機電-第8章可編程接口芯片

第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用目錄8.1并行I/O接口8.2串行通信接口8.3定時/計數(shù)器技術(shù)目錄8.4A/D與D/A接口2024-02-031第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用8.1并行I/O接口8.1.1并行I/O接口

并行輸入/輸出就是把一個字符的幾個位同時進行傳輸。它具有傳輸速度快、效率高的優(yōu)點。并行通訊所用的電纜較多，不適合長距離傳輸。所以，并行通訊總是用在數(shù)據(jù)傳輸率要求較高，而傳輸?shù)木嚯x較短的場合。實現(xiàn)并行輸入/輸出的接口就是并行接口。通常，一個并行接口可設(shè)計為輸出接口，如連接一臺打印機。也可設(shè)計為輸入接口，如連接鍵盤。還可設(shè)計成雙向通訊接口，既作為輸入接口又作為輸出接口，如連接像磁盤驅(qū)動器這樣的需雙向通路的設(shè)備。2/3/20242第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用CPU數(shù)據(jù)總線控制寄存器輸入緩沖/寄存器輸出緩沖/寄存器狀態(tài)寄存器I/O設(shè)備控制狀態(tài)信號數(shù)據(jù)狀態(tài)控制并行接口端口地址圖8-1并行接口電路示意圖2/3/20243第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用圖8-1是典型的并行接口和外設(shè)連接的示意圖。從圖中可以看到，并行接口左邊是與CPU連接的總線，右邊用一個通道和輸入設(shè)備相連，另一個通道和輸出設(shè)備相連，輸入和輸出都有獨立的信號交換聯(lián)絡(luò)控制線。在并行接口內(nèi)部用控制寄存器來寄存CPU對它的控制命令，用狀態(tài)寄存器來提供各種工作狀態(tài)供CPU查詢，此外，還有供輸出和輸入數(shù)據(jù)用的輸出數(shù)據(jù)鎖存器和輸入數(shù)據(jù)緩沖器。并行接口的工作原理如下：在輸入過程中，當外設(shè)把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)輸入線上時，通過“數(shù)據(jù)輸入準備好”狀態(tài)線通知接口取數(shù)。接口在把數(shù)據(jù)鎖存到輸入緩沖器的同時，把數(shù)據(jù)輸入回答線置“1”，用來通知外設(shè)，接口的數(shù)據(jù)輸入緩沖器“滿”，禁止外設(shè)再送數(shù)據(jù)。2/3/20244第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用并且把內(nèi)部狀態(tài)寄存器中“輸入準備好”狀態(tài)位置“1”，以便CPU對其進行查詢或向CPU申請中斷。在CPU讀取接口中的數(shù)據(jù)后，接口將自動清除“輸入準備好”狀態(tài)位和“數(shù)據(jù)輸入回答”信號，以便外設(shè)輸入下一個數(shù)據(jù)。在輸出過程中，當數(shù)據(jù)輸出緩沖器“空閑”時，接口中“輸出準備好”狀態(tài)位置“1”。在接收到CPU的數(shù)據(jù)后，“輸出準備好”狀態(tài)位復(fù)位。數(shù)據(jù)通過輸出線送到外設(shè)，同時，由“數(shù)據(jù)輸出準備好”信號線通知外設(shè)取數(shù)據(jù)。當外設(shè)接收一個數(shù)據(jù)時，回送一個“數(shù)據(jù)輸出回答”信號，通知接口準備下一次輸出數(shù)據(jù)。接口將撤消“數(shù)據(jù)輸出準備好”信號并再一次置“輸出準備好”狀態(tài)位為“1”，以便CPU輸出下一個數(shù)據(jù)。2/3/20245第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用8.1.2可編程并行輸入/輸出接口8255A

8255A是Intel公司生產(chǎn)的一種可編程并行輸入/輸出接口芯片。它的通用性強，可以方便地和微機連接，用來擴展輸入/輸出口。8255A有3個8位并行端口，根據(jù)不同的初始化編程，可以分別定義為輸入或輸出方式，以完成CPU與外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送。1.8255A的結(jié)構(gòu)

8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-2所示。它由并行I/O端口、控制電路、數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀/寫控制邏輯等幾個部分組成。(1)并行I/O端口A、B、C。2/3/20246第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯A組端口A（8）A組端口C（4）B組端口B(8)B組端口C（4）A組控制B組控制8位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線DBI/OPA7~PA0I/OPC7~PC4I/OPC3~PC0I/OPB7~PB0CPU接口內(nèi)部邏輯

外設(shè)接口RDWRA0A1RESETCS圖8-28255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)2/3/20247

A、B、C口都是8位的，可以選擇作為輸入或輸出，但在結(jié)構(gòu)和功能上有所不同。A口含有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。B口含有一個8位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存/緩沖器和一個8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器（不鎖存）。C口含有一個8位數(shù)據(jù)輸出緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（不鎖存）。當數(shù)據(jù)傳送不需要聯(lián)絡(luò)信號時，這三個端口都可以用作輸入或輸出口。當A口、B口工作在需要聯(lián)絡(luò)信號輸入、輸出方式時，C口可以分別為A口和B口提供狀態(tài)和控制信息。

第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/20248(2)A組和B組控制電路。

8255A的三個端口在使用時分為A、B組。A組包括A口8位和C口的高4位，B組包括B口8位和C口的低4位。兩組的控制電路中有控制寄存器，根據(jù)寫入的控制字決定兩組的工作方式，也可以對C口的每一位置“1”或清“0”。(3)數(shù)據(jù)總線緩沖器。

數(shù)據(jù)總線緩沖器是三態(tài)雙向8位緩沖器，是8255A與CPU數(shù)據(jù)總線的接口。數(shù)據(jù)的輸入/輸出、控制字和狀態(tài)信息的傳送，都是通過這個緩沖器進行的。由于8255A的數(shù)據(jù)總線是三態(tài)的，所以D0~D7可以直接與CPU的數(shù)據(jù)總線相連。第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/20249(4)讀/寫控制邏輯。

8255A的讀/寫控制邏輯的作用是從CPU的地址和控制總線上接收有關(guān)信號，轉(zhuǎn)變成各種控制命令送到數(shù)據(jù)緩沖器以及A組、B組控制電路，從而管理三個端口、控制寄存器和數(shù)據(jù)總線之間的傳送操作。2.8255A的引腳功能

8255A采用40腳雙列直插式封裝，引腳如圖8-3所示。下面分別介紹各個引腳的功能。第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/202410第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用

408255A2021PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D11D2D3D4D5D6D7VCCPC7PC6PB5PB4PB3PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PC2圖8-38255A的引腳2/3/202411第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用（1）D7～D0：8255A的雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線，和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連，用來讀寫數(shù)據(jù)和寫入控制字。（2）A1、A0：端口選擇線，用于選擇8255A的三個數(shù)據(jù)端口和一個控制端口。當A1A0為00時：選擇端口A；為01時，選擇端口B；為10時，選擇端口C；為11時，選擇控制端口。在8088系統(tǒng)中，A1、A0直接與系統(tǒng)地址總線的A1、A0連接即可。在8086系統(tǒng)中存在奇偶地址的問題，一般將8255A的數(shù)據(jù)線與系統(tǒng)的低8位數(shù)據(jù)總線相連，8255A的A1、A0與系統(tǒng)地址總線的A1、A0連接，而用系統(tǒng)地址總線的A0=0作為該8255A的片選條件之一。

2/3/202412第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用（3）：片選信號，低電平有效。當為低電平時8255A才能接受CPU的讀寫。與地址譯碼器輸出端相連。（4）：讀信號，低電平有效，當為低電平時允許CPU從8255A讀取各端口的數(shù)據(jù)。（5）：寫信號，低電平有效，當為低電平時8255A才能接受寫入數(shù)據(jù)或控制字。（6）RESET：復(fù)位信號，高電平有效。當為高電平時，8255A所有的寄存器清0，所有的輸入/輸出引腳均呈高祖態(tài)，直到寫入控制字為止。2/3/202413第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用與I/O設(shè)備相連接的信號線：（1）PA7～PA0：端口A數(shù)據(jù)線。（2）PB7～PB0：端口B數(shù)據(jù)線。（3）PC7～PC0：端口C數(shù)據(jù)線。3．8255A控制字

控制字是用來設(shè)置8255A的工作方式，8255A有兩個控制字：方式選擇控制字和C口按位置位/復(fù)位控制字。對8255A的編程就是向控制寄存器端口寫入控制字，通過表8-1來看，8255A只有一個控制寄存器端口地址（A1A0=11），這兩個控制字寫入同一端口地址（A1A0=11），為了進行區(qū)分，控制字的D7位作為標志位，D7=1表示是工作方式控制字；D7=0表示是按位置位/復(fù)位控制字。

2/3/202414第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用表8-1信號組合實現(xiàn)的各種端口操作D7～D0呈高阻狀態(tài)未被選中，不工作×××1D7～D0呈高阻狀態(tài)11×數(shù)據(jù)總線→控制寄存器端口11數(shù)據(jù)總線→端口C10數(shù)據(jù)總線→端口B01數(shù)據(jù)總線→端口A輸出（寫）0100端口C→數(shù)據(jù)總線10端口B→數(shù)據(jù)總線01端口A→數(shù)據(jù)總線輸入（讀）10000功能說明操作WRRDA1、A0CS2/3/202415第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用

(1)工作方式控制字

8255A有三種工作方式：方式0、方式1、方式2。工作方式控制字的作用是確定三個數(shù)據(jù)口在哪種方式下工作以及在該方式下式輸入還是輸出。工作方式控制字的格式如圖8-4所示。

（2）C口按位置位/復(fù)位控制字端口C設(shè)置為輸出方式時，常常用于控制目的，用來發(fā)送控制信號。此時，可利用按位置位/復(fù)位控制字的作用，使C口的某一引腳輸出特定的電平狀態(tài)（高電平或低電平），而不影響端口C的其他位的狀態(tài)?？刂谱值母袷饺鐖D8-5所示。

2/3/202416D6D5D4D3D2D1D01B組PC3~PC00：輸出1：輸入B組PB8~PB00：輸出1：輸入B組方式選擇0：方式01：方式1A組PC7~PC40：輸出1：輸入A組PA7~PA00：輸出1：輸入A組方式選擇00：方式001：方式11×：方式2標志位=1A組控制B組控制圖8-48255A工作方式控制字

第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/202417【例8.1】設(shè)某片8255A的各端口處于如下工作方式：端口A工作于方式1輸出；端口B工作于方式0輸入；端口C的高4位輸出，低4位輸入。根據(jù)8255A的方式選擇控制字格式（圖8.3）可寫出該片的方式選擇控制字為：10100011B或0A3H?！窘狻吭O(shè)此8255A芯片的A端口、B端口、C端口、控制端口地址為208H、209H、20AH、20BH，則其初始化程序為MOV DX，20BH；8255A控制端口MOV AL，0A3H；寫入控制字OUT DX，AL；送到控制端口第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/202418第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用D7D6D5D4D3D2D1D01=置位0=復(fù)位位選擇000C口0位001C口1位…111C口7位未用位（一般取0）標志位=0圖8-5C口按位置位/復(fù)位控制字格式2/3/202419【例8.2】

設(shè)8255A的A端口、B端口、C端口、控制端口地址為60H、61H、62H、63H，以下的程序段可實現(xiàn)對端口C的PC2復(fù)位和PC5置位，即MOV AL，00000100B（04H）OUT 63H，AL；復(fù)位PC2MOV AL，00001011B（0BH）OUT 63H，AL；置位PC5第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/202420第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用4．8255A的工作方式

(1)方式0：基本I/O在方式0下，A、B、C三個端口均用作輸入/輸出，這種輸入/輸出只是簡單的輸入/輸出，是一種不使用專用控制信號線的簡單輸入/輸出方式，無聯(lián)絡(luò)信號。如圖8-6所示。

A口

8255AC口

B口系統(tǒng)總線PA7~PA0PA7~PA0PA7~PA0PA7~PA0圖8-68255A工作方式02/3/202421第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用在這種方式下，三個端口都可以由程序規(guī)定為輸入或輸出方式，但不能既作為輸入又作為輸出，也沒有提供固定的聯(lián)絡(luò)信號。C口分為高4位和低4位，可以分別設(shè)置為輸入或輸出方式。各端口在輸出方式下有鎖存功能，輸入不鎖存。當以工作方式0輸入時，外設(shè)先將數(shù)據(jù)送到8255A的某個端口，CPU執(zhí)行一條輸入指令，有效將該端口的數(shù)據(jù)送入CPU。當以工作方式0輸出時，CPU執(zhí)行一條輸出指令，有效，將數(shù)據(jù)送到8255A的某個端口，然后由外設(shè)取走。工作方式0適合于數(shù)據(jù)的無條件傳送，也可以人為指定某些位作為狀態(tài)信息線，進行查詢式傳送。2/3/202422若用于查詢傳送，可用端口A、B、C三個中的任一位充當查詢信號，其余位可作為獨立的端口位用于與外設(shè)連接，進行數(shù)據(jù)信息的傳送。在方式0下，C口的高低4位可分別設(shè)定為輸入或輸出，但CPU的IN或OUT指令必須至少以一個字節(jié)為單位進行讀寫，所以必須采取適當?shù)钠帘未胧?。如?-2。

第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/202423【例8.4】

設(shè)8255A端口A、B、C和控制端口地址80H、82H、84H、86H，選用C端口高4位中PC7作為輸出設(shè)備的狀態(tài)位，C端口低4位中PC1作為輸出設(shè)備的選通位。寫入方式選擇控制字8AH設(shè)定各端口的工作在輸出一個數(shù)據(jù)前，先通過輸入PC7，查詢輸出設(shè)備狀態(tài)，準備好則從端口A輸出，并由PC1發(fā)出選通脈沖信號通知輸出設(shè)備準備接受數(shù)據(jù)。此題為一種方式0下自定義的聯(lián)絡(luò)信號，接口圖如圖8.5所示。

MOV AL，8AH OUT 86H，ALNEXT： IN AL，84H TEST AL，80H JZ NEXT；查詢外設(shè)是否準備就緒

MOV AL，CL OUT 80H，AL；將數(shù)據(jù)輸出到端口A MOV AL，02H OUT 84H，AL；復(fù)位PC1 INC AL OUT 84H，AL；置位PC1，向端口C發(fā)送選通脈沖信號第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/202424第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用（2）方式1：帶選通的輸入/輸出這種方式僅A口和B口工作在這種方式下，A口或B口可以作為輸入或輸出，但不能既是輸入又是輸出。不論是輸入還是輸出，都要利用C口的某些引腳作為聯(lián)絡(luò)信號，并且這些聯(lián)絡(luò)信號和端口C的各引腳保持固定的關(guān)系，它們不能用程序加以改變。C口未被占用的位仍可用于輸入或輸出（控制字的D3位決定）。端口A、B工作方式1時聯(lián)絡(luò)信號的對應(yīng)關(guān)系見表8-3。

2/3/202425第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用表8-38255A芯片工作在方式1時的通信聯(lián)絡(luò)信號端口聯(lián)絡(luò)線輸入輸出端口A方式1PC7I/OOBFAPC6I/OACKAPC5IBFAI/OPC4STBAI/OPC3INTRAINTRA端口B方式1PC2STBBACKBPC1IBFBOBFBPC0INTRBINTRB2/3/202426第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用8255A工作在方式1時，具有以下特點：①端口A、B均可工作在方式1的輸入或輸出方式。②端口A、B若只有一個工作在方式1，而另一個工作在方式0，則端口C中有3位作為方式1的聯(lián)絡(luò)信號，端口C其余位均可工作在方式0的輸入或輸出方式。③端口A、B都工作在方式1，則需要端口C中6位作為其聯(lián)絡(luò)信號，剩下的2位還可工作在方式0的I/O方式。如圖8-7所示，方式1下8255A的各端口的輸入結(jié)構(gòu)圖。2/3/202427第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用方式1輸入：A口1PC4,51=輸入0=輸出WROBFAACKAINTRAI/OD7~D0PA7~PA0INTEAPC7PC6PC3PC4、PC5＆2011I/O×××A組控制字1WROBFBACKBINTRBD7~D0PB7~PB0INTEBPC1PC1PC0＆××××11×B組控制字方式1輸入：B口圖8-7方式1下8255A的各端口的輸入結(jié)構(gòu)2/3/202428方式1輸入過程如圖8.7所示。圖8.78255A方式1輸入過程2/3/202429方式1輸入的具體工作過程如下：（1）當外設(shè)將數(shù)據(jù)送至端口A或端口B的數(shù)據(jù)線上后，就向8255A發(fā)出負脈沖，使選通信號為低，8255A將輸入數(shù)據(jù)送至輸入鎖存器鎖存。（2）8255A在選通信號有效之后將數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)鎖存在指定的數(shù)據(jù)鎖存器中，其后將輸入緩沖器滿信號IBF變成高電平，輸出給外設(shè)，不再接收外設(shè)送來的新數(shù)據(jù)。（3）選通信號結(jié)束后，其電位由低變高，若此時IBF信號和INTE信號也同時為高電平，INTR變?yōu)橛行В駽PU發(fā)出中斷請求信號，通知CPU輸入的數(shù)據(jù)已鎖存進輸入緩沖器，等待CPU讀取。（4）CPU接收中斷請求，發(fā)出讀信號，讀取數(shù)據(jù)，并在讀信號的下降沿，INTR信號復(fù)位，撤銷中斷請求。（5）CPU讀結(jié)束，在讀信號的上升沿，IBF復(fù)位，則允許外設(shè)發(fā)送新的數(shù)據(jù)。2/3/202430第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用

1PC4,51=輸入0=輸出WROBFAACKAINTRAI/OD7~D0PA7~PA0INTEAPC7PC6PC3PC4、PC5＆2010I/O×××A組控制字1WROBFBACKBINTRBD7~D0PB7~PB0INTEBPC1PC1PC0＆××××10×B組控制字方式1輸出：B口如圖8-8所示，方式1下8255A的各端口的輸出結(jié)構(gòu)圖。

圖8-8方式1下8255A的各端口的輸出結(jié)構(gòu)2/3/202431方式1輸出過程如圖8.9所示。圖8.98255A方式1輸出過程2/3/202432方式的具體工作過程如下：（1）CPU響應(yīng)中斷請求，發(fā)出信號，將輸出的數(shù)據(jù)送入指定端口的輸出數(shù)據(jù)緩沖器中。信號的上升沿使中斷請求信號INTR復(fù)位。（2）CPU輸出結(jié)束時，信號的上升沿使有效，表示輸出緩沖器滿，通知外設(shè)可以接收數(shù)據(jù)。（3）當外設(shè)開始接收數(shù)據(jù)，便發(fā)出信號，作為響應(yīng)回答信號。的下降沿使無效。（4）若CPU允許中斷，則在的上升沿后，INTR有效，向CPU發(fā)出中斷請求，通知CPU輸出緩沖器中的數(shù)據(jù)已經(jīng)被外設(shè)取走，可以輸出新的數(shù)據(jù)到緩沖器中。第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/202433第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用（3）方式2：帶選通的雙向輸入/輸出方式2是雙向傳送方式，一般既可作為輸入設(shè)備，又可作為輸出設(shè)備的并行外設(shè)進行數(shù)據(jù)交換，并且輸入、輸出數(shù)據(jù)不會同時進行。方式2類似于方式1輸入和輸出的組合。設(shè)定為方式2后，端口C的5位作為指定的控制/聯(lián)絡(luò)信號。方式2下端口A的結(jié)構(gòu)如圖8-9所示，各聯(lián)絡(luò)信號含義見表8-4。

2/3/202434第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用1B組方式0=方式01=方式11××I/OI/OI/O×D7D6D5D4D3D2D1D0INTRAOBFAACKASTBAIBFAI/ORDWRPA7~PA0INTE1PC7PC6PC4PC2、PC0＆PC3PC5INTE2＆≥1B口0=輸出1=輸入PC2~PC00=輸出1=輸入圖8-9方式2下8255A端口A的結(jié)構(gòu)2/3/202435第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用表8-48255A芯片端口A方式2時的聯(lián)絡(luò)信號聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)信號信號含義PC7端口A輸出緩沖器滿信號PC6端口A外設(shè)收到數(shù)據(jù)的應(yīng)答信號PC5IBFA端口A輸入緩沖器滿信號PC4端口A外設(shè)數(shù)據(jù)輸入選通信號PC3INTRA中斷請求信號PC2I/O數(shù)據(jù)線或B組聯(lián)絡(luò)線PC1I/O數(shù)據(jù)線或B組聯(lián)絡(luò)線PC0I/O數(shù)據(jù)線或B組聯(lián)絡(luò)線

注：當端口B工作在方式1時，表中的PC2~PC0仍作為聯(lián)絡(luò)信號含義與表8-3相同。

2/3/202436【例8.5】8255A端口A作為數(shù)據(jù)輸出端口工作于方式0，接了8個發(fā)光二極管，端口B作為數(shù)據(jù)輸入端口工作于方式0，要求單撥PB4對應(yīng)的開關(guān)K4時，發(fā)光二極管全亮；K4撥回原位又全滅。單撥PB7對應(yīng)的開關(guān)K7，單個發(fā)光二極管從VD0～VD7循環(huán)亮燈，K6回原位全滅。設(shè)8255A端口地址為203H～206H。

【解】端口A、端口B都工作于方式0，因此采用無條件傳送方式，端口A用于數(shù)據(jù)輸出，端口B用于數(shù)據(jù)輸入，因此得到8255A的方式選擇控制字為10000010B=82H。程序為

STACK SEGMENTDW 100DUP（?）STACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS：CODE，SS：STACKMAIN： MOV AL，82H；8255A控制字

MOV DX，206H OUT DX，AL；8255A初始化NEXT： MOV DX，204H IN AL，DX；讀B口數(shù)據(jù)

TEST AL，10H；測試PB4 JNZ LIT ；PB4=1，轉(zhuǎn)LIT，發(fā)光二極管全亮 MOV AL，00H；否則全滅 JMP TRLTLIT： MOV AL，0FFHTRLT： MOV DX，203H OUT DX，AL MOV DX，204H

IN AL，DX；讀B口數(shù)據(jù)

TEST AL，80H；測試PB7

JNZ CONT0

；PB7=1，轉(zhuǎn)CONT，發(fā)光二極管循環(huán)點亮

MOV AL，00H；否則全滅

MOV DX，203H OUT DX，AL JMP NEXTCONT0: MOV BL，01HCONT1： MOV AL，BL MOV DX，203H OUT DX，AL CALL DELAY；調(diào)用延時程序 SHL BL，1 JNZ CONT1 JMP NEXT CODE ENDSEND MAIN2/3/202437第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用8.2串行通信接口8.2.1串行通信基本概念

微型計算機與一些常用的外部設(shè)備(如電傳打字機、CRT終端等)之間的數(shù)據(jù)交換，往往需要采用串行通訊方式。在遠程計算機通訊中，串行通訊更是一種不可缺少的通訊方式。串行通訊是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，只占用一條傳輸線，它可由兩種方式來實現(xiàn)：一種是將8位通道中的一位依靠軟件來實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳送；另一種是通過專用的通訊接口，將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)。2/3/202438第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用

1．串行通信的分類按照串行數(shù)據(jù)的格式，串行通信可分為異步傳送和同步傳送兩類。同步通信靠同步信號、識別同步字符來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，而異步通信是一種利用字符的再同步技術(shù)的通信方式。（1）異步傳送方式：異步傳送的數(shù)據(jù)以字符為單位。傳送時，各個字符可以是連續(xù)傳送的，也可以是間斷傳送的，這完全由發(fā)送方根據(jù)需要來決定。異步傳送的另一個特點是，雙方各自用自己的時鐘源來控制發(fā)送和接收。由于字符的發(fā)送是隨機進行的，對于接收方來說，要判別何時是新的一個字符開始。因而，在異步通信時，必須對字符規(guī)定一定的格式。異步通信字符格式如圖8-11所示。2/3/202439第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用100/10/10/10/11110…0/1起始位8位數(shù)據(jù)奇偶校驗位停止位起始位第n個字符第n+1個字符0/10/10/10/10/1圖8-11異步通信字符格式

2/3/202440第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用（2）同步傳送方式：同步傳送以許多字符或許多位組織成的數(shù)據(jù)塊為傳送單位，是一種連續(xù)傳送數(shù)據(jù)的方式。通信開始以后，發(fā)送端連續(xù)發(fā)送字符，接收端也連續(xù)接收字符，直到一個數(shù)據(jù)塊傳送結(jié)束。同步傳送時，字符與字符之間沒有間隙，也不用起始位和停止位，僅在數(shù)據(jù)塊開始時用同步字符SYNC來指示，其數(shù)據(jù)格式如圖8-12所示。2/3/202441第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2…數(shù)據(jù)n校驗字符1校驗字符2數(shù)據(jù)塊同步字符同步字符圖8-12同步通信字符格式

2/3/202442第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用8.2.2可編程串行通信接口芯片—8251A1．8251A的特點和內(nèi)部結(jié)構(gòu)Intel8251A是可編程的串行通信接口芯片，它的主要特點如下：（1）可用于串行異步通信和串行同步通信。（2）對于異步通信，每個字符5~8位數(shù)據(jù)位，1個啟動位，1個位作為奇/偶效驗。并能根據(jù)編程為每個數(shù)據(jù)增加1位、1位半或2位停止位，可以檢查家啟動位，自動檢測和處理停止位。（3）對于同步通信，可設(shè)為單同步、雙同步或者外同步，同步字符可由用戶自行設(shè)定。（4）異步通信的時鐘頻率可設(shè)為波特率的1倍、16倍或64倍。2/3/202443第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用（5）可以設(shè)定奇校驗或偶校驗，也可以不設(shè)校驗。校驗位的插入、檢錯及剔除都由芯片本身完成。（6）異步通信時，波特率的可選范圍為0~9600波特，同步通信時，波特率的可選范圍為0~56K波特。（7）提供與外部設(shè)備特別是調(diào)制解調(diào)器的聯(lián)絡(luò)信號，便于直接和通信線路相連接。（8）接收、發(fā)送數(shù)據(jù)分別有各自的緩沖器，可以進行全雙工通信。2/3/202444第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯發(fā)送器及發(fā)送控制接收器及接受控制調(diào)制/解調(diào)控制D7~D0RESETC/DCLKRDWRCSTXDTXRDYTXETXCRXDRXRDYSYNDETRXCDTRDSRRTSCTS圖8-148251A結(jié)構(gòu)圖2/3/202445第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2．8251A的外部引腳8251A是一個采用NMOS工藝制造的28引腳雙列直插式封裝的組件，其外部引腳如圖8-15所示。D2D3RXDGNDD4D5D6D7TXCWRCSR/DRDRXRDYD1D0VCCRXCDTRRTSDSRRESETCLKTXDTXEMPTYCTSSYNDET/BRKDETTXRDY12814158251A圖8-158251A的引腳2/3/202446第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用4．8251A的控制字寄存器和狀態(tài)字寄存器8251A內(nèi)除具有可讀寫的數(shù)據(jù)寄存器外，還具有只可寫的控制字寄存器和只可讀的狀態(tài)寄存器，CPU對它們的操作見表8-5。（1）控制字寄存器控制字寄存器寄存方式控制字和命令控制字。①方式控制字：方式控制字確定8251A的通信方式（同步/異步）、校驗方式（奇校驗／偶校驗／不校驗）、數(shù)據(jù)位數(shù)（5／6／7／8位）及波特率參數(shù)等。方式控制字的格式如圖8-16所示。它應(yīng)在復(fù)位后寫入，且只需寫入一次。

2/3/202447第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用CSC/DRDWR操作0110CPU向8251A寫入控制命令字01CPU從8251A讀取狀態(tài)信息010CPU向8251A寫入數(shù)據(jù)信息01CPU從8251A讀取數(shù)據(jù)信息×11高阻態(tài)，不進行任何讀寫操作1×××高阻態(tài)，不進行任何讀寫操作表8-5CPU對8251A的讀寫操作控制

2/3/202448第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用D7D6D5D4D3D2D1D0通信方式及波特率00同步×101異步×110異步×1611異步×62數(shù)據(jù)位數(shù)005位016位107位118位校驗方式×0不校驗01奇校驗11偶校驗00無效011位停止位101位半停止位112位停止位×0內(nèi)同步01雙同步字符11單同步字符同步方式？YN圖8-168251A方式控制字的格式2/3/202449第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用②命令控制字：命令控制字使8251A處于規(guī)定的狀態(tài)以準備發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。命令控制字的格式如圖8-17所示。它應(yīng)在方式控制字寫入后寫入，用于控制8251A的工作，可以多次寫入。方式控制字和命令控制字本身無特征標志，也沒有獨立的端口地址，8251A是根據(jù)寫入先后次序來區(qū)分這兩者的：先寫入者為方式控制字，后寫入者為命令控制字。所以CPU對8251A初始化編程時必須按一定的順序?qū)懭敕绞娇刂谱趾兔羁刂谱帧?/p>

2/3/202450第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用ENIRRISERSBRKRXEDRTTXEN1進行搜索方式1內(nèi)部復(fù)位1請求發(fā)送1清除錯誤標志發(fā)送斷點字符允許接收1數(shù)據(jù)終端準備好允許發(fā)送1允許0禁止1允許0禁止1迫使TXD為低0正常工作圖8-178251A命令控制字格式

2/3/202451第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用（2）狀態(tài)控制字CPU可通過指令讀出8251A狀態(tài)控制字，以了解8251A當時的工作狀態(tài)，做出是否進行新的數(shù)據(jù)傳送的決定。狀態(tài)控制字放在狀態(tài)寄存器中，CPU只能讀狀態(tài)寄存器而不能寫狀態(tài)寄存器。狀態(tài)控制字的格式如圖8-18所示。

DSRSYNDETFEOEPETXERXRDYTXRDY數(shù)據(jù)裝置準備好1已達到同步0未達到同步幀校驗錯標志溢出錯標志1奇偶錯1接收器準備好1發(fā)送器準備好圖8-188251A狀態(tài)字格式

2/3/202452第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用5．8251A的初始化編程8251A復(fù)位裝入方式控制字同步方式？輸入同步字符雙同步字符方式？輸入命令字復(fù)位8251A？傳送數(shù)據(jù)傳送完？輸入第日二個同步字符YYNNNYYN2/3/202453第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用8.3定時/計數(shù)器技術(shù)8.3.1定時/計數(shù)器的基本概念微型計算機系統(tǒng)常常需要一種器件為處理機和外部設(shè)備提供時間間隔標志，或?qū)ν獠枯斎朊}沖進行計數(shù)，這種器件稱為定時/計數(shù)器。2/3/2024548.3.2可編程定時器/計數(shù)器8253Intel-8253就是在微機系統(tǒng)中應(yīng)用最廣的定時/計數(shù)器芯片，它是一種可編程芯片，工作方式、定時時間和輸出信號形式等均可編程設(shè)置，使用十分方便。1．8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主要特征8253芯片是一個雙列直插式器件，具有24個引腳，主要特性有：（1）采用NMOS工藝，用單一的+5V電源供電。（2）芯片內(nèi)具有三個獨立的16位減法計數(shù)器（或稱計數(shù)器通道），每個計數(shù)器又可分為兩個8位的計數(shù)器。（3）計數(shù)頻率為0～5MHZ。（4）兩種計數(shù)方式：二進制或BCD方式計數(shù)。（5）每個計數(shù)器有6種工作方式都可由程序設(shè)計，即可對系統(tǒng)時鐘脈沖計數(shù)實現(xiàn)定勢，又可對外部事件進行計數(shù)。（6）可由軟件或硬件控制開始計數(shù)或停止計數(shù)。第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2/3/202455第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用2.8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8253的結(jié)構(gòu)由計數(shù)器、控制寄存器、讀/寫控制邏輯和數(shù)據(jù)緩沖器等四部分組成，圖8-20所示。

圖8-208253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2/3/202456第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用4.8253的引腳。8253為24腳雙列直插式封裝結(jié)構(gòu)，其引腳按功能分為與CPU接口引腳和與外設(shè)接口引腳兩類。如圖8-21所示。12482531213D7D6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GATE0GNDVCCWRRDCSA1A0CLK2OUT2GATE2CLK1GATE1OUT1圖8-218253引腳圖2/3/202457第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用5.8253控制字使用8253芯片時，必須確定每個計數(shù)器的工作方式和預(yù)置的初值。計數(shù)器的工作方式由控制字確定，程序中使用OUT指令將控制字寫入命令寄存器，設(shè)定8253的工作方式?？刂谱值母袷饺鐖D8-22所示。2/3/202458第8章微機接口技術(shù)及其應(yīng)用圖8-228253的控制字格式D7D0D6D5D4D3D2D12/3/2024598253的工作方式01、000：方式0（計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷）性質(zhì)：寫入控制字，OUT端為低電平，計數(shù)初值裝入該計數(shù)器后，等待到GATE輸入高電平時，計數(shù)器開始遞減計數(shù)。在整個計數(shù)過程中，OUT保持低電平，當計數(shù)器減為0時，OUT輸出高電平。①設(shè)定工作方式(0)②設(shè)定計數(shù)初值(4)③

硬件啟動(GATE=1)④計數(shù)值(4)送入計數(shù)器⑤計數(shù)過程(-1)⑥計數(shù)結(jié)束(0)特點：計數(shù)器只計一遍。計數(shù)過程GATE控制，GATE=0暫停計數(shù)，GATE=1接著計數(shù)。裝入計數(shù)值為8位時，立即開始計數(shù)；裝入16位計數(shù)值時，在寫入第一個字節(jié)后停止計數(shù)，等第二個字節(jié)寫入后開始新的計數(shù)。2/3/2024602、001：方式1（可編程單拍脈沖）性質(zhì)：寫入控制字，OUT端為高電平，計數(shù)初值裝入該計數(shù)器后，在GATE信號的上升沿后的下一個CLK脈沖的下降沿開始計數(shù)，OUT變?yōu)榈碗娖?。在整個計數(shù)過程中，OUT保持低電平，當計數(shù)器減為0時，OUT變?yōu)楦唠娖剑敵鲆粋€單脈沖，若GATE信號再由低變高，可再產(chǎn)生一個單脈沖，相當一個單穩(wěn)態(tài)。①設(shè)定工作方式(1)②設(shè)定計數(shù)初值(4)[3硬件啟動(GATE=1)]④計數(shù)值(4)送入計數(shù)器⑤計數(shù)過程(--1)⑥計數(shù)結(jié)束(0)特點：GATE上升沿觸發(fā)，計數(shù)值可重復(fù)使用。8253的工作方式12/3/2024613、010：方式2（分頻器或脈沖信號發(fā)生器）性質(zhì)：8253相當于一個分頻脈沖產(chǎn)生器，若計數(shù)值為N，則每輸入N個CLK脈沖，輸出一個脈沖，脈沖寬度等于N*CLK周期。特點：計數(shù)初值裝入計數(shù)器后，由GATE信號控制，若GATE信號為0時，暫停計數(shù)，當變?yōu)楦唠娖降南乱粋€CLK脈沖又開始重新計數(shù)。計數(shù)過程中，CPU可隨時改變計數(shù)值，當計數(shù)器減為0時，又按新的計數(shù)值分頻。8253的工作方式22/3/2024624、011：方式3（方波發(fā)生器）性質(zhì)：輸出周期性方波，若計數(shù)值為N，則輸出的方波周期是N個CLK周期。CPU寫入控制字后OUT變高，寫完計數(shù)值后自動開始計數(shù)，輸出保持高電平。當計到一半計數(shù)值時，輸出變低，直到計數(shù)到0，輸出又變?yōu)楦?，重新開始計數(shù)。特點：計數(shù)初值裝入計數(shù)器，由GATE信號控制，若GATE=0暫停計數(shù)，GATE=1允許計數(shù)。計數(shù)過程中，新裝入值不影響原計數(shù)過程。計數(shù)為偶數(shù)，計數(shù)器減2，到0，OUT改變，計數(shù)值重新裝入，反復(fù)工作。當N為奇數(shù)時，在前半波多計一個CLK脈沖，因此，輸出占空比為的近似方波。8253的工作方式32/3/202463例：要求計數(shù)器0工作于方式3，輸出方波的頻率為2KHz，計數(shù)脈沖的頻率為2.5MHz，采用BCD計數(shù)，試寫出初始化程序段。設(shè)8253的端口地址為：80H～83H。N=(1/2KHz)/(1/2.5MHz)=2.5MHz/2KHz=1250MOVAL，37HOUT83H，ALMOVAL，50HOUT80H，ALMOVAL，12HOUT80H，AL000111113.初始化程序段：1.分頻系數(shù)計算：2.8253的方式控制字為：2/3/2024645、100：方式4（軟件觸發(fā)選通）寫入控制字，OUT端為高電平，寫入計數(shù)初值后立即開始計數(shù)（相當軟件觸發(fā)啟動）,計數(shù)器計到0時，OUT變?yōu)榈碗娖?經(jīng)過一個CLK脈沖周期，OUT又變高，計數(shù)器停止計數(shù)，只有寫入新計數(shù)值才能開始新的計數(shù)。要求GATE一直為高電平。8253的工作方式42/3/2024656、101：方式5（硬件觸發(fā)選通）寫入控制字，OUT變高，寫入計數(shù)初值后，由GATE信號的上升沿觸發(fā)開始計數(shù)。計到0后，OUT變?yōu)榈碗娖健＝?jīng)一個CLK周期后，OUT又變?yōu)楦唠娖剑⑼Ｖ褂嫈?shù)，等下次GATE觸發(fā)才能再計數(shù)。8253的工作方式52/3/2024667.8253工作方式小結(jié)（1）方式2、4、5的輸出波形是相同的，都是寬度為一個CLK時鐘周期的負脈沖，但方式2可自動連續(xù)工作，方式4由軟件觸發(fā)啟動，方式5由硬件觸發(fā)啟動。（2）方式1與方式5工作過程相同，但輸出波形不同，方式1輸出的是寬度為N個CLK脈沖的低電平有效的脈沖（計數(shù)過程中輸出為低），而方式5輸出的是寬度為一個CLK脈沖的負脈沖（計數(shù)過程中輸出為高）。（3）輸出端OUT的初始狀態(tài)，方式0在寫入方式字CW后輸出為低，其余方式，寫入控制字后，輸出均為高。（4）任一種方式，均是在寫入計數(shù)初值之后，才能開始計數(shù)，方式0、2、3、4都是在寫入計數(shù)初值之后，開始計數(shù)的，而方式1和方式5需要外部觸發(fā)啟動，才開始計數(shù)。2/3/2024678253-

工作方式與輸出波形圖

方式功能輸出波形觸發(fā)性質(zhì)0計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷寫初值后,經(jīng)N+1個時鐘周期OUT端變?yōu)楦唠娖?GATE=0停止計數(shù)軟觸發(fā)單次負脈沖1可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出寬度為N個時鐘周期的負脈沖,只要有新的GATE脈沖,重新計數(shù)硬觸發(fā)單次負脈沖2分頻器輸出寬度為一個時鐘周期的負脈沖,自動觸發(fā)連續(xù)的脈沖波3方波發(fā)生器N為偶數(shù),占空比為1/2;N為奇數(shù),N+1/2個正脈沖,N-1/2個負脈沖自動觸發(fā)連續(xù)的方波4軟件觸發(fā)的選通信號寫入初值后,經(jīng)N個時鐘周期,OUT變低一個時鐘周期軟觸發(fā)單次單拍負脈沖5硬件觸發(fā)的選通信號門控觸發(fā)后,經(jīng)N個時鐘周期,OUT變低一個時鐘周期硬觸發(fā)單次單拍負脈沖2/3/2024688253-各工作方式特點比較

工作方式GATE=0或下降沿GATE上升沿GATE高電平改變計數(shù)值方式0禁止計數(shù)―允許計數(shù)立即有效方式1―啟動計數(shù)―外部觸發(fā)有效方式2禁止計數(shù)并置OUT為高電平初始化計數(shù)允許計數(shù)計數(shù)到1有效方式3禁止計數(shù)并置OUT為高電平初始化計數(shù)允許計數(shù)計數(shù)到0有效方式4禁止計數(shù)―允許計數(shù)立即有效方式5―啟動計數(shù)―外部觸發(fā)有效2/3/202469四、8253的應(yīng)用編程舉例1.寫入通道控制字，規(guī)定通道的工作方式；（A1A0=11）2.寫入計數(shù)值（由控制字的D7D6確定通道號）。①若規(guī)定只寫入低8位，則寫入的為計數(shù)值的低8位，高8位自動置0；②若規(guī)定只寫入高8位，則寫入的為計數(shù)值的高8位，低8位自動置0；③若是16位計數(shù)值，則分兩次寫入，先寫入低8位，再寫入高8位。2/3/