串并行通信和接口技术微型计算机技术.ppt
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1、第 6 章第第6 6章:章:6.4 6.4 并行通信和并行接口并行通信和并行接口 教学重点教学重点 并行通信与接口并行通信与接口 8255A的编程结构的编程结构 8255A的工作方式的工作方式 8255A的编程及应用的编程及应用第6章:并行通信与接口并行通信与接口并并行行通通信信就就是是把把一一个个字字符符的的各各位位同同时时用用几几根根线线进进行行传传输输。传传输输速速度度快快,信信息息率率高高。电电缆缆要要多多,随随着着传传输输距距离离的的增增加加,电电缆缆的的开开销销会会成成为为突突出出的的问问题题,所所以以,并并行行通通信信用用在在传传输输速速率率要要求求较较高高,而而传传输输距距离离
2、较较短短的场合的场合。Intel 8255A是是一一个个通通用用的的可可编编程程的的并并行行接接口口芯芯片片,它它有有三三个个并并行行I/O口口,又又可可通通过过编编程程设设置置多多种种工工作作方方式式,价价格格低低廉廉,使使用用方方便便,可可以以直直接接与与Intel系系列列的的芯芯片片连连接接使使用用,在中小系统中有着广泛的应用。在中小系统中有着广泛的应用。第6章:6.5 6.5 并行接口电路并行接口电路8255A8255A具有多种功能的可编程并行接口电路芯片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最基本的接口电路:三态缓冲器和锁存器与与CPU间间、与与外外
3、设设间间的的接接口口电电路路:状状态态寄寄存存器器和控制寄存器和控制寄存器还有端口的译码和控制电路、中断控制电路还有端口的译码和控制电路、中断控制电路共共24个外设引脚,分个外设引脚,分3个端口、个端口、2组控制组控制共三种输入输出工作方式共三种输入输出工作方式第6章:6.5.1 8255A的内部结构和引脚的内部结构和引脚数据数据总线总线缓冲器缓冲器内部控制线内部控制线内部数据线内部数据线D0D7A组组控制控制A组组端口端口AA组组端口端口C上部上部B组组控制控制B组组端口端口BB组组端口端口C下部下部读写读写控制控制逻辑逻辑PC0PC3PB0PB7PC4PC7PA0PA7RDWRA0A1CS
4、RESET1三个数据端口三个数据端口A,B,C 这这三三个个端端口口均均可可看看作作是是I/O口口,但但它它们们的结构和功能也稍有不同。的结构和功能也稍有不同。A口口:是是一一个个独独立立的的8位位I/O口口,它它的的内内部部有有对数据对数据输入输入/输出的锁存功能。输出的锁存功能。B口口:也也是是一一个个独独立立的的8位位I/O口口,仅仅对对输输出出数据的锁存功能数据的锁存功能。C口口:可可以以看看作作是是一一个个独独立立的的8位位I/O口口;也也可可以以看看作作是是两两个个独独立立的的4位位I/O口口。也也是是仅仅对对输出数据进行锁存输出数据进行锁存。2A组和组和B组的控制电路组的控制电路
5、这这是是两两组组根根据据CPU命命令令控控制制8255A工工作作方方式式的的电电路路,这这些些控控制制电电路路内内部部设设有有控控制制寄寄存存器器,可可以以根根据据CPU送送来来的的编编程程命命令令来来控控制制8255A的的工工作作方方式式,也也可可以以根根据据编编程程命命令令来来对对C口的指定位进行置口的指定位进行置/复位的操作。复位的操作。A组控制电路组控制电路用来控制用来控制A口及口及C口的高口的高4位;位;B组控制电路组控制电路用来控制用来控制B口及口及C口的低口的低4位。位。3数据总线缓冲器数据总线缓冲器8位的双向的三态缓冲器。位的双向的三态缓冲器。作作为为8255A与与系系统统总总
6、线线连连接接的的界界面面,输输入入/输输出出的的数数据据,CPU的的编编程程命命令令以以及及外外设设通通过过8255A传传送送的的工工作作状状态态等等信信息息,都都是是通过它来传输的。通过它来传输的。4读读/写控制逻辑写控制逻辑 读读/写写控控制制逻逻辑辑电电路路负负责责管管理理8255A的的数数据据传输过程。传输过程。它它接接收收片片选选信信号号及及系系统统读读信信号号、写写信信号号、复复位位信信号号RESET,还还有有来来自自系系统统地地址址总总线线的口地址选择信号的口地址选择信号A0和和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
7、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:习题与思考:6.5.2 6.5.2 8255A的引脚功能的引脚功能 引脚信号可以分为两组引脚信号可以分为两组:一组是一组是面向面向CPU的信号,的信号,一组是一组是面向外设面向外设的信号的信号 1面向面向CPU的引脚信号及功能的引脚信号及功能D0D7:8位,双向,三态数据线,用来与系统数据总线相连;位,双向,三态数据线,用来与系统数据总线相连;RESET:复复位位信信号号,高高电电平平有有效效,
8、输输入入,用用来来清清除除8255A的的内内部寄存器,并置部寄存器,并置A口,口,B口,口,C口均为输入方式;口均为输入方式;CS:片选,输入,用来决定芯片是否被选中;:片选,输入,用来决定芯片是否被选中;RD:读信号,输入,控制:读信号,输入,控制8255A将数据或状态信息送给将数据或状态信息送给CPU;WR:写信号,输入,控制:写信号,输入,控制CPU将数据或控制信息送到将数据或控制信息送到8255A;A1,A0:内内部部口口地地址址的的选选择择,输输入入。这这两两个个引引脚脚上上的的信信号号组组合合决决定定对对8255A内内部部的的哪哪一一个个口口或或寄寄存存器器进进行行操操作作。825
9、5A内内部部共共有有4个个端端口口:A口口,B口口,C口口和和控控制制口口,两两个个引引脚脚的的信信号号组组合合选中端口见下表。选中端口见下表。CS,RD,WR,A1,A0这这几几个个信信号号的的组组合合决决定定了了8255A的的所所有有具体操作,具体操作,表7-1 8255A的操作功能表CS RD WR A1 A0操操 作作数数 据据 传传 送送 方方 式式0 0 1 0 0读读 A A 口口A口数据口数据 数据数据总线总线0 0 1 0 1读读 B B 口口B口数据口数据 数据数据总线总线0 0 1 1 0读读 C C 口口C口数据口数据 数据数据总线总线0 1 0 0 0写写 A A 口
10、口数据数据总线总线数据数据 A口口0 1 0 0 1写写 B B 口口数据数据总线总线数据数据 B口口0 1 0 1 0写写 C C 口口数据数据总线总线数据数据 C口口0 1 0 1 1写控制口写控制口数据数据总线总线数据数据 控制口控制口2面向外设的引脚信号及功能面向外设的引脚信号及功能PA0PA7:A组组数数据据信信号号,用用来来连连接接外外设;设;PB0PB7:B组组数数据据信信号号,用用来来连连接接外外设;设;PC0PC7:C组组数数据据信信号号,用用来来连连接接外外设或者作为控制信号。设或者作为控制信号。第6章:6.5.3 8255A的工作方式的工作方式方式方式0:基本输入输出方式
11、基本输入输出方式适适用用于于无无条条件件传传送送和和查查询询方方式式的的接接口口电电路路,A、B、C三三个端口均可个端口均可。方式方式1:选通输入输出方式选通输入输出方式适适用用于于查查询询和和中中断断方方式式的的接接口口电电路路,A、B两两个个端端口口均均可。可。方式方式2:双向选通传送方式双向选通传送方式适用于与双向传送数据的外设,适用于与双向传送数据的外设,只有只有A端口才有。端口才有。适用于查询和中断方式的接口电路适用于查询和中断方式的接口电路8255A有三种工作方式三种工作方式,用户可以通过编程来设置 第6章:6.5.2 8255A的工作方式的工作方式1方式方式0 为为一一种种简简单
12、单的的输输入入/输输出出方方式式,没没有有规规定定固固定定的的应应答答联联络络信信号号,可可用用A,B,C三三个个口口的的任任一一位位充充当当查查询询信信号号,其其余余I/O口口仍仍可作为独立的端口和外设相连。可作为独立的端口和外设相连。方方式式0的的应应用用场场合合有有两两种种:一一种种是是同同步步传传送送;一种是;一种是查询传送查询传送。方式方式0的特点的特点任任何何一一个个端端口口可可作作为为输输入入口口,也也可可作作为为输输出口,各端口之间没有规定必然的关系。出口,各端口之间没有规定必然的关系。各各个个端端口口的的输输入入或或输输出出,可可以以有有16种种不不同同的组合,所以可以适用于
13、多种使用场合的组合,所以可以适用于多种使用场合第6章:方式方式0输入时序输入时序datadata输入端口输入端口D0D7RD CS,A1,A0请体会这里请体会这里8255A8255A的数据缓冲作用的数据缓冲作用第6章:方式方式0输出时序输出时序WRdatadata输出端口输出端口D0D7 CS,A1,A08255A8255A对对CPUCPU通过它输出给外设的数据进行锁存通过它输出给外设的数据进行锁存2方式方式1 方式方式1是一种选通是一种选通I/O方式,方式,A口口和和B口口仍仍作作为为两两个个独独立立的的8位位I/O数数据据通通道道,可可单单独独连连接接外外设设,通通过过编编程程分分别别设设
14、置置它们为输入或输出。它们为输入或输出。而而C口口则则要要有有6位位(分分成成两两个个3位位)分分别别作作为为A口口和和B口口的的应应答答联联络络线线,其其余余2位位仍仍可可工工作作在方式在方式0,可通过编程设置为输入或输出。,可通过编程设置为输入或输出。第6章:方式方式1输入引脚:输入引脚:A端口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PC4PC5PC3PA7PA0INTEAIBFAINTRASTBARDPC6、PC7I/O2第6章:方式方式1输入引脚:输入引脚:B端口端口PC2PC1PC0PB7PB0INTEB
15、IBFBINTRBSTBB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方式方式1 1需借用端口需借用端口C C用做联络信号用做联络信号同时还具有中断请求和屏蔽功能同时还具有中断请求和屏蔽功能RD第6章:方式方式1输入联络信号输入联络信号STB选通信号,低电平有效选通信号,低电平有效由由外外设设提提供供的的输输入入信信号号,当当其其有有效效时时,将将输输入入设备送来的数据锁存至设备送来的数据锁存至8255A的输入锁存器的输入锁存器IBF输入缓冲器满信号,高电平有效输入缓冲器满信号,高电平有效8255A输输出出的的联联络络信信号
16、号。当当其其有有效效时时,表表示示数数据已锁存在输入锁存器据已锁存在输入锁存器,作为作为STB的回答信号的回答信号 INTR中断请求信号,高电平有效中断请求信号,高电平有效8255A输输出出的的信信号号,可可用用于于向向CPU提提出出中中断断请请求,要求求,要求CPU读取外设数据读取外设数据INTR置置位位的的条条件件是是STB为为高高,且且IBF为为高高,INTE为高。为高。第6章:方式方式1输入时序输入时序dataINTRIBF data输入端口输入端口D0D7STBRDSTB*STB*和和IBFIBF是外设和是外设和8255A8255A间的一对应答联络信号,间的一对应答联络信号,为的是可
17、靠地输入数据为的是可靠地输入数据第6章:方式方式1 1中断控制中断控制8255A的中断由中断允许触发器的中断由中断允许触发器INTE控制控制置位允许中断,复位禁止中断置位允许中断,复位禁止中断对对INTE的的操操作作通通过过写写入入端端口口C的的对对应应位位实实现现,INTE触触发发器器对对应应端端口口C的的位位是是作作应应答答联联络络信信号号的的输输入入信信号号的的哪哪一一位位,只只要要对对那那一位置位一位置位/复位就可以控制复位就可以控制INTE触发器触发器选通输入方式下选通输入方式下端口端口A的的INTEA对应对应PC4置位来实现置位来实现端口端口B的的INTEB对应对应PC2置位来实现
18、置位来实现第6章:方式方式1 1输出引脚:输出引脚:A A端口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PC6PC7PC3PA7PA0INTEAOBFAINTRAACKA中断允许触发器WR第6章:方式方式1 1输出引脚:输出引脚:B B端口端口PC2PC1PC0PB7PB0INTEBOBFBINTRBACKB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再次输出数据中断允许触发器WR第6章:方式方式1 1输出联络信号输出联络信号OBF输出缓冲器满信号,低有效输出缓冲器满信号,
19、低有效8255A输输出出给给外外设设的的一一个个控控制制信信号号,当当其其有有效效时时,表表示示CPU已把数据输出给指定的端口,外设可以取走已把数据输出给指定的端口,外设可以取走ACK响应信号,低有效响应信号,低有效外设的响应信号,指示外设的响应信号,指示8255A的端口数据已由外设接受的端口数据已由外设接受INTR中断请求信号,高有效中断请求信号,高有效当当输输出出设设备备已已接接受受数数据据后后,8255A输输出出此此信信号号向向CPU提提出中断请求,要求出中断请求,要求CPU继续提供数据继续提供数据端口端口A A的的INTEINTEA A对应对应PCPC6 6端口端口B B的的INTEI
20、NTEB B对应对应PCPC2 2第6章:方式方式1 1输出时序输出时序 INTR datadata输出端口输出端口D0D7WROBFACK OBF*OBF*和和ACK*ACK*是外设和是外设和8255A8255A间的一对应答联络信号,间的一对应答联络信号,为的是可靠地输出数据为的是可靠地输出数据第6章:方式方式2 2双向方式双向方式方方式式2将将方方式式1的的选选通通输输入入输输出出功功能能组组合合成成一一个个双双向数据端口,可以发送数据和接收数据向数据端口,可以发送数据和接收数据只只有有端端口口A可可以以工工作作于于方方式式2,需需要要利利用用端端口口C的的5个信号线,其作用与方式个信号线
21、,其作用与方式1相同相同方式方式2的数据输入过程与方式的数据输入过程与方式1的输入方式一样的输入方式一样方方式式2的的数数据据输输出出过过程程与与方方式式1的的输输出出方方式式有有一一点点不不同同:数数据据输输出出时时8255A不不是是在在OBF有有效效时时向向外外设设输输出出数数据据,而而是是在在外外设设提提供供响响应应信信号号ACK时时才送出数据才送出数据第6章:方式方式2双向引脚双向引脚PC6PC7PC3PA7PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2用用PC6设置设置INTE1(输出)(输出)用用PC4设置设置INTE2(输入)(输入)输入和输出中
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