《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課件09第6章 接口技術(shù)

1第6章接口技術(shù)

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本章主要介紹：可編程并行接口8255A;串行通信與異步通信控制器8250；可編程計數(shù)器／定時器8253;系統(tǒng)總線：PCI總線、USB總線、IEEE1394總線、I2C口總線、PCIExpress總線。重點(diǎn)是可編程并行接口8255A,串行通信與異步通信控制器8250,可編程計數(shù)器／定時器8253,系統(tǒng)總線。

3第6章

接口技術(shù)

微機(jī)與I／O設(shè)備的接口按照數(shù)據(jù)傳送方式不同，可以分為并行接口串行接口46.1可編程并行接口8255A

5并行接口最基本的特點(diǎn)是在多根據(jù)數(shù)據(jù)線上以數(shù)據(jù)字節(jié)（字）為單位與I/O設(shè)備或被控對象傳送信息。如:打印機(jī)接口，A/D、D/A轉(zhuǎn)換器接口，IEEE-488接口，開關(guān)量接口，控制設(shè)備接口等。在并行接口中，除了少數(shù)據(jù)場合之外，一般都要求在接口與外設(shè)之間設(shè)置并行數(shù)據(jù)線的同時，至少還要設(shè)置兩根握手（聯(lián)線）信號線，以便進(jìn)行互鎖異步握手方式（即查詢方式）的通信。在并行接口中，8位或16位是一起行動的，因此，當(dāng)采用并行接口與外設(shè)交換數(shù)據(jù)時，即使是只用到其中的一位，也是一次輸入/輸出8位或16位。并行傳送信息，不要求固定的格式，這與串行傳送的數(shù)據(jù)格式的要求不同。第6章

接口技術(shù)6第6章

接口技術(shù)

并行接口電路有編程接口和不可編程接口之分。在微機(jī)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的可編程序外設(shè)接口電路（ProgrammablePeripheralInterface）簡稱PPI，型號為8255（改進(jìn)型為8255A及8255A-5），含3個獨(dú)立的8位并行輸入/輸出端口，各端口均具有數(shù)據(jù)的控制和鎖存能力。可通過編程設(shè)置各端口的工作方式和數(shù)據(jù)傳送方向(入/出/雙向)。它是一片使用單一+5V電源的40引腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。

76.1.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

第6章

接口技術(shù)具有兩個8位（A口和B口）和兩個4位（C口高/低4位）并行I/O端口的接口芯片。能適應(yīng)CPU與I/O接口之間的多種數(shù)據(jù)傳送方式的要求。86.1.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

第6章

接口技術(shù)PC口的使用比較特殊，除作數(shù)據(jù)口外，當(dāng)工作在1方式和2方式時，它的大部分引腳被分配作專用聯(lián)絡(luò)信號；PC口可以進(jìn)行按位控制；在CPU讀取8255A狀態(tài)時，PC口又作1，2方式的狀態(tài)口用，等等。可執(zhí)行功能很強(qiáng)，內(nèi)容豐富的命令（方式字和控制字）為用戶如何根據(jù)外界條件（I/O設(shè)備需要哪些信號線以及它能提供哪些狀態(tài)線）來使用8255A構(gòu)成多種接口電路，組成微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提供了靈活方便的編程環(huán)境。8255芯片內(nèi)部主要由控制寄存器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄器組成。9A組控制數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯B組控制A組A口（8位）A組C口高位（4位）B組C口低位（4位）B組B口（8位）D0~D7CSWRA1A0RESETRDPA0~PA7PC4~PC7PC0~PC3PB0~PB7圖6-18255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)：8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。它由以下4個部分組成。第6章

接口技術(shù)10①數(shù)據(jù)總線緩沖器。這是一個三態(tài)雙向8位緩沖器，它是8255A與CPU系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。②讀/寫控制邏輯。讀/寫控制邏輯由讀信號RD、寫信號WR、選片信號CS以及端口選擇信號A1A0等組成。③輸入/輸出端口A、B、C。8255A包括3個8位輸入輸出端口（port）。每個端口都有一個數(shù)據(jù)輸入寄存器和一個數(shù)據(jù)輸出寄存器。④A組和B組控制電路?？刂艫、B和C三個端口的工作方式。第6章

接口技術(shù)116.1.28255A的引腳和控制

第6章

接口技術(shù)①與系統(tǒng)總線的連接信號面向數(shù)據(jù)總線的有：

D0～D7：雙向數(shù)據(jù)線，用于CPU向8255A發(fā)送命令、數(shù)據(jù)和8255A向CPU回送狀態(tài)、數(shù)據(jù)和8255A向CPU回送狀態(tài)、數(shù)據(jù)。面向地址總線的有：12圖6-28255A引腳圖RD：讀信號，低電平有效。WR：寫信號，低電平有效。RESET：復(fù)位信號，高電平有效。它清除控制寄存器并將8255A的A、B、C三個端口均置為輸入方式；輸入寄存器和狀態(tài)寄存器被復(fù)位，并且屏蔽中斷請求；24條面向外設(shè)信號線呈現(xiàn)高阻懸浮狀態(tài)。12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PA4PA5PA6PA7PB6PB5PB4PB3PB7D1D2D3D4D0D5D6D7VCCRESETWRRDCSPA3PA2PA1PA0GNDA1A0PC7PC6PC4PC0PC1PC2PC5PB0PB1PB2PC38255A第6章

接口技術(shù)13②與外部設(shè)備的連接信號

PA0～PA7：端口A的輸入/輸出線。

PB0～PB7：端口B的輸入/輸出線。

PC0～PC7：端口C的輸入/輸出線。這24根信號線均可用來連接I/O設(shè)備和傳送信息。其中，A口和B口只作輸入/輸出的數(shù)據(jù)口用，盡管有時也利用它們從I/O設(shè)備讀取一些狀態(tài)信號，如打印機(jī)的“忙”（Busy）狀態(tài)信號、A/D轉(zhuǎn)換器的“轉(zhuǎn)換結(jié)束”（EOC）狀態(tài)信號，但對A口和B口來說，都是作8255A的數(shù)據(jù)口讀入，而不是作8255A的狀態(tài)口讀入的。第6章

接口技術(shù)14

C口的作用與8255A的工作方式有關(guān)，它除了作數(shù)據(jù)口以外，還有其他用途，故C口的使用比較特殊，單獨(dú)介紹如下：

a.作數(shù)據(jù)口。

b.作狀態(tài)口。

c.作專用（固定）聯(lián)絡(luò)（握手）信號線。

d.作按位控制用。第6章

接口技術(shù)15CSA1A0RDWR讀操作內(nèi)容PC系統(tǒng)實(shí)驗平臺00001PA口→數(shù)據(jù)總線（→CPU）數(shù)據(jù)60H200H00101PB口→數(shù)據(jù)總線（→CPU）數(shù)據(jù)61H201H01001PC口→數(shù)據(jù)總線（→CPU）數(shù)據(jù)62H202H寫操作00010PA口←數(shù)據(jù)總線（←CPU）數(shù)據(jù)60H200H00110PB口←數(shù)據(jù)總線（←CPU）數(shù)據(jù)61H201H01010PC口←數(shù)據(jù)總線（←CPU）數(shù)據(jù)62H202H01110控制寄存器←數(shù)據(jù)總線控制字63H203H無操作情況1××××總線懸?。ㄈ龖B(tài)）0××11總線懸浮01101控制口不能讀63H203H表6-28255A通道選擇與基本操作表第6章

接口技術(shù)166.1.38255A與CPU的連接

8255A與CPU連接時，需要注意CPU的輸入／輸出采用什么方式：是存儲器尋址的I／O方式，還是通道尋址的I／O方式。第6章

接口技術(shù)171.方式命令作用：指定8255A的工作方式及其方式下3個并行端口（PA、PB、PC）的功能，是作輸入還是作輸出。格式：8位，其中最高位是特征位，一定要寫1，其余各位定義如下，應(yīng)根據(jù)用戶的設(shè)計要求填寫1或0。PC0~30=輸出1=輸入PB0=輸出1=輸入B組方式0=0方式1=1方式PC4~70=輸出1=輸入PA0=輸出1=輸入A組方式00=0方式01=1方式10=2方式11=不用特征位D0D1D2D3D4D5D616.1.48255A的工作方式及使用

8255A的編程命令

第6章

接口技術(shù)18

例：要把A口指定為1方式，輸入，C口上半部為輸出；B組指定為0方式，輸出，C口下半部定為輸入，則工作方式命令代碼是：10110001B或B1H。若將此命令代碼寫到8255A的命令寄存器，即實(shí)現(xiàn)了對8255A工作方式及端口功能的指定，或者說完成了對8255A的初始化。初始化的程序段為：

MOVDX，203H；8255A命令口地址

MOVAL，0B1H；初始化命令

OUTDX，AL；送到命令口第6章

接口技術(shù)192.按位置位/復(fù)位命令作用：指定PC口的某一位（某一個引腳）輸出高平或低電平。格式：8位，其中最高位是特征位，一定要寫0，其余各位的定義如下，應(yīng)根據(jù)用戶的設(shè)計要求填寫1或0.1=置位（高電平）0=復(fù)位（低電平）位選擇000=C口0位001=C口1位…111=C口7位不用（寫0）特征位D0D1D2D3D4D5D60第6章

接口技術(shù)20例：若要把C口的PC2引腳置成高電平輸出，則命令字應(yīng)該為00000101B或05H。將該命令的代碼寫入8255A的命令寄存器，就會使得從PC口的PC2引腳輸出高電平，其程序段為：

MOVDX，203H；8255A命令口地址

MOVAL，05H；使PC2=1的命令字

OUTDX，AL；送到命令口如果要使引腳PC2輸出低電位，則程序段為：

MOVDX，203H；8255A命令口地址

MOVAL，04H；使PC2=0的命令字

OUTDX，AL；送到命令口第6章

接口技術(shù)21利用C口的按位控制特性還可以產(chǎn)生、負(fù)脈沖或方波輸出，對外設(shè)進(jìn)行控制。例：利用8255A的PC7產(chǎn)生負(fù)脈沖，作打印機(jī)接口電路的數(shù)據(jù)選通信號，其程序段為：

MOVDX，203H；8255A命令口

MOVAL，00001110B；置PC7=0OUTDX，ALNOP；維持低電平

NOPMOVAL，00001111B；置PC7=1OUTDX，AL第6章

接口技術(shù)223.關(guān)于兩個命令的討論①方式命令是對8255A的3個端口的工作方式及功能進(jìn)行指定，即進(jìn)行初始化，初始工作要在使用8255A之前做。②按位置位/復(fù)位命令只是對PC口的輸出進(jìn)行控制，使用它產(chǎn)不破壞已經(jīng)建立的3種工作方式，而是對它們實(shí)現(xiàn)動態(tài)控制的一種支持。它可放在初始化程序以后的任何地方。③兩個命令的最高位（D7）都分配作了特征位，之所以要設(shè)置特征位，是為了識別兩個不同的命令。④按位置位/復(fù)位的命令代碼只能寫入命令口。第6章

接口技術(shù)234.A口和B口另一個使用方法

A口、B口也可以按位輸出高低電平，但是，它與前面的按位置位/復(fù)位命令有本質(zhì)的差別，并且實(shí)現(xiàn)的方法也不同，。C口按位輸出是以送數(shù)據(jù)到A口、B口來實(shí)現(xiàn)的。其具體作法是：若要使某一位置高電平，則先對端口進(jìn)行讀操作，將讀入的原輸出值，“或”上一個字節(jié)，字節(jié)中使該位為1，其他位為0，然后再送到同一端口，即可使該位為0，然后再送到同一端口，即可使該位置位。

10101010OR

00000001

10101011

10101011AND1111111010101010第6章

接口技術(shù)24例：若要使PA7位輸出高/低電平。使PA7輸出高電平：MOVDX，200H；PA數(shù)據(jù)口地址

INAL，DX；讀入A口原輸出內(nèi)容

MOVAH，AL；保存原輸出內(nèi)容

ORAL，80H；使PA7=1OUTDX，AL；輸出PA7┇MOVAL，AH；恢復(fù)原輸出內(nèi)容

OUTDX，AL第6章

接口技術(shù)25使PA7輸出低電平MOVDX，200H；A口地址INAL，DX；讀入端口原輸出值MOVAH，AL；保存原輸出值A(chǔ)NDAL，7FH；使PA7=0OUTDX，AL；輸出PA7┇MOVAL，AH；恢復(fù)原輸出內(nèi)容OUTDX，AL第6章

接口技術(shù)26

8255A的工作方式與端口有關(guān)，PA口有三種方式（0方式、1方式、2方式），PB口和PC口只有兩種方式（0方式、1方式)。8255A的工作方式

第6章

接口技術(shù)278255A的0方式及其應(yīng)用一、特點(diǎn)0方式是一種基本輸入/輸出工作方式。通常不用聯(lián)絡(luò)信號，或不使用固定的聯(lián)絡(luò)信號?；綢/O方式是指查詢方式傳送，也包括無條件傳送。在0方式下，彼此獨(dú)立的兩個8位和兩個4位并行口，都能被指定作為輸入或者輸出用，共有16種不同的使用狀態(tài)。第6章

接口技術(shù)28在0方式下不設(shè)置專用聯(lián)絡(luò)信號線，需要聯(lián)絡(luò)時，可由用戶任意指定C口中的哪根線完成某種聯(lián)絡(luò)功能，這與后面要討論的在1方式、2方式下設(shè)置固定的專用聯(lián)絡(luò)信號線不同。是單向I/O，一次初始化只能指定端口（PA、PB和PC）作輸入或輸出，不能指定端口同時既作輸入又作輸出。第6章

接口技術(shù)29二、并行打印機(jī)接口設(shè)計1.要求為某應(yīng)用系統(tǒng)配置一個并行打印機(jī)接口，并且通過接口CPU采用查詢方式把存放在BUF緩沖區(qū)的256個字（ASCII碼）送去打印。第6章

接口技術(shù)302.分析由于打印接口直接面向的對象是打印機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)，而不是打印機(jī)本身，因此打印機(jī)接口要按照接口標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計。（1）并行打印機(jī)接口是一個輸出接口，首先查詢BUSY。若BUSY＝1，打印機(jī)忙，則等待；若BUSY＝0，打印機(jī)不忙，則送數(shù)據(jù)。（2）通過并行接口把數(shù)據(jù)送DATA0～DATA7數(shù)據(jù)線上。（3）再送出一個數(shù)據(jù)選通信號給標(biāo)準(zhǔn)插座的1號引腳，把數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)打入到打印機(jī)的內(nèi)部緩沖器。（4）打印機(jī)在收到數(shù)據(jù)后，通過插座的11號引給發(fā)出“忙”（BUSY＝1）信號，表明打印機(jī)正在處理輸入的數(shù)據(jù)。

第6章

接口技術(shù)313.設(shè)計接口電路的設(shè)計包括硬件接口電路和軟件驅(qū)動程序兩部分。（1）打印機(jī)接口電路如圖6-6所示。該電路的設(shè)計思路是：按照并行打印接口標(biāo)準(zhǔn)對打印機(jī)接口信號線的定義，最基本的信號線需要8根數(shù)據(jù)線（DATA0～DATA7）、1根控制線（），1根狀態(tài)線（BUSY）和1根地線。選用8255A的PA口作數(shù)據(jù)口輸出8位打印數(shù)據(jù)，工作方式為0方式。CPU

PA0~7PC7PC2地

地BUSYSTBDATA0~71112~98255A打印機(jī)插座

圖6-68255A并行打印機(jī)接口電路框圖第6章

接口技術(shù)32（2）接口驅(qū)動程序。其程序流程圖如圖6-7所示。

圖6-78255A并行打印機(jī)接口驅(qū)動程序流程圖第6章

接口技術(shù)33一、特點(diǎn)①1方式是一種選通輸入/輸出方式或叫應(yīng)答方式，因此，需設(shè)置專用的聯(lián)絡(luò)信號線或應(yīng)答信號線，以便對I/O設(shè)備和CPU兩側(cè)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。這種方式通常用于查詢（條件）傳送或中斷傳送。數(shù)據(jù)的輸入輸出都有鎖存功能。②PA和PB為數(shù)據(jù)口，而PC口的大部分引腳分配作專用（固定）的聯(lián)絡(luò)信號的C口引腳，用戶不能再指定作其他作用。③各聯(lián)絡(luò)信號線之間有固定的時序關(guān)系，傳送數(shù)據(jù)時，要嚴(yán)格按照時序進(jìn)行。8255A的1方式及其應(yīng)用④輸入/輸出操作過程中，產(chǎn)生固定的狀態(tài)字，這些狀態(tài)信息可作為查詢或中斷請求之用。狀態(tài)字從PC口讀取。⑤單向傳送。一次初始化只能設(shè)置在一個方向上傳送，不能同時作兩個方向的傳送。第6章

接口技術(shù)34二、1方式下聯(lián)絡(luò)信號線的定義及其時序1方式下輸入的聯(lián)絡(luò)信號線定義及時序（1）聯(lián)絡(luò)信號的定義因為輸入是從I/O設(shè)備向8255A送數(shù)據(jù)進(jìn)來，所以I/O設(shè)備應(yīng)先把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，并送到8255A，然后CPU再從8255A讀取數(shù)據(jù)。這個傳遞過程中需要使用一些聯(lián)絡(luò)信號線。所以當(dāng)A口和B口為輸入時，各指定了C口的3根線作為8255A與外設(shè)及CPU之間應(yīng)答信號，如圖所示。

STB：外設(shè)給8255A的“輸入選通”信號，低電平有效。第6章

接口技術(shù)351方式輸入時聯(lián)絡(luò)信號線定義IBF：8255A給外設(shè)的回答信號“輸入緩沖器滿”，高電平有效。INTR：8255A給CPU的“中斷請求”信號，高電平有效。&PC4PC5PC3INTEAPA7~0PC6,7RDI/O2INTRAIBFASTBA81方式輸入（端口A）&PC2PC1PC0INTEBPB7~0RD2INTRBIBFBSTBB81方式輸入（端口B）第6章

接口技術(shù)36③在STB的上升沿約300ns后，在中斷允許（INTE=1）的情況下IBF的高電平產(chǎn)生中斷請求，使INTR上升變高，通右CPU，接口中已有數(shù)據(jù)，請求CPU讀取。④CPU得知INTR信號有效之后，執(zhí)行讀操作時，RD信號的下降沿使INTR復(fù)位，撤消中斷請求，為下一次中斷請求作好準(zhǔn)備。從上述分析，可知在1方式下，數(shù)據(jù)從I/O設(shè)備發(fā)出，通過8255A，送到CPU的整個過程有如下4步：CPU8255AI/O設(shè)備①STB③INTR②IBF④RD①數(shù)據(jù)輸入時，外設(shè)處于主動地位，當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)并放到數(shù)據(jù)線上后，首先發(fā)STB信號，由它把數(shù)據(jù)輸入到8255A。②在STB的下降沿約300ns，數(shù)據(jù)已鎖存到8255A的緩沖器后，引起IBF變高，表示8255A的“輸入緩沖器滿”，禁止輸入新數(shù)據(jù)。第6章

接口技術(shù)372.1方式下輸出的聯(lián)絡(luò)信號線定義及時序（1）聯(lián)絡(luò)信號的定義WR&PC7PC6PC3INTEAPA7~0PC4,5I/O2INTRAACKAOBFA8&PC1PC2PC0INTEAPA7~0WRINTRBACKBOBFB81方式輸出（端口A）1方式輸出（端口B）1方式輸出時聯(lián)絡(luò)信號線定義第6章

接口技術(shù)38其信號交接的過程如下：①數(shù)據(jù)輸出時，CPU應(yīng)先準(zhǔn)備如數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)寫到8255A輸出數(shù)據(jù)寄存器。當(dāng)CPU向8255A寫完一個數(shù)據(jù)后，WR的上升沿使OBF有效，表示8255A的輸出緩沖器已滿，通知外設(shè)讀取數(shù)據(jù)。并且WR使中斷請求INTR變低，封鎖中斷請求。②外設(shè)得到OBF有效的通知后，開始讀數(shù)。當(dāng)外設(shè)讀取數(shù)據(jù)后，用ACK回答8255A，表示數(shù)據(jù)已收到。③ACK的下降沿將OBF置高，使OBF無效，表示輸出緩沖器變空，為下一次輸出作準(zhǔn)備，在中斷允許（INTE=1）的情況下ACK上升沿使INTR變高，產(chǎn)生中斷請求。CPU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中，執(zhí)行OUT指令，向8255A寫下一個數(shù)據(jù)。第6章

接口技術(shù)39

從上述分析，在1方式下，數(shù)據(jù)從CPU，通過8255A送到I/O設(shè)備有4步：CPU8255AI/O設(shè)備①WR③ACK②OBF④INTR第6章

接口技術(shù)40三、1方式的狀態(tài)字狀態(tài)字的作用在1方式下8255A有固定的狀態(tài)字。狀態(tài)字為查詢方式提供了狀態(tài)標(biāo)志位，如IBF和OBF，同時，由于8255A不能直接中斷矢量，因此當(dāng)8255A采用中斷方式時，CPU也要通過讀狀態(tài)字來確定中斷源，實(shí)現(xiàn)查詢中斷。第6章

接口技術(shù)412.狀態(tài)字的格式狀態(tài)字的格式如圖所示。D7D6D5D4D3D2D1D0A組狀態(tài)B組狀態(tài)I/OI/OIBFA

INTEA

INTRAPC7PC6PC5PC4PC3OBFA

INTEAI/O

I/O

INTRAPC7PC6PC5PC4PC3

INTEB

IBFB

INTRBPC2PC1PC0輸入時輸出時

INTEB

OBFB

INTRBPC2PC1PC01方式的狀態(tài)字第6章

接口技術(shù)42狀態(tài)字有8位，分A和B兩組，A組狀態(tài)位占高5位，B組狀位占低3位，并且輸入和輸出時的狀態(tài)字不相同。3.使用狀態(tài)字時要注意的幾個問題①狀態(tài)字是在8255A輸入/輸出操作過程中由內(nèi)部產(chǎn)生，從C口讀取的，因此從C口讀出的狀態(tài)字是獨(dú)立于C口的外部引腳的，或者說與C口的外部引腳無關(guān)。②狀態(tài)字中供CPU查詢的狀態(tài)位有：輸入時------IBF位和INTR位；輸出------OBF位和INTR位。③狀態(tài)字中的INTE位，是控制標(biāo)志位，是控制標(biāo)志位，控制8255A能否提出中斷請求，因此它不是I/O操作過程中自動產(chǎn)生的狀態(tài)，而是由程序通過按位置位/復(fù)位命令來設(shè)置或清除。第6章

接口技術(shù)43例：若允許PA口輸入時，產(chǎn)生中斷請求，則必須設(shè)置INTEA=1，即置PC4=1；若禁止它產(chǎn)生中斷請求，則置INTEA=0，即置PC4=0，其程序段為：

MOVDX，203H；8255A命令口

MOVAL，00001001B；置PC4=1，允許中斷請求

OUTDX，ALMOVAL，00001000B；置PC4=0，禁止中斷請求

OUTDX，AL第6章

接口技術(shù)44五、兩種方式并行傳送接口設(shè)計1.要求在甲乙兩臺微機(jī)之間并行傳送1K字節(jié)數(shù)據(jù)。甲機(jī)發(fā)送，乙機(jī)接收。甲機(jī)一側(cè)的8255A采用1方式工作，乙機(jī)一側(cè)的8255A采用0方式工作。兩機(jī)的CPU與接口之間都采用查詢方式交換數(shù)據(jù)。第6章

接口技術(shù)452.分析雙機(jī)均采用可編程并行接口芯片8255A構(gòu)成接口電路，只是8255A的工作方式不同。此時，雙方的8255A把對方視為I/O設(shè)備。3.設(shè)計（1）硬件連接根據(jù)上述要求，接口電路的連接如圖所示。（2）軟件編程接口驅(qū)動程序包含發(fā)送與接收兩個程序。第6章

接口技術(shù)460方式1方式8255APA0~7PC7PC3PC4~6PC0~2PB0~7PA0~7PC7PC6PC3PC0~2、4~5PB0~7未用8255A甲(發(fā)送)CPU乙(接收)CPUACKOBF兩種方式的并行傳送接口電路框圖第6章

接口技術(shù)47甲機(jī)發(fā)送程序段：MOVDX，203H；8255A命令口MOVAL，10100000B；初始化工作方式字OUTDX，ALMOVAL，00001101B；置發(fā)送中斷允許INTEA=1OUTDX，AL；PC6=1MOVSI，OFFSETBUFS；設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)的指針MOVCX，3FFH；發(fā)送字節(jié)數(shù)MOVDX，200H；向A口寫第一個數(shù)，產(chǎn)生第一個OBF-信號MOVAL，[SI]；送給乙方，以便獲取乙方的ACK-信號OUTDX，AL第6章

接口技術(shù)48

INCSI；內(nèi)存地址加1DECCX；傳送字節(jié)數(shù)減1L：MOVDX，202H；8255A狀態(tài)口

INAL，DX；查發(fā)送斷請求INTRA=1？

ANDAL，08H；PC3=1？

JZL；若無中斷請求，則等待；若有中斷請求，則向A口寫數(shù)

MOVDX，200H；8255APA口地址

MOVAL，[SI]；從內(nèi)存取數(shù)

OUTDX，AL；通過A口向乙機(jī)發(fā)送第二個數(shù)據(jù)

INCSI；內(nèi)存地址加1第6章

接口技術(shù)49

DECCX；字節(jié)數(shù)減1JNZL；字節(jié)未完，繼續(xù)

MOVAH，4CH；已完，退出

INT21H；返回

BUFSDB1024個數(shù)據(jù)乙機(jī)接收程序段：（略）第6章

接口技術(shù)508255A的2方式及其應(yīng)用一、特點(diǎn)①PA口為雙向選通輸入/輸出或叫雙向應(yīng)答式輸入/輸出。一次初始化可指定PA口既作輸入口又作輸出口。②設(shè)置專用的聯(lián)絡(luò)信號線和中斷請求號信線，因此，2方式下可采用中斷方式和查詢方式與CPU交換數(shù)據(jù)。③各聯(lián)絡(luò)線的定義及其時序關(guān)系和壯態(tài)基本上是在1方式下輸入和輸出兩種操作的組合。第6章

接口技術(shù)51二、2方式下聯(lián)絡(luò)信號線的定義及其時序1.聯(lián)絡(luò)信號線的定義

2方式是一種雙向選通輸入輸出方式，它把A口作為雙向輸入/輸出口，把C口的5根線（PC3~PC7）作為專用應(yīng)答線，所以，8255A只有A口才有2方式。其引腳定義如圖所示。PC3PC7PA7~0PC6PC4PC5PC2~0≥1&INTE1INTE2&WRRDINTRA8OBFAACKASTBAIBFAI/O32方式的聯(lián)絡(luò)信號線定義三、2方式的狀態(tài)字

2方式狀態(tài)字的含義是1方式下輸入和輸出狀態(tài)位的組合。第6章

接口技術(shù)526.2串行通信與異步通信控制器8250

53串行接口最基本的特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)的各個位一位一位地，通過單條1位寬的傳輸線按順序分時傳送，即通信雙方一次傳送一個二進(jìn)制位。

在實(shí)際應(yīng)用中，串行通信比并行通信應(yīng)用要多，串行通信被廣泛應(yīng)用于各種高、中、低速外部設(shè)備與主機(jī)的通信，大多數(shù)的計算機(jī)互聯(lián)通信也是使用的串行通信。第6章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

1.串行通信的特點(diǎn)54并行通信和串行通信是兩種基本的數(shù)據(jù)通信方式，他們應(yīng)用在不同的場合：（1）從通信距離上來看，并行通信適于近距離數(shù)據(jù)傳送，通常小于三十米。串行通信適于遠(yuǎn)距離傳送，可以從幾米到數(shù)千千米。（2）從通信速率來看，一般應(yīng)用中，在短距離，并行通信的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率要比串行數(shù)據(jù)數(shù)率要高很多，但長距離串行數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率會比并行數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率高。由于串行通信的通信時鐘頻率較并行通信容易提高，因此許多高速外部設(shè)備，如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與計算機(jī)之間的通信也往往使用串行通信。（3）從抗干擾性能來看，串行通信由于只有一兩根信號線，信號間的干擾完全可以忽略。（4）從設(shè)備和費(fèi)用來看，由于通信線路費(fèi)用比較高，因此，對于遠(yuǎn)距離來說，串行通信費(fèi)用要低些。串行通信和并行通信比，有很多優(yōu)點(diǎn)，但帶來了數(shù)據(jù)的串／并及并／串格式轉(zhuǎn)換要求、位計數(shù)等問題，使之比并行通信實(shí)現(xiàn)起來復(fù)雜。第6章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

55串行接口的特點(diǎn)是：第一，串行傳送在一根傳輸線上既傳送數(shù)據(jù)信息又傳送聯(lián)絡(luò)控制信號；第二，有固定的數(shù)據(jù)格式，分異步與同步數(shù)據(jù)格式；第三，串行通信中對信號的邏輯定義與TTL不兼容，故需要進(jìn)行邏輯關(guān)系與邏輯電平轉(zhuǎn)換；第四，串行傳送信息的速率需要控制，要求雙方設(shè)定通信傳輸?shù)牟ㄌ芈?。?章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

56第6章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

2.串行數(shù)據(jù)傳送方式在串行通信中，數(shù)據(jù)通常是在兩個站（如微機(jī)和終端）之間進(jìn)行傳送，按照數(shù)據(jù)流的方向可以分成三種基本傳送方式：單工、半雙工、全雙工。（1）單工方式。這種方式只允許數(shù)據(jù)按一個固定方向傳送。（2）半雙工方式。這種方式下數(shù)據(jù)能從A站傳送到B站，也能從B站傳送到A站，但是不能同時在兩個方向上傳送，每次只能有一個站發(fā)送、另一個站接收。一般不工作時，A和B均處于接收方式，以便隨時響應(yīng)對方呼叫。采用半雙工時，通信系統(tǒng)每一端的發(fā)送器和接收器，通過發(fā)送器和接收器轉(zhuǎn)接到通信線上，進(jìn)行方向的切換，因此，會產(chǎn)生時間延遲。57第6章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

2.串行數(shù)據(jù)傳送方式（3）全雙工方式。這種方式下數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分流，分別由兩根不同的傳輸線傳送，通信雙方能夠在同一時刻進(jìn)行發(fā)送和接收。采用雙工時，通信系統(tǒng)每一端都設(shè)置了發(fā)送器和接收器，能控制數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳送。全雙工方式無需進(jìn)行方向切換，因此，沒有切換操作所產(chǎn)生的時間延遲。在計算機(jī)串行通信中，主要使用半雙工和全雙工方式。一些簡單的外部設(shè)備（如鍵盤等）與主機(jī)的通信大都采用半雙工方式；全雙工方式主要在實(shí)時性較強(qiáng)的交互式應(yīng)用（如遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)）。58第6章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

3.信號的調(diào)制解調(diào)計算機(jī)的通信是要求傳送數(shù)字信號，而在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信時，通信線路往往借助現(xiàn)有的公話網(wǎng)，而公話網(wǎng)是為300～3400Hz間的音頻模擬信號設(shè)計的，這不適合二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸。為此采用調(diào)制器把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，送到通信線路上，而用解調(diào)器再把從通信線路上收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。大多數(shù)情況下，通信是雙向的，調(diào)制器和解調(diào)器合在一個裝置中，這就是調(diào)制解調(diào)器MODEM。調(diào)制解調(diào)器的類型很多，有振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）三種。在計算機(jī)通信中用得較多的是頻移鍵控法。59第6章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

4.波特率和收發(fā)時鐘串行通信中，衡量數(shù)據(jù)傳輸速率的單位是波特率，即單位時間內(nèi)傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位／秒（b／s）表示，也稱為數(shù)據(jù)位率（b／s）。它是衡量串行通信速率的重要指標(biāo)。有時也用“位周期”來表示傳輸速率，位周期是波特率的倒數(shù)。在串行通信中，無論發(fā)送或接收，都必須有時鐘脈沖信號對傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位和同步控制。這就需要有收／發(fā)時鐘。一般在發(fā)送端由發(fā)送時鐘的下降沿使送入移位寄存器的數(shù)據(jù)串行移位輸出。而接收端則在接收時鐘的上升沿作用下將傳輸線上的數(shù)據(jù)逐位打入移位寄存器。收／發(fā)時鐘不僅直接決定了通信線路上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)率，更主要的是對于收／發(fā)雙方數(shù)據(jù)傳輸同步十分重要。60第6章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

4.波特率和收發(fā)時鐘為了提高串行通信的抗干擾能力，往往用多個時鐘調(diào)制一個二進(jìn)制數(shù)據(jù)。調(diào)制一個二進(jìn)制數(shù)據(jù)的收／發(fā)時鐘個數(shù)稱為波特率系數(shù)n。收／發(fā)時鐘頻率與波特率之間有以下關(guān)系：收／發(fā)時鐘頻率＝n×波特率一般n取1，16，32和64等。對于異步通信，常采用n＝16；對于同步通信，則采用n＝1。61第6章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

5.信息的檢錯與糾錯在串行通信中，由于系統(tǒng)本身的硬件和軟件故障或者外界電磁干擾等原因，數(shù)據(jù)在傳輸過程發(fā)生錯誤，應(yīng)對這些問題采用的檢錯和糾錯方法很多，如奇偶校驗、循環(huán)冗余碼檢驗（CRC）、海明碼校驗和方陣碼校驗等。在這幾種方法中，奇偶校驗最簡單，CRC校驗的自動糾錯能力較強(qiáng)。在基本通信規(guī)程中一般采用奇偶校驗檢錯，以反饋重發(fā)方式糾錯。在高級通信控制規(guī)程中一般采用循環(huán)冗余碼檢錯，以自動糾錯方法來糾錯。62第6章

接口技術(shù)6.2.1串行通信的基本概念

6.串行通信基本方式根據(jù)在串行通信中對數(shù)據(jù)流的分界、定時及同步的方法不同，串行通信的基本方式可分為異步串行方式和同步串行方式。異步串行通信的特點(diǎn)是：在通信的數(shù)據(jù)流中，字符間異步，字符內(nèi)部各位間同步。這就是說，異步通信方式的“異步”主要體現(xiàn)在字符與字符之間通信沒有嚴(yán)格的定時要求。然而一旦傳送開始，收／發(fā)雙方則以預(yù)先約定的傳輸數(shù)率，在時鐘的作用下，傳送這個字符中的每一位，即要求位與位之間有嚴(yán)格而精確的定時。也就是說，異步通信在傳送同一個字符的每一位是同步的。63第6章

接口技術(shù)6.2.2串行接口標(biāo)準(zhǔn)有各種串行接口標(biāo)準(zhǔn)，比如電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)、RS-232標(biāo)準(zhǔn)、RS-422／423／449標(biāo)準(zhǔn)等。1.電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)電流環(huán)是最早應(yīng)用于電傳打字機(jī)的遠(yuǎn)距離傳輸標(biāo)準(zhǔn)。它應(yīng)用線路上電流的有無來表示二進(jìn)制信息。其傳輸數(shù)率不高，現(xiàn)在用的已經(jīng)很少。64第6章

接口技術(shù)6.2.2串行接口標(biāo)準(zhǔn)2.RS-232標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)是目前在微機(jī)中廣泛采用的一種接口標(biāo)準(zhǔn)。它是一個25根或9根D形連接器。比如計算機(jī)里的COM1、COM2就是這種接口。用作鼠標(biāo)、串行打印機(jī)、MODEM以及其他計算機(jī)的通信接口。因為其所有數(shù)據(jù)和控制信號共用同一條回線，因此互相間的干擾比較大，傳輸速率和傳輸距離都受影響。RS-232接口信號引腳分兩類：一類為基本的數(shù)據(jù)傳送信號引腳，另一類是用于MODEM控制的信號引腳，詳見表6-4。65第6章

接口技術(shù)6.2.2串行接口標(biāo)準(zhǔn)2.RS-232標(biāo)準(zhǔn)表6-4RS-232接口信號9根D形連接器引腳25根D形連接器引腳符號方向含義32TXDO發(fā)送數(shù)據(jù)23RXDI接收數(shù)據(jù)74RTSO請求傳送85CTSI允許傳送66DSRI數(shù)據(jù)裝置就緒57GND信號地18DCDI數(shù)據(jù)載波檢測420DTRO數(shù)據(jù)終端就緒922RII響鈴指示66第6章

接口技術(shù)6.2.2串行接口標(biāo)準(zhǔn)3.RS-422／423／449標(biāo)準(zhǔn)

RS-422／423／449標(biāo)準(zhǔn)是一個高速傳輸接口。RS-422是平衡（差分對稱）接口，而RS-423是單端（非對稱）接口，RS-449是它們的機(jī)械接口標(biāo)準(zhǔn)。67第6章

接口技術(shù)6.2.3異步通信控制器8250目前市場上的串行通信控制器種類很多，分為異步和同步通信控制器等。8250是單通道異步通信控制器，它將外部設(shè)備或MODEM通過RS-232接口的串行數(shù)據(jù)接收進(jìn)來，并轉(zhuǎn)換成并行的8位數(shù)據(jù)送往微機(jī)，或者將微機(jī)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)送往外部設(shè)備或MODEM。68圖6-88250內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖696.3可編程計數(shù)器／定時器8253

708253（改進(jìn)型為8254）是一片具有3個獨(dú)立的16位計數(shù)器通道的可編程計數(shù)器／定時器芯片，是使用單一+5V電源的24引腳雙列直插式大規(guī)模集成電路?？删幊逃嫈?shù)器／定時器芯片主要用在：周期時標(biāo)產(chǎn)生，這些時標(biāo)用作：DRAM的定時刷新，定時查詢，計算機(jī)內(nèi)部日歷鐘的標(biāo)準(zhǔn)信號源；串行傳輸波特率發(fā)生器，方波發(fā)生器；各種限時器，軟件或硬件“看門狗”電路；各種時間間隔、頻率和相位的測量；生成各種占空比的脈沖寬度調(diào)制輸出，以控制直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。第6章

接口技術(shù)71第6章

接口技術(shù)6.3.18253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.8253的基本功能可編程（工作方式/計數(shù)值）三個獨(dú)立的計數(shù)器通道對初值進(jìn)行減一計數(shù)二進(jìn)制/BCD計數(shù)初值計數(shù)對象的最高頻率為2MHz72第6章

接口技術(shù)6.3.18253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)736.3.28253的引腳和寄存器選擇1.8253的引腳第6章

接口技術(shù)746.3.28253的引腳和寄存器選擇2.8253的寄存器選擇A1A0寄存器的選擇和操作01000寫入計數(shù)器001001寫入計數(shù)器101010寫入計數(shù)器201011寫方式字00100讀計數(shù)器000101讀計數(shù)器100110讀計數(shù)器200111無操作三態(tài)1××××禁止三態(tài)011××無操作三態(tài)注意：三個計數(shù)器都是可讀寫的，控制字寄存器是只寫的。第6章

接口技術(shù)756.3.38253的控制字

8253的控制字有四個功能：·選擇計數(shù)器；·確定向計數(shù)器寫或從計數(shù)器讀計數(shù)值的格式；·確定計數(shù)器的工作方式；·確定計數(shù)器計數(shù)的數(shù)制。第6章

接口技術(shù)766.3.38253的控制字

776.3.48253的工作方式8253的計數(shù)器有6種工作方式：（1）方式0--計數(shù)結(jié)束中斷（2）方式1--硬件觸發(fā)單拍脈沖（3）方式2--頻率發(fā)生器（4）方式3--方波發(fā)生器（5）方式4--軟件觸發(fā)選通（6）方式5--硬件觸發(fā)選通第6章

接口技術(shù)786.3.48253的工作方式1.計數(shù)器的輸出OUT第6章

接口技術(shù)796.3.48253的工作方式2.計數(shù)器的工作與啟動

任一種方式，只有寫入計數(shù)值后才能開始計數(shù)，方式0、2、3和4都是在寫入計數(shù)值后，計數(shù)過程就開始了，而方式1和5需要外部觸發(fā)啟動，才開始計數(shù)。6種方式中，只有方式2和3是連續(xù)計數(shù)，其他4種方式都是一次計數(shù)，要繼續(xù)工作需要重新啟動，方式0、4由寫入計數(shù)值（軟件）啟動，方式1、5要由外部信號（硬件）啟動。第6章

接口技術(shù)806.3.48253的工作方式3.門控信號GATE的作用

在方式0和方式4中，GATE是電平起作用。計數(shù)過程受GATE信號的控制，GATE為高電平計數(shù)，低電平停止計數(shù)。在方式1和方式5中，GATE是上升沿起作用。在計數(shù)過程中，只要GATE出現(xiàn)由低到高的跳變，計數(shù)的初值就被裝入減1計數(shù)器，并從初值起繼續(xù)計數(shù)。在方式2和方式3中，GATE信號的上升沿和電平均起作用。高電平計數(shù)，低電平停止計數(shù)。上升沿則重新裝入計數(shù)初值，繼續(xù)計數(shù)。第6章

接口技術(shù)816.3.48253的工作方式4.在計數(shù)過程中改變計數(shù)值

8253可以在計數(shù)過程中寫入計數(shù)值，但它的作用在不同方式時有所不同。方式0和方式4是立即有效（即新的計數(shù)值寫入減1計數(shù)器），方式1和方式5是外部觸發(fā)后有效，方式2和方式3是本次計數(shù)結(jié)束后有效。第6章

接口技術(shù)826.3.58253的讀寫操作

1.寫操作

8253的寫操作包括兩個方面的內(nèi)容：寫控制字和寫計數(shù)初始值。每個計數(shù)器都必須由CPU寫入控制字和計數(shù)值才能夠工作。每個計數(shù)器的初始化都必須包括這兩個步驟，要用的計數(shù)器必須設(shè)置，不用的計數(shù)器不必設(shè)置。但是必須明確：不是一個計數(shù)器的控制字和數(shù)值寫到一個地址單元，而是所有計數(shù)器的控制字都寫到一個地址單元，各自的計數(shù)值寫到各自的地址單元中。8253寫操作的要求是：（1）對于每一個計數(shù)器，它的控制字必須寫在它的計數(shù)值之前。（2）每個計數(shù)器寫數(shù)據(jù)的格式都必須嚴(yán)格按照它的控制字所確定的格式。（3）所有16位的數(shù)據(jù)都必須先寫低8位，再寫高8位。

第6章

接口技術(shù)836.3.58253的讀寫操作

1.寫操作

由于各個計數(shù)器的控制字都是獨(dú)立確定的，各個計數(shù)器的數(shù)據(jù)又都有各自的地址單元，所以，8253不同計數(shù)器的控制字和不同計數(shù)器的數(shù)據(jù)的初始化順序是非常靈活的?？梢园凑沼嫈?shù)器號的順序送控制字和數(shù)據(jù)，也可以不按照計數(shù)器號的順序送，可以把所有計數(shù)器的控制字都送完后再送數(shù)據(jù)，也可以送完一個計數(shù)器的控制字和數(shù)據(jù)之后再送另一個計數(shù)器的控制字和數(shù)據(jù)。

第6章

接口技術(shù)846.3.58253的讀寫操作

1.寫操作

8253的所有方式都可以在計數(shù)過程中隨時通過寫操作改變計數(shù)值。在重寫計數(shù)值時，不會改變其控制方式，但仍必須按照控制字所確定的格式寫數(shù)據(jù)。CPU向計數(shù)器寫計數(shù)值時，不能直接寫到計數(shù)器中，只能寫到與每個計數(shù)器對應(yīng)的兩個8位的計數(shù)值寄存器中。在CPU寫操作之后的下一個輸入CLK時鐘脈沖，這個計數(shù)值才從計數(shù)值寄存器裝入計數(shù)器并開始計數(shù)。第6章

接口技術(shù)856.3.58253的讀寫操作

2.讀操作

8253的讀操作只能讀計數(shù)值，不能讀控制字。所以，CPU對8523進(jìn)行讀操作時，是通過讀與每個計數(shù)器對應(yīng)的地址單元完成的。這個讀操作通常可以用于計數(shù)器計數(shù)的實(shí)時顯示、實(shí)時檢測和數(shù)據(jù)處理。每個16位的計數(shù)器都有一個8位的地址單元，對每個計數(shù)器的讀操作都必須進(jìn)行兩次，先讀到的是低8位，后讀的是高8位。8253有兩種讀計數(shù)值的方法：（1）直接用輸入指令讀所選擇的計數(shù)器單元。（2）先使用計數(shù)器鎖存命令然后再對指定的計數(shù)器單元讀數(shù)。第6章

接口技術(shù)866.3.68253的的應(yīng)用

1.要求用8253控制LED。要求：LED點(diǎn)亮10秒，熄滅10秒第6章

接口技術(shù)876.3.68253的的應(yīng)用

2.分析8253的地址線與CPU高8位數(shù)據(jù)線D8～D15相連，8253的各端口的地址為81H、83H、85H、87H。OUT1輸出占空比為1:1的方波，8253端口1工作在方式3。時鐘頻率為2MHz時，16位計數(shù)通道的最大定時時間為：0.5s65536＝32.768ms通道0輸出400Hz脈沖（時間常數(shù)5000），通道1輸出0.05Hz方波（時間常數(shù)8000）。第6章

接口技術(shù)886.3.68253的應(yīng)用

3.設(shè)計接口電路的設(shè)計包括硬件接口電路和軟件驅(qū)動程序兩部分。圖6-168253控制LED電路框圖（1）接口電路第6章

接口技術(shù)896.3.68253的應(yīng)用

3.設(shè)計（2）接口驅(qū)動程序。通道1初始化程序：MOVAL，01110111BOUT87，ALMOVAL，00HOUT83，ALMOVAL，80HOUT83，AL通道0初始化程序：MOVAL，00110101BOUT87，ALMOVAL，00HOUT81，ALMOVAL，50HOUT81，AL第6章

接口技術(shù)906.4系統(tǒng)總線

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總線把微機(jī)各主要部件連接起來，并使它們組成一個可擴(kuò)充的計算機(jī)系統(tǒng)，因此總線在微型計算機(jī)的組成與發(fā)展過程中起著重要的作用?？偩€不但和CPU、存儲器一樣關(guān)系到計算機(jī)的總體性能，而且也關(guān)系到計算機(jī)硬件的擴(kuò)充能力，特別是擴(kuò)充和增加各類外部設(shè)備的能力。因此，總線也隨著CPU的不斷升級和存儲器性能的不斷提高在不斷地發(fā)展與更新。6.4系統(tǒng)總線第6章接口技術(shù)92

為了不使總線制約整個微型計算機(jī)的系統(tǒng)性能，有關(guān)廠商相繼制訂了不同的總線標(biāo)準(zhǔn)。PC機(jī)問世以來，最先推出的總線是PCXT總線（8位），它是PCXT機(jī)的系統(tǒng)總線，80286問世之后，PCXT總線在內(nèi)存尋址和數(shù)據(jù)位寬上不能適應(yīng)80286系統(tǒng)的要求，因此，16位的系統(tǒng)總線，即ISA總線應(yīng)運(yùn)而生。隨著微型計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是高速硬盤，高分辨率彩顯和高速網(wǎng)卡的出現(xiàn)，ISA總線顯得遠(yuǎn)不能滿足使用要求。第6章接口技術(shù)93

自ISA總線之后，曾推出過EISA總線、MCA總線、VESA總線，只有1992年推出的外部設(shè)備互連PCI（PeripheralcomponentInterconnect）局部總線得到了幾乎所有計算機(jī)廠商的支持，成為目前使用最為廣泛的總線。PCI總線與ISA總線、EISA總線、MCA總線分別用于傳遞高速外設(shè)和慢速外設(shè)的數(shù)據(jù)。第6章接口技術(shù)94

第6章接口技術(shù)

Pentium計算機(jī)主板總線結(jié)構(gòu)框圖95

第6章接口技術(shù)從圖中可以看到，CPU總線、PCI總線、ISA總線通過兩個“橋”芯片連成一體。橋芯片起到了信號速度緩沖、電平轉(zhuǎn)換和控制協(xié)議的轉(zhuǎn)換作用。通常，將CPU總線-PCI總線的連接橋稱為北橋，將PCI總線-ISA總線的連接橋稱為南橋。通過橋?qū)深惒煌目偩€“粘合”在一起的技術(shù)特別適合系統(tǒng)的升級。這樣，每當(dāng)CPU芯片升級時只需改變CPU總線和北橋芯片，全部原有的外圍設(shè)備可自動繼續(xù)工作。96

第6章接口技術(shù)計算機(jī)系統(tǒng)中，傳輸信息采用三種方式：串行傳送、并行傳送和分時傳送。

對多個主設(shè)備提出的占用總線請求,一般采用優(yōu)先級或公平策略進(jìn)行仲裁。例如，在多處理器系統(tǒng)中對各CPU模塊的總線請求采用公平的原則來處理，而對I／O模塊的總線請求采用優(yōu)先級策略。按照總線仲裁電路位置不同，仲裁方式分為集中式仲裁和分布式仲裁兩類。97

第6章接口技術(shù)6.4.1PCI總線PCI總線是一種并行總線

PCI總線特點(diǎn)（1）傳輸速率高。最大數(shù)據(jù)傳輸率為133MB／s，當(dāng)數(shù)據(jù)寬度升級到64位，數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)266MB／s。這是其他總線難以比擬的。它大大緩解了數(shù)據(jù)I／O瓶頸，使高性能CPU的功能得以充分發(fā)揮，適應(yīng)高速設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。?）多總線共存。采用PCI總線可在一個系統(tǒng)中讓多種總線共存，容納不同速度的設(shè)備一起工作。

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第6章接口技術(shù)6.4.1PCI總線PCI總線特點(diǎn)（3）獨(dú)立于CPUPCI總線不依附某一具體處理器，即PCI總線支持多種處理器及將來發(fā)展的新處理器，在更改處理器時，更換相應(yīng)的橋接組件即可。（4）自動識別與配置外設(shè)，用戶使用方便。（5）并行操作能力。

PCI總線是一種并行總線

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第6章接口技術(shù)6.4.1PCI總線2.PCI總線的主要性能（1）總線時鐘頻率33.3MHz／66.6MHz。（2）總線寬度32位／64位。（3）最大數(shù)據(jù)傳輸率133MB／s（266MB／s）。（4）支持64位尋址。（5）適應(yīng)5V和3.3V電源環(huán)境。

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第6章接口技術(shù)USB總線是一種串行總線

6.4.2USB總線1.USB的特點(diǎn)（1）使用方便。使用USB接口可以連接多個不同的設(shè)備，支持熱插拔，在軟件方面，為USB設(shè)計的驅(qū)動程序和應(yīng)用軟件可以自動啟動，無需用戶干預(yù)。USB設(shè)備單獨(dú)使用自己的保留中斷，不會同其它設(shè)備爭用PC機(jī)有限的資源，為用戶省去了硬件配置的煩惱。USB設(shè)備能真正做到“即插即用”。101

第6章接口技術(shù)USB總線是一種串行總線

6.4.2USB總線1.USB的特點(diǎn)（2）速度快。USB3.0接口有4.8GB／s的傳輸速度。（3）連接靈活。一個USB口理論上可以采用“級聯(lián)”方式，連接多達(dá)127個USB設(shè)備，USB設(shè)備每個外設(shè)間距離（線纜長度）可達(dá)5米。連接的方式靈活，可使用串行連接，也可以使用中樞轉(zhuǎn)接頭把多個設(shè)備連接在一起，再同PC機(jī)的USB口相接。允許外設(shè)熱插拔，智能識別USB鏈上外圍設(shè)備的接入或拆卸。102

第6章接口技術(shù)USB總線是一種串行總線

6.4.2USB總線1.USB的特點(diǎn)（4）獨(dú)立供電。普通使用串口、并口的設(shè)備都需要單獨(dú)的供電系統(tǒng)，而USB設(shè)備則不需要，因為USB接口提供了內(nèi)置電源。USB電源能向低壓設(shè)備提供5V的電源，因此新的設(shè)備就不需要專門的交流電源了，從而降低了這些設(shè)備的成本并提高了性價比。103

第6章接口技術(shù)USB總線是一種串行總線

6.4.2USB總線1.USB的特點(diǎn)（5）支持多媒體。USB提供了對電話的兩路數(shù)據(jù)支持，USB可支持異步以及等時數(shù)據(jù)傳輸,使電話可與PC集成，共享語音郵件及其它特性。USB還具有高保真音頻。由于USB音頻信息生成于計算機(jī)外，因而減少了電子噪音干擾聲音質(zhì)量的機(jī)會,從而使音頻系統(tǒng)具有更高的保真度。104

第6章接口技術(shù)6.4.2USB總線2.總線拓?fù)?/p>

USB總線將USB設(shè)備與USB主機(jī)相連，總線的物理連接是一種層疊式的星形拓?fù)?。USB總線上的設(shè)備有兩種類型：

*功能單元（Functions）：具有USB接口，實(shí)現(xiàn)某種功能的外設(shè)，例如帶有USB接口的便攜式硬盤、打印機(jī)、掃描儀、局域網(wǎng)集線器等。*USB集線器（HUB）：為USB總線提供額外的連接點(diǎn)的設(shè)備，可以連接其他USB集線器和功能單元。雖然總線從物理連接上是分層的，但在實(shí)際通信過程中，所有USB設(shè)備對USB主機(jī)來說地位都是平等的，即USB的邏輯拓?fù)涫遣环謱拥男切瓮負(fù)洹?05第6章接口技術(shù)USB總線的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)106

第6章接口技術(shù)6.4.2USB總線3.電氣特性USB通過一條四芯電纜傳送電源和數(shù)據(jù)，電纜以點(diǎn)到點(diǎn)方式在設(shè)備之間連接。USB接口有四條不同顏色的連接線，它們是VBUS（紅）、GND（黑）、D+（綠）、D-（白）。VBUS和GND是一對用來向設(shè)備提供電源的連線。在源端，VBUS通常為+5V。USB主機(jī)和USB設(shè)備中通常包含電源管理部件。D為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的半雙工差分信號線。107

第6章接口技術(shù)6.4.2USB總線4.機(jī)械特性USB連接器分為A系列和B系列，A系列用于和主機(jī)連接，B系列用于和USB設(shè)備連接。這兩種連接器有不同的結(jié)構(gòu)，不會造成誤連。108

第6章接口技術(shù)6.4.2USB總線5.數(shù)據(jù)傳輸類型USB定義了四種傳送類型：控制傳送、批量傳送、準(zhǔn)同步傳送和中斷傳送。（1）控制傳送。用于在連接階段配置設(shè)備，或是傳輸配置信息或命令／狀態(tài)信息。（2）批量傳送。用于大量或突發(fā)性數(shù)據(jù)時傳輸?shù)姆绞?。?）準(zhǔn)同步傳送。這種類型也被稱為流模式實(shí)時傳輸，是預(yù)先商定的速率和事先商定的時延進(jìn)行的傳輸。收端自動識別傳輸速率。（4）中斷傳送。用于傳輸即時的、限定時間延遲的數(shù)據(jù)?？梢杂脕韴蟾媸录l(fā)送坐標(biāo)等信息。109

第6章接口技術(shù)6.4.3IEEE1394總線IEEE1394原為Apple公司于1993年首先提出的計算機(jī)接口技術(shù)，被稱為FireWire（火線）。IEEE協(xié)會于1995年12月正式接納成為一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，全稱為IEEE1394高性能串線總線標(biāo)準(zhǔn)（IEEE1394HighPerforemanceSericalBUS