0D0H；讀A口ANDAL，0FH；取A口低4位MOVBX，OFFSETSSEGCODE；取LED段選碼表首地址XLAT；查表，AL←(BX+AL),,OUT0D1H，AL;從B口輸出LED段選碼，顯示相應(yīng)字形符號MOVAX，XXXXH；延時(shí)DELAY：DECAXJNZDELAY；MOVAH，1;判斷是否有鍵按下INT16HJZRDPORTA；若無，則繼續(xù)讀端口AMOVAH，4CH；否則返回DOSINT21HCODEENDSENDSTART,,例10.28255A工作于方式0，用8255A作為以查詢方式工作的打印機(jī)接口，如圖10.14所示。,圖10.148255A作為打印機(jī)接口,,工作原理為:當(dāng)主機(jī)開始打印輸出時(shí)，先測試打印機(jī)忙(BUSY)信號，如果打印機(jī)處于忙狀態(tài)，則BUSY信號為1；反之，則BUSY信號為0。當(dāng)檢測到BUSY信號為0時(shí)，則主機(jī)可通過8255A向打印機(jī)輸出一個(gè)字符。此時(shí)，還需輸出一個(gè)選通信號(負(fù)脈沖)給打印機(jī)的STB端，用此負(fù)脈沖作為字符送到打印機(jī)輸入緩沖器的打入脈沖。,,,用8255A的端口A作為打印輸出數(shù)據(jù)口，工作于方式0；端口B不用；端口C也工作于方式0，端口C的PC2作為BUSY信號輸入端，所以PC3～PC0應(yīng)設(shè)定為輸入方式；PC6作為選通信號輸出端，所以PC7～PC4應(yīng)設(shè)定為輸出方式。設(shè)打印字符存放在內(nèi)存2000H單元。8255A的端口地址為：端口A—D0H，端口B—D1H，端口C—D2H，控制口—D3H則初始化及打印控制子程序如下所示：,,BEGIN：MOVAL，81H；方式選擇控制字，使A、B、C三個(gè)端口工作于方式0，OUT0D3H，AL；端口A為輸出，PC7～PC4為輸出，PC3～PC0為輸入MOVAL，0DH;用“端口C按位置1/置0控制字”置PC6=1，使STB為高電平OUT0D3H，ALTESBY：INAL，0D2H；讀端口CTESTAL，04H；測試PC2(BUSY)JNZTESBY；如PC2=1(BUSY信號有效)打印機(jī)處于忙狀態(tài)，繼續(xù)查詢MOVAL，DS:［2000H］；PC2=0(BUSY信號無效)，取打印字符OUT0D0H，AL；由端口A輸出打印字符MOVAL，0CH；用“端口C按位置1/置0控制字”置PC6=0，使STB為低電平OUT0D3H，ALINCALOUT0D3H，AL;置PC6=1，再使STB為高電平，從而產(chǎn)生一個(gè)負(fù)選通脈沖信號RET,,,,第10章作業(yè),10.110.210.410.510.710.1110.1210.1310.14,P245習(xí)題10.13解：①程序流程框圖：②初始化及有關(guān)控制程序,圖10.16交通燈控制,8255APC0PA2PA1PA0PB2PB1PB0,,接系統(tǒng)總線,,,,,,,,KRYGRYG（開關(guān)）,,,,,主道燈,副道燈,