《并行接口》PPT课件.ppt
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1、第第7章章 并行接口并行接口7.1 并行接口的特点并行接口的特点 并行接口是指接口电路与并行接口是指接口电路与并行接口是指接口电路与并行接口是指接口电路与I/OI/O设备之间采用多根数据线并行传输数据。相设备之间采用多根数据线并行传输数据。相设备之间采用多根数据线并行传输数据。相设备之间采用多根数据线并行传输数据。相对于串行接口一根线传输数据来说,并行接口有如下基本特点。对于串行接口一根线传输数据来说,并行接口有如下基本特点。对于串行接口一根线传输数据来说,并行接口有如下基本特点。对于串行接口一根线传输数据来说,并行接口有如下基本特点。在接口与在接口与在接口与在接口与I/OI/O设备之间的多根
2、数据线上传输字节、字或双字宽度数据,设备之间的多根数据线上传输字节、字或双字宽度数据,设备之间的多根数据线上传输字节、字或双字宽度数据,设备之间的多根数据线上传输字节、字或双字宽度数据,传输速率较快。传输速率较快。传输速率较快。传输速率较快。除数据线外,还有握手联络信号线实现异步互锁协议,提高数据传输除数据线外,还有握手联络信号线实现异步互锁协议,提高数据传输除数据线外,还有握手联络信号线实现异步互锁协议,提高数据传输除数据线外,还有握手联络信号线实现异步互锁协议,提高数据传输的可靠性。的可靠性。的可靠性。的可靠性。所传输的并行数据的格式、传输速率和工作时序,均由被连接或控制所传输的并行数据的
3、格式、传输速率和工作时序,均由被连接或控制所传输的并行数据的格式、传输速率和工作时序,均由被连接或控制所传输的并行数据的格式、传输速率和工作时序,均由被连接或控制的的的的I/OI/O设备操作的要求决定,没有固定的规定。设备操作的要求决定,没有固定的规定。设备操作的要求决定,没有固定的规定。设备操作的要求决定,没有固定的规定。在并行数据传输过程中,一般不作差错检验和传输速率控制。在并行数据传输过程中,一般不作差错检验和传输速率控制。在并行数据传输过程中,一般不作差错检验和传输速率控制。在并行数据传输过程中,一般不作差错检验和传输速率控制。并行接口用于近距离传输。并行接口用于近距离传输。并行接口用
4、于近距离传输。并行接口用于近距离传输。从上述特点可以得知,并行接口是一种多线连接、使用自由、应用广泛、从上述特点可以得知,并行接口是一种多线连接、使用自由、应用广泛、从上述特点可以得知,并行接口是一种多线连接、使用自由、应用广泛、从上述特点可以得知,并行接口是一种多线连接、使用自由、应用广泛、适于近距离传输的接口。适于近距离传输的接口。适于近距离传输的接口。适于近距离传输的接口。7.2 组成并行接口电路的元器件组成并行接口电路的元器件 并行接口电路的形式可有多种选择,可采用一般的并行接口电路的形式可有多种选择,可采用一般的并行接口电路的形式可有多种选择,可采用一般的并行接口电路的形式可有多种选
5、择,可采用一般的ICIC电路、可编程的并行接口芯片及电路、可编程的并行接口芯片及电路、可编程的并行接口芯片及电路、可编程的并行接口芯片及可编程的逻辑阵列器件。可编程的逻辑阵列器件。可编程的逻辑阵列器件。可编程的逻辑阵列器件。1 1一般的一般的一般的一般的ICIC芯片芯片芯片芯片 三态缓冲器三态缓冲器三态缓冲器三态缓冲器74LS24474LS244、锁存器、锁存器、锁存器、锁存器74ALS37374ALS373,这类并行接口可用于对一些简单的,这类并行接口可用于对一些简单的,这类并行接口可用于对一些简单的,这类并行接口可用于对一些简单的I/OI/O设设设设备进行控制。备进行控制。备进行控制。备进
6、行控制。2 2可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片 可编程并行接口芯片(如可编程并行接口芯片(如可编程并行接口芯片(如可编程并行接口芯片(如82C55A82C55A)功能强、可靠性高、通用性好,并且使用灵活方便,)功能强、可靠性高、通用性好,并且使用灵活方便,)功能强、可靠性高、通用性好,并且使用灵活方便,)功能强、可靠性高、通用性好,并且使用灵活方便,因此成为并行接口设计的首选芯片。本章将重点讨论基于可编程并行接口芯片的并行因此成为并行接口设计的首选芯片。本章将重点讨论基于可编程并行接口芯片的并行因此成为并行接口设计的首选芯片。本章将重点讨论基于可编程并行
7、接口芯片的并行因此成为并行接口设计的首选芯片。本章将重点讨论基于可编程并行接口芯片的并行接口。接口。接口。接口。3 3CPLD/FPGACPLD/FPGA器件器件器件器件 采用采用采用采用CPLD/FPGACPLD/FPGA器件,可以实现复杂的接口功能,并且可以将接口中的辅助电路,如器件,可以实现复杂的接口功能,并且可以将接口中的辅助电路,如器件,可以实现复杂的接口功能,并且可以将接口中的辅助电路,如器件,可以实现复杂的接口功能,并且可以将接口中的辅助电路,如I/OI/O端口地址译码电路都包含进去,这是今后接口设计的发展趋势。端口地址译码电路都包含进去,这是今后接口设计的发展趋势。端口地址译码
8、电路都包含进去,这是今后接口设计的发展趋势。端口地址译码电路都包含进去,这是今后接口设计的发展趋势。CPLDCPLD和和和和FPGAFPGA是大规模或超大规模可编程逻辑阵列芯片,采用这种方案设计接口电路是大规模或超大规模可编程逻辑阵列芯片,采用这种方案设计接口电路是大规模或超大规模可编程逻辑阵列芯片,采用这种方案设计接口电路是大规模或超大规模可编程逻辑阵列芯片,采用这种方案设计接口电路时,需要使用硬件描述语言(如时,需要使用硬件描述语言(如时,需要使用硬件描述语言(如时,需要使用硬件描述语言(如Verilog HDLVerilog HDL)和专门的开发工具,显然所涉及的知)和专门的开发工具,显
9、然所涉及的知)和专门的开发工具,显然所涉及的知)和专门的开发工具,显然所涉及的知识面更广,因而难度稍有增加。识面更广,因而难度稍有增加。识面更广,因而难度稍有增加。识面更广,因而难度稍有增加。7.3 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82C55A82C55A可编程外围接口可编程外围接口(Programmable Peripheral Interface)是一个通用型、功能强且成本)是一个通用型、功能强且成本低的接口芯片。低的接口芯片。82C55A可把任意一个可把任意一个TTL兼容的兼容的I/O设备设备与微处理器相连接(通过总线)。与微处理器相连接(通过总线)。7.3.1 82C55A的外部特
10、性和的外部特性和内部寄存器内部寄存器182C55A外部特性外部特性 82C55A82C55A是一个单是一个单是一个单是一个单+5V+5V电源供电、电源供电、电源供电、电源供电、4040个引脚的双列直插式组件,其外部引脚如图所示。个引脚的双列直插式组件,其外部引脚如图所示。个引脚的双列直插式组件,其外部引脚如图所示。个引脚的双列直插式组件,其外部引脚如图所示。其引脚也分为面向系统总线和面向其引脚也分为面向系统总线和面向其引脚也分为面向系统总线和面向其引脚也分为面向系统总线和面向I/OI/O设备信号线两部分。设备信号线两部分。设备信号线两部分。设备信号线两部分。(1 1)面向系统总线的信号线)面向
11、系统总线的信号线)面向系统总线的信号线)面向系统总线的信号线(2 2)面向)面向)面向)面向I/OI/O设备的信号线设备的信号线设备的信号线设备的信号线(3 3)C C端口的使用特点端口的使用特点端口的使用特点端口的使用特点 C C端口的使用比较特殊,它除做数据端口外,还可做状态端口、专用联络线和作按位控端口的使用比较特殊,它除做数据端口外,还可做状态端口、专用联络线和作按位控端口的使用比较特殊,它除做数据端口外,还可做状态端口、专用联络线和作按位控端口的使用比较特殊,它除做数据端口外,还可做状态端口、专用联络线和作按位控制用。具体用途如下。制用。具体用途如下。制用。具体用途如下。制用。具体用
12、途如下。做数据端口。做数据端口。做数据端口。做数据端口。做状态端口。做状态端口。做状态端口。做状态端口。做专用(固定)联络信号线。做专用(固定)联络信号线。做专用(固定)联络信号线。做专用(固定)联络信号线。做按位控制用。(做按位控制用。(做按位控制用。(做按位控制用。(C C端口是做按位控制用)端口是做按位控制用)端口是做按位控制用)端口是做按位控制用)282C55A内部寄存器内部寄存器 82C55A82C55A内部包含内部包含内部包含内部包含4 4个部分:个部分:个部分:个部分:数据总线缓冲器;数据总线缓冲器;数据总线缓冲器;数据总线缓冲器;读读读读/写控制逻辑;写控制逻辑;写控制逻辑;写
13、控制逻辑;输入输入输入输入/输出端口输出端口输出端口输出端口PAPA、PBPB、PCPC;A A组和组和组和组和B B组控制电路,其内部结构如图组控制电路,其内部结构如图组控制电路,其内部结构如图组控制电路,其内部结构如图7.27.2所示。所示。所示。所示。“读读读读/写控制逻辑写控制逻辑写控制逻辑写控制逻辑”中设置有命令寄存器,接收中设置有命令寄存器,接收中设置有命令寄存器,接收中设置有命令寄存器,接收CPUCPU发来的命令字。发来的命令字。发来的命令字。发来的命令字。3 3个个个个8 8位输入位输入位输入位输入/输出端口输出端口输出端口输出端口(Port)(Port),提供给用户连接,提供
14、给用户连接,提供给用户连接,提供给用户连接I/OI/O设备使用。每个端口设备使用。每个端口设备使用。每个端口设备使用。每个端口包含一个数据输入寄存器和一个数据输出寄存器。输入时端口有三态缓包含一个数据输入寄存器和一个数据输出寄存器。输入时端口有三态缓包含一个数据输入寄存器和一个数据输出寄存器。输入时端口有三态缓包含一个数据输入寄存器和一个数据输出寄存器。输入时端口有三态缓冲器的功能,输出时端口有数据锁存器功能。冲器的功能,输出时端口有数据锁存器功能。冲器的功能,输出时端口有数据锁存器功能。冲器的功能,输出时端口有数据锁存器功能。A A组和组和组和组和B B组两个控制电路的作用是组两个控制电路的
15、作用是组两个控制电路的作用是组两个控制电路的作用是A A组控制组控制组控制组控制A A端口和端口和端口和端口和C C端口的上半部端口的上半部端口的上半部端口的上半部(PC7(PC7PC4)PC4)的工作方式和输入的工作方式和输入的工作方式和输入的工作方式和输入/输出,输出,输出,输出,B B组控制组控制组控制组控制B B端口和端口和端口和端口和C C端口的下半部端口的下半部端口的下半部端口的下半部(PC3(PC3PC0)PC0)的工作方式和输入的工作方式和输入的工作方式和输入的工作方式和输入/输出。输出。输出。输出。3.82C55A的端口地址的端口地址82C55A82C55A的应用分两种情况:
16、一是系统配置的并行的应用分两种情况:一是系统配置的并行的应用分两种情况:一是系统配置的并行的应用分两种情况:一是系统配置的并行接口,二是用户扩展的并行接口。接口,二是用户扩展的并行接口。接口,二是用户扩展的并行接口。接口,二是用户扩展的并行接口。系统配置的系统配置的系统配置的系统配置的82C55A82C55A端口地址由系统分配,见表端口地址由系统分配,见表端口地址由系统分配,见表端口地址由系统分配,见表3.13.1,其中,其中,其中,其中,3 3个数据端口分别是个数据端口分别是个数据端口分别是个数据端口分别是PAPA口为口为口为口为60H60H,PBPB口为口为口为口为61H61H,PCPC口
17、为口为口为口为62H62H。命令与状态口为。命令与状态口为。命令与状态口为。命令与状态口为63H63H。用户扩展的用户扩展的用户扩展的用户扩展的82C55A82C55A端口地址由用户选定,见表端口地址由用户选定,见表端口地址由用户选定,见表端口地址由用户选定,见表3.33.3,其中,其中,其中,其中,PAPA口为口为口为口为300H300H,PBPB口为口为口为口为301H,PC301H,PC口为口为口为口为302H302H,命令与状态口为,命令与状态口为,命令与状态口为,命令与状态口为303H303H。7.3.2 82C55A的工作方式的工作方式接口芯片接口芯片82C55A总的来说是并行接口
18、,可总的来说是并行接口,可设置设置3种工作方式,从而扩展了种工作方式,从而扩展了82C55A的的使用功能。使用功能。82C55A的的3种工作方式,由于其功能不同、种工作方式,由于其功能不同、工作时序及状态字不一样。工作时序及状态字不一样。10方式方式基本输入基本输入/输出方式输出方式0 0方式的特点:把端口置成输入或输出;不要求固方式的特点:把端口置成输入或输出;不要求固方式的特点:把端口置成输入或输出;不要求固方式的特点:把端口置成输入或输出;不要求固定的联络(应答)信号,无固定的工作时序和固定的联络(应答)信号,无固定的工作时序和固定的联络(应答)信号,无固定的工作时序和固定的联络(应答)
19、信号,无固定的工作时序和固定的工作状态字;适用于无条件或查询方式与定的工作状态字;适用于无条件或查询方式与定的工作状态字;适用于无条件或查询方式与定的工作状态字;适用于无条件或查询方式与CPUCPU交换数据,不能采用中断方式交换数据。因交换数据,不能采用中断方式交换数据。因交换数据,不能采用中断方式交换数据。因交换数据,不能采用中断方式交换数据。因此,此,此,此,0 0方式使用起来不受什么限制。方式使用起来不受什么限制。方式使用起来不受什么限制。方式使用起来不受什么限制。0 0方式的功能:方式的功能:方式的功能:方式的功能:A A端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(
20、8 8位并行);位并行);位并行);位并行);B B端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(8 8位并行);位并行);位并行);位并行);C C端口做数据端口端口做数据端口端口做数据端口端口做数据端口(4 4位并行,分高位并行,分高位并行,分高位并行,分高4 4位和低位和低位和低位和低4 4位),或做位控,按位),或做位控,按位),或做位控,按位),或做位控,按位输出逻辑位输出逻辑位输出逻辑位输出逻辑1 1或逻辑或逻辑或逻辑或逻辑0 0。21方式方式选通输入选通输入/输出方式输出方式 1 1方式的特点:方式的特点:方式的特点:方式的特点:82C55A82C55A一次初始
21、化只能把某个并行端口置成输入或一次初始化只能把某个并行端口置成输入或一次初始化只能把某个并行端口置成输入或一次初始化只能把某个并行端口置成输入或输出;要求专用的联络(应答)信号,有固定的工作时序和专用的工输出;要求专用的联络(应答)信号,有固定的工作时序和专用的工输出;要求专用的联络(应答)信号,有固定的工作时序和专用的工输出;要求专用的联络(应答)信号,有固定的工作时序和专用的工作状态字。作状态字。作状态字。作状态字。适用于查询或中断方式与适用于查询或中断方式与适用于查询或中断方式与适用于查询或中断方式与CPUCPU交换数据,不能用于无条件方式交换数交换数据,不能用于无条件方式交换数交换数据
22、,不能用于无条件方式交换数交换数据,不能用于无条件方式交换数据。据。据。据。1 1方式的功能:方式的功能:方式的功能:方式的功能:A A端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(8 8位并行);位并行);位并行);位并行);B B端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(8 8位并行);位并行);位并行);位并行);C C端口可有端口可有端口可有端口可有4 4种功能种功能种功能种功能 :做做做做A A端口和端口和端口和端口和B B端口的专用联络信号线;端口的专用联络信号线;端口的专用联络信号线;端口的专用联络信号线;做数据端口,未分配做专用联络信号的
23、引脚可做数据线用;做数据端口,未分配做专用联络信号的引脚可做数据线用;做数据端口,未分配做专用联络信号的引脚可做数据线用;做数据端口,未分配做专用联络信号的引脚可做数据线用;做状态端口,读取做状态端口,读取做状态端口,读取做状态端口,读取A A端口和端口和端口和端口和B B端口的状态字;端口的状态字;端口的状态字;端口的状态字;做位控,按位输出逻辑做位控,按位输出逻辑做位控,按位输出逻辑做位控,按位输出逻辑1 1或逻辑或逻辑或逻辑或逻辑0 0。32方式方式双向选通输入双向选通输入/输出方输出方式式2 2方式的特点:一次初始化可将方式的特点:一次初始化可将方式的特点:一次初始化可将方式的特点:一
24、次初始化可将A A端口置成既输入端口置成既输入端口置成既输入端口置成既输入又输出,具有双向性;要求有两对专用的联络信又输出,具有双向性;要求有两对专用的联络信又输出,具有双向性;要求有两对专用的联络信又输出,具有双向性;要求有两对专用的联络信号,有固定的工作时序和专用的工作状态字;适号,有固定的工作时序和专用的工作状态字;适号,有固定的工作时序和专用的工作状态字;适号,有固定的工作时序和专用的工作状态字;适用于查询和中断方式与用于查询和中断方式与用于查询和中断方式与用于查询和中断方式与CPUCPU交换数据,特别是在交换数据,特别是在交换数据,特别是在交换数据,特别是在要求与要求与要求与要求与I
25、/OI/O设备进行双向数据传输时很有用。设备进行双向数据传输时很有用。设备进行双向数据传输时很有用。设备进行双向数据传输时很有用。2 2方式的功能:方式的功能:方式的功能:方式的功能:A A端口做双向数据端口(端口做双向数据端口(端口做双向数据端口(端口做双向数据端口(8 8位并行)位并行)位并行)位并行);B B端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(端口做数据端口(8 8位并行);位并行);位并行);位并行);C C端口有端口有端口有端口有4 4种功种功种功种功能,与能,与能,与能,与1 1方式类似。方式类似。方式类似。方式类似。7.3.3 82C55A的编程模型的编程模型82C5
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