串行接口和8255并行接口.ppt

机电工程系第第9 9章章 并行接口与串行接口并行接口与串行接口9.1并行接口概述9.2可编程并行接口8255A9.3 串行通信的基本概念9.4 可编程串行接口8251A机电工程系9.19.1并行接口概述并行接口概述9.1.1 并行接口的特点9.1.2 并行接口的类型机电工程系9.1.1 9.1.1 并行接口的特点并行接口的特点v1 并行接口是在多根数据线上以数据字节或字为单位与I/O设备或被控对象传输数据。v2 并行接口适用于近距离数据传输。一次同时传送多位数据，传送速度快。v3在并行接口中，8位或16位是同时传输的。v4并行传送的信息不要求固定的格式，这与串行传送的信息有固定格式的要求不同。机电工程系9.1.2 9.1.2 并行接口的类型并行接口的类型v1.1.从并行接口数据传送的方向看，可分为两种从并行接口数据传送的方向看，可分为两种,一是单向传送（只作一是单向传送（只作为输入口或只作为输出口）为输入口或只作为输出口）,另一种是双向传送（既可作为输入口，另一种是双向传送（既可作为输入口，也可作为输出口）也可作为输出口）v2.2.从并行接口的电路结构看，并行接口可分为硬接线接口和可编程接从并行接口的电路结构看，并行接口可分为硬接线接口和可编程接口。口。v3.3.可编程接口可以用软件编程序的方法改变接口的工作方式及功能，可编程接口可以用软件编程序的方法改变接口的工作方式及功能，具有广泛的适应性和很高的灵活性。具有广泛的适应性和很高的灵活性。机电工程系9.29.2可编程并行接口可编程并行接口8255A8255Av9.2.1 8255A内部结构及引脚功能v9.2.2 8255A的编程v9.2.3 8255A的工作方式v9.2.4 8255A的应用举例机电工程系9.2.1 8255A9.2.1 8255A内部结构及引脚功能内部结构及引脚功能8255A内部结构8255A引脚功能机电工程系WRRESETPA7PA4PB7PB6PB5PB4D0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB3图图9-1 8255A的内部结构及外部引脚图的内部结构及外部引脚图RDA1A0PC7PC6PC5PC4PA3PA2PA1PA0CSA组组A口口（8位）位）B组组B口口（8位）位）A组组C口口(高高4位位)B组组C口口(低低4位位)数据数据A组组控制控制缓冲器缓冲器读读/写写控制控制逻辑逻辑B组组控制控制CSA1RDWRPC3PC0PA7PA0PC7PC4PB7PB0 总线总线A0D7D0RESET123456781718192091011121314151628272625242322213635343332313029403938378255AGNDPC3PC2PC1PC0PB0PB1PB2PA5PA68255A8255A内部结构内部结构机电工程系PC端口端口60H61H62H60H61H62H63H63H0000000100A001001011A100100111000111110111000011操操 作作读读A口数据口数据读读B口数据口数据读读C口数据口数据写写A口数据口数据写写B口数据口数据写写C口数据口数据写控制字寄存器写控制字寄存器总线悬浮（三态）总线悬浮（三态）总线悬浮总线悬浮控制口不能读控制口不能读表表9-1 8255A基本操作与端口地址基本操作与端口地址WRRDCS8255A8255A的引脚功能的引脚功能机电工程系9.2.2 8255A9.2.2 8255A的编程的编程1.方式控制字2.端口C置位/复位控制字机电工程系1.1.方式控制字方式控制字v例9-1 要把A口指定为方式1，输入，C口上半部定为输出；B口指定为方式0，输出，C口下半部指定为输入，则工作方式命令代码是10110001B或B1H。设8255A控制字寄存器端口地址为303H。v初始化的程序段为：MOV DX,303H ；8255A命令口地址MOV AL,0B1H ；初始化命令OUT DX,AL ；送到命令口1 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 方式00 1 方式11 方式2C口下半部1 输入0 输出B口选择1 输入0 输出B组方式0 方式01 方式1C口上半部1 输入0 输出特征位A组方式A口选择1 输入0 输出图9-2 8255A方式控制字格式机电工程系2.2.端口端口C C置位置位/复位控制字复位控制字v例9-2 若要把C口的PC2引脚置成高电平输出，则命令字应该为00000101B或05H。v程序段为 MOV DX，303H ；8255A命令口地址 MOV AL，05H ；使PC21的控制字 OUT DX，AL ；送到命令口特征位图9-3 端口C置位/复位控制字格式位控0 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 置位（高电平）0 复位（低电平）无关位 可设为 0 0 0 C口的位选择D3 D2 D1 选择0 0 0 PC00 0 1 PC10 1 0 PC20 1 1 PC31 0 0 PC41 0 1 PC51 1 0 PC61 1 1 PC7机电工程系9.2.3 8255A9.2.3 8255A的工作方式的工作方式方式0方式1方式2 机电工程系1 1工作方式工作方式0 0v方式0又称为基本输入/输出方式。v（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。v（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锁存能力。v（3）在方式0下，C口有按位进行置位和复位的能力。机电工程系2 2工作方式工作方式1 1v一种选通的输入/输出工作方式。v（1）三个端口分为两组，即A组和B组。v（2）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。v（3）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。v（4）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。机电工程系（1 1）方式）方式1 1下下A A口、口、B B口均为输出方式口均为输出方式1 1输出输出方式方式1输出接口输出接口A方式方式1输出接口输出接口BI/O 8259&PB7PB0PA7PA02 PC6 PC7 PC3 PC4,5PC1PC2PC0图图9-4 方式方式1下下A、B口为输出的选通信号定义口为输出的选通信号定义WRWRINTRA INTRB INTEAINTEBOBFAACKA OBFB ACKB机电工程系（2 2）方式）方式1 1下下A A口、口、B B口均为输入口均为输入方式方式1输入接口输入接口A方式方式1输入接口输入接口B I/O&PB7PB0PA7PA02PC5PC4PC3PC6、7 PC2 PC1 PC0图图9-5 方式方式1下下A、B口均为输入时的信号定义口均为输入时的信号定义 RD RD INTRA INTRB INTEA INTEB STBA STBB88机电工程系3 3工作方式工作方式2 2v（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。v（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。v（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。I/O1 WR RD&PC7 PC6 PC3 PC4 PC5 PC203 8 INTE1 INTE2 IBFA INTRA图图9-6 方式方式2下的信号定义下的信号定义 OBFA ACKA STBAPA7PA0机电工程系9.2.4 8255A9.2.4 8255A的应用举例的应用举例例9-3例9-4机电工程系例例9-39-3v应用应用8255A8255A方式方式0 0连接打印机连接打印机；初始化8255A，使A口处于方式0、输出，C口高4位输入、低4位输出 MOV AL，10001000B OUT 63H，AL MOV AL，00000011B OUT 63H，AL WAIT：IN AL，62H AND AL，00100000B JNZ WAIT MOV AL，CL OUT 60H，AL MOV AL，00000010B OUT 63H，AL CALL DELAY MOV AL，00000011B OUT 63H，AL 8255A 打印机打印机 PA7PA0PC1PC5 DATA0 DATA7 STROBE BUSY图图9-7 方式方式0的打印机接口的打印机接口机电工程系例例9-49-4v应用应用8255A8255A工作在方式工作在方式0 0和方式和方式1 1进行双机并行通信。进行双机并行通信。v；发送方的发送程序 MOV AL，10100000B OUT 63H，AL MOV AL，0DH OUT 63H，ALTEST1:IN AL，DX AND AL，40H JNZ TEST1 MOV AL，CL OUT 60H，ALv；接收方的接收程序 MOV AL，10011000B OUT 63H，AL MOV AL，01H OUT 63H，ALRECEIVE：IN AL，62H TEST AL，10H JNZ RECEIVE IN AL，60H MOV CL，AL MOV AL，00H OUT 63H，AL CALL DELAY INC AL OUT 63H，AL PA07PA07 PC7PC7PC0 PC6PC46PC13PB07 PC05 PB07 PC38255A8255A 0方式方式 1方式方式乙（接收）乙（接收）CPU 甲（发送）甲（发送）CPU未未用用OBFACK图图9-8 两种方式的并行传送接口电路框图两种方式的并行传送接口电路框图机电工程系9.3 9.3 串行通信的基本概念串行通信的基本概念9.3.1 串行数据传送方式9.3.2 波特率和发送/接收时钟9.3.3 串行通信的基本方式9.3.4 信号调制与解调9.3.5 串行接口的任务机电工程系9.3.1 9.3.1 串行数据传送方式串行数据传送方式1 1全双工全双工2 2半双工半双工 机电工程系 1 1全双工全双工v当当数数据据的的发发送送和和接接收收分分流流，分分别别由由两两根根不不同同的的传传输输线线传传送送时时，通通信信双双方方都都能能在在同同一一时时刻刻进进行行发发送送和和接接收收操操作作，这这样样的的传传送送方方式式就就是是全全双双工工（Full Full DuplexDuplex）制。）制。发送器发送器 发送器发送器 接收器接收器 接收器接收器 B站站 A站站图图9-9 全双工方式示意图全双工方式示意图机电工程系2 2半双工半双工v若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工（但通信双方不能同时收发数据，这样的传送方式就是半双工（Half DuplexHalf Duplex）制。制。A站站 B站站 发送器发送器 发送器发送器 接收器接收器 接收器接收器图图9-10 半双工方式示意图半双工方式示意图机电工程系9.3.2 9.3.2 波特率和发送波特率和发送/接收时钟接收时钟1 1波特率波特率2 2发送发送/接收时钟接收时钟 机电工程系v并行通信中，传输速度以每秒传输的字节（B/s）表示。在串行通信中，传输速率用波特率来表示。v所谓波特率，是指单位时间内传送二进制数据的位数，单位为位/秒（b/s）。v每秒钟所传输的字符数（字符速率）和波特率是两种概念 1 1波特率波特率机电工程系2 2发送发送/接收时钟接收时钟发送端使用的用于决定数据位宽度的时钟称为发送时钟。接收端使用的用于测定每一位输入数据位宽度的时钟称为接收时钟。接收/发送时钟频率n波特率（n1，16，32，64）机电工程系9.3.3 9.3.3 串行通信的基本方式串行通信的基本方式1 1异步通信异步通信2 2同步通信同步通信 机电工程系1 1异步通信异步通信 0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 1 1 1 0 0/1 起起 始始 位位奇偶奇偶校验校验位位 （可有可无）（可有可无）58位数据位（先送最低位）位数据位（先送最低位）LSBMSB 空空 闲闲 位位停止位停止位（1，11/2 或或2位）位）第第n个字符（个字符（812位）位）第第n1 个字符个字符图图9-11 异步串行通信格式异步串行通信格式机电工程系2 2同步通信同步通信v同步通信的特点是不仅字符内部保持“同步”，而且字符与字符之间也是同步的。v在这种通信方式下，收/发双方必须建立准确的位定时信号，也就是收/发时钟的频率必须严格地一致。v同步通信在数据格式上也与异步通信不同，每个字符不增加任何附加位，而是连续发送。机电工程系9.3.4 9.3.4 信号调制与解调信号调制与解调vMODEM与计算机连接的方式分成内接式和外接式。vMODEM的调制方式有3种：振幅调制（ASK）：以两种振幅的大小来区别数字信号“0”与“1”；频率调制（FSK）：利用两个固定的频率来分别代表数字信号“0”与“1”；相位调制（PSK）：利用相位的差异来区别信号，当相位差180时代表位值的变化。机电工程系9.3.5 9.3.5 串行接口的任务串行接口的任务v 1 1进行串并转换进行串并转换v 2 2实现串行数据格式化实现串行数据格式化 v 3 3可靠性检验可靠性检验 v 4 4实施接口与通信设备之间的联络控制实施接口与通信设备之间的联络控制 机电工程系9.4 9.4 可编程串行接口可编程串行接口8251A8251Av9.4.1 8251A的基本性能v9.4.2 8251A内部结构及引脚功能v9.4.3 8251A的控制字和状态字v9.4.4 8251A的初始化编程v9.4.5 8251A应用举例机电工程系9.4.1 8251A9.4.1 8251A的基本性能的基本性能v1通过初始化编程，可以工作在同步通信或异步通信方式。v2同步方式时，可设定为内同步或外同步两种做法，同步字符允许采用单同步字符和双同步字符，由用户选定。v3异步方式时，数据位仍可在58位范围内选用，用1位作为奇偶校验位或不设置奇偶位。v48251A具有奇偶校验、帧校验和溢出校验三种字符数据的校验方式，校验位的插入、检查和出错标志的建立均由芯片自动完成。v58251A能与MODEM直接相连，接收和发送的数据均可存放在各自的缓冲器中，以便实现全双工通信。机电工程系9.4.2 8251A9.4.2 8251A内部结构及引脚功能内部结构及引脚功能v8251A内部结构v8251A引脚功能机电工程系1 18251A8251A内部结构内部结构 RESET状态状态缓冲器缓冲器发送数据发送数据/命令命令缓冲器缓冲器接收数据接收数据缓冲器缓冲器外部数据总线外部数据总线内部数据总线内部数据总线读读/写写控制控制逻辑逻辑调制调制控制控制发送器发送器（PS）发送发送（控制）（控制）接收接收（控制）（控制）接收器接收器（SP）CLK C/D RD CS WR TxD TxRDY TxE TxC DTR DSR RTS CTS RxC RxC RxRDY SYN DET00001CSC/DRDWR010100111100功能CPU从8251A读数据CPU从8251A读状态CPU写数据到8251ACPU写命令到8251AUSART总线浮空（无操作）表9-2 8251A读/写操作机电工程系2 28251A8251A的引脚功能的引脚功能56789101112123428272625242322212019181714131615 C/D RD WRCS TxCD4D7D6D5GNDRxDD3D2RxRDYD1D0Vcc(+5V)RxC DTR RTS DSRCTS RESETCLKTxDTxESYN DETTxRDY8251A机电工程系9.4.3 8251A9.4.3 8251A的控制字和状态字的控制字和状态字1 1方式控制字方式控制字2.2.操作控制字操作控制字3 3状态字状态字 机电工程系1 1方式控制字方式控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 S2 S1 EP PEN L2 L 1 B2 B1同步方式及同步方式及同步字符同步字符个数个数0：内同步：内同步1：外同步：外同步0：2个同个同步字符步字符1：1个同个同步字符步字符停止位位数停止位位数00：不确定：不确定01：1位位10：1.5位位11：2位位字符长度字符长度00：5位位01：6位位10：7位位11：8位位奇偶校验奇偶校验0：无校验：无校验01：奇校验：奇校验11：偶校验：偶校验工工作作方方式式及及波波特率因子特率因子00：同步方式：同步方式01：异步：异步110：异步：异步1611：异步：异步64Y（同步）（同步）N（异步）（异步）D1D0=00?图图9-13 8251A方式控制字格式方式控制字格式机电工程系2.2.操作控制字操作控制字发送允许发送允许1，允许发送，允许发送0，屏蔽发送，屏蔽发送 数据终端准备好数据终端准备好 1。迫使。迫使DTR低电平低电平 0，正常工作，正常工作接收允许接收允许1，允许接收，允许接收0，屏蔽接收，屏蔽接收 发中止字符发中止字符 1。迫使。迫使TxD为低电平为低电平 0，正常工作，正常工作D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EH IR RTS ER SBRK RxE DTR TxEN搜索同步字符搜索同步字符1，启动搜索同步字符，启动搜索同步字符0，不搜索同步字符，不搜索同步字符 内部复位内部复位 1。内部软复位以便。内部软复位以便 重置方式控制字重置方式控制字 0，正常工作，正常工作请求发送请求发送1使使 RST低电平低电平0，正常工作，正常工作清除错误标志清除错误标志1使状态寄存器中的使状态寄存器中的 PE、OE、FE清零清零0，正常工作，正常工作图图9-14 操作控制字格式操作控制字格式机电工程系3 3状态字状态字图图9-15 状态字格式状态字格式D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DSR SYNDET FE OE PE TxE RxRDY TxRDY数数传传机机就就绪绪 同同步步检检出出格格式式错错溢溢出出错错 奇奇偶偶错错 发发送送器器空空 接接收收准准备备好好 发发送送准准备备好好机电工程系例例9-59-5，例例9-69-6 v例9-5 串行通信时，在发送程序中，需查状态字的D0位是否置1，即查TxRDY1？其程序段为：L：MOV DX，309H IN AL，DX AND AL，01H JZ Lv例9-6 串行通信时，在接收程序中，需查状态字的D1位是否置1，即查RxRDY1？其程序段为：L1：MOV DX，309H IN AL，DX AND AL，02H JZ L1机电工程系9.4.4 8251A9.4.4 8251A的初始化编程的初始化编程例9-7例9-8例9-9 RESET 写方式控制字写方式控制字 异步方式？异步方式？输入第一个同步字符输入第一个同步字符 单同步？单同步？输入第二个同步字符输入第二个同步字符 写操作命令字写操作命令字 RESET？串行传送数据串行传送数据 完成？完成？N N NNY Y Y Y机电工程系例例9-79-7v编写一段通过8251A采用查询方式接收数据的程序。将8251A定义为异步传送方式，波特率因子为64，采用偶校验，1位停止位，7位数据位。v设8251A数据口地址为04A0H，控制口地址为04A2H。MOV DX，04A2H MOV AL，7BH ；写方式控制字 OUT DX，AL MOV AL，14H ；写操作控制字 OUT DX，AL WAIT：IN AL，DX ；读入状态字 AND AL，02H JZ WAIT ；检查RxRDY是否为1 MOV DX，04A0H IN AL，DX ；输入数据机电工程系例例9-89-8v编写使8251A发送数据的程序。将8251A定义为异步传送方式，波特率因子为64。采用偶校验，1位停止位，7位数据位。8251A与外设有握手信号，采用查询方式发送数据。v设8251A数据口地址为04A0H，控制口地址为04A2H。MOV DX，04A2H MOV AL，7BH ；写方式控制字 OUT DX，AL MOV AL，31H ；写操作控制字 OUT DX，WAIT：IN AL，DX ；读入状态字 AND AL，01H ；检查TxRDY是否为1 JZ WAIT MOV DX，04A0H MOV AL，36H ；输出的数据送AL OUT DX,，AL 机电工程系例例9-99-9v编写接收数据的初始化程序。要求8251A采用同步传送方式，2个同步字符，内同步，偶校验，7位数据位和同步字符为16H。v设8251A数据口地址为04A0H，控制口地址为04A2H。MOV DX，04A2H ；控制口地址送DX MOV AL，38H ；写方式控制字 MOV DX，AL MOV AL，16H ；同步字符送AL OUT DX，AL OUT DX，AL ；输入两个同步字符 MOV AL，96H ；写操作控制字 OUT DX，AL 机电工程系9.4.5 8251A9.4.5 8251A应用举例应用举例v例9-10 以两台微机之间进行双机串行通信的硬件连接和软件编程来说明8251A的实际应用。在A、B两台微机之间进行串行通信，A机发送，B机接收。要求把A机上开发的应用程序（其长度为2DH）传送到B机中去。采用异步方式，字符长度为8位，2个停止位，波特率因子为64，无校验，波特率为4800。CPU与8251A之间采用查询方式交换数据。端口地址分配是:命令/状态口为309H，数据口为308H。机电工程系1 1分析分析v由于是近距离传输，可以不用MODEM而直接互连。v同时采用查询方式，故收/发程序中只需检查发/收准备好的状态位是否置位，在准备好时就发送或接收一个字节。机电工程系2 2设计设计v（1 1）硬件连接）硬件连接v（2 2）软件编程）软件编程乙机乙机CPU甲机甲机CPU8251A8251A TxD TxD RxD RxD SG SGEIA/TTL变换变换EIA/TTL变换变换波特率波特率发生器发生器波特率波特率发生器发生器图图9-17 双机串行通信接口双机串行通信接口 TxC TxC RxC RxC机电工程系 发送部分发送部分vCSEG SEGMENTv ASSUME CS：CSEG，DS：DSEGvTRA PROC FARvSTART：MOV DX，309H ；控制口v MOV AL，00H ；空操作v OUT DX，ALv MOV AL，40H ；内部复位v OUT DX，AL v NOP v MOV AL，0CFH ；方式控制字v OUT DX，ALv MOV AL，37H ；操作控制字v OUT DX，ALv MOV CX，2DH ；传送字节数v MOV SI，300H ；发送区首址v L1：MOV DX，309H ；状态口v IN AL，DX ；查状态位D0v AND AL，01Hv JZ L1 ；发送未准备好，则等待 v MOV DX，308H ；数据口v MOV AL，SI v OUT DX，AL v INC SI ；内存地址加1v DEC CX ；字节数减1v JNZ L1 ；未发送完，继续v MOV AX，4C00H ；已送完，回DOS v INT 21HvTRA ENDPvCSEG ENDSvEND START机电工程系 接收程序接收程序vSCEG SEGMENTv ASSUME CS：REC，DS：SCEGvREC PROC FARvBEGIN：MOV DX，309H ；控制口v MOV AL，00H ；空操作v OUT DX，ALv MOV AL，50H ；内部复位v OUT DX，ALv NOPv MOV AL，0CFH ；方式控制字v OUT DX，ALv MOV AL，14H ；操作控制字v OUT DX，ALv MOV CX，2DH ；传送字节数v MOV DI，400H ；接收区首址 L2：MOV DX，309 ；状态口 IN AL，DX TEST AL，38H ；查错误 JNZ ERR ；有错，则转出错处理 AND AL，02H ；查状态位 JZ L2 ；接收未准备好，则等待 MOV DX,，308H；数据口 IN AL，DX ；接收准备好 MOV DI，AL ；并存入接收区 INC DI ；修改内存 LOOP L2 ；未接收完，继续 JMP STOPERR：(略)STOP MOV AX，4C00H ；已接收完 INT 21H ；返回DOSREC ENDPCSEG ENDSEND BEGIN