第七章 接口与并行通信Word文件下载.docx

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外设的启动信号、停止信号就是常见的控制信息

2．接口部件的I/O端口：

⑴数据端口、⑵控制端口、⑶状态端口

CPU和外设进行数据传输时，各类信息在接口中进入不同的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口，每个端口有一个端口地址。

用于对来自CPU和内存的数据或者送往CPU和内存的数据起缓冲作用的，这些端口叫数据端口。

用来存放外部设备或者接口部件本身的状态，称为状态端口。

用来存放CPU发出的命令，以便控制接口和设备的动作，这类端口叫控制端口。

如下图

⑴输入还是输出，所用到的地址总是对端口而言的，不是对接口部件而言的。

⑵为了节省地址空间，将数据输入端口和数据输出端口对应同一个端口地址。

同样，状态端口和控制端口也常用同一个端口地址。

⑶CPU对外设的输入/输出操作就归结为对接口芯片各端口的读/写操作。

3．接口与系统的连接.

接口电路位于CPU与外设之间，从结构上看，可以把一个接口分为两个部分，⑴用来和I/O设备相连；

⑵用来和系统总线相连，这部分接口电路结构类似，连在同一总线上。

下图是一个典型的I/O接口和外部电路的连接图：

联络信号：

读/写信号，以便决定数据传输方向。

地址译码器，片选信号：

地址译码器除了接收地址信号外，还用来区分I/0地址空间和内存地址空间的信号（M/

）用于译码过程。

⑴一个接口通常有若干个寄存器可读/写，

⑵一般用1-2位低位地址结合读/写信号来实现对接口内部寄存器的寻址。

4．输入输出的寻址方式

CPU对外设的寻址方式通常有两种：

（1）存储器对应输入输出方式

每一个外设端口占有存储器的一个地址。

优点：

CPU对外设的操作可使用全部的存储器操作指令，寻址方式多，使用方便灵活，且可寻址的外设数量多。

缺点：

由于外设占用了存储单元的地址，使内存的容量减小，同时，程序的可读性下降。

（2）端口寻址的输入输出方式

CPU有专门的输入输出指令（IN，OUT），通过这些指令中的地址来区分不同的外设。

容易掌握，编出的程序可读性好。

可寻址的范围较小，还必须有相应的控制线（M/

）来区分是寻址内存还是外设。

7.2可编程并行接口芯片8255A

一．并行通信与接口

并行通信就是把一个字符的各位同时用几根线进行传输。

传输速度快，信息率高。

电缆要多，随着传输距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题，所以，并行通信用在传输速率要求较高，而传输距离较短的场合。

Intel8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。

二．8255A的编程结构

8255A由以下几部分组成：

见图7-3

1．三个数据端口A，B，C

这三个端口均可看作是I/O口，但它们的结构和功能也稍有不同。

·

A口：

是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。

B口：

也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。

C口：

可以看作是一个独立的8位I/O口；

也可以看作是两个独立的4位I/O口。

也是仅对输出数据进行锁存。

2．A组和B组的控制电路

这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。

A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；

B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。

图7-38255A的编程结构

3．数据总线缓冲器

8位的双向的三态缓冲器。

作为8255A与系统总线连接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。

4．读/写控制逻辑

读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。

它接收片选信号

及系统读信号

、写信号

、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。

习题与思考：

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，通常它们可共用一个端口地址码，为什么？

3．CPU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？

第二讲：

7.2可编程并行接口芯片8255A

接口与系统的连接,并行通信与接口，8255A的编程结构。

　8255A的工作方式，8255A的编程及应用。

三．8255A的引脚功能

引脚信号可以分为两组：

一组是面向CPU的信号，一组是面向外设的信号。

1．面向CPU的引脚信号及功能

D0-D7：

8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；

RESET：

复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；

：

片选，输入，用来决定芯片是否被选中；

读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；

写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；

A1，AO：

内部口地址的选择，输入。

这两个引脚上的信号组合决定对8255A内部的哪一个口或寄存器进行操作。

8255A内部共有4个端口：

A口，B口，C口和控制口，两个引脚的信号组合选中端口见下表。

，

，

，A1，A0这几个信号的组合决定了8255A的所有具体操作，

表7-18255A的操作功能表

A1A0

操作

数据传送方式

00100

读A口

A口数据→数据总线

00101

读B口

B口数据→数据总线

00110

读C口

C口数据→数据总线

01000

写A口

数据总线数据→A口

01001

写B口

数据总线数据→B口

01010

写C口

数据总线数据→C口

01011

写控制口

数据总线数据→控制口

2．面向外设的引脚信号及功能

•PA0~PA7：

A组数据信号，用来连接外设；

•PB0~PB7：

B组数据信号，用来连接外设；

•PC0~PC7：

C组数据信号，用来连接外设或者作为控制信号。

四．8255A的工作方式

8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。

方式0――简单输入/输出――查询方式；

A，B，C三个端口均可。

方式1――选通输入/输出――中断方式；

A，B，两个端口均可。

方式2――双向输入/输出――中断方式。

只有A端口才有。

工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。

在不同的工作方式下，8255A三个输入/输出端口的排列示意图如图7-4所示。

1．方式0：

为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。

方式0的应用场合有两种：

一种是同步传送；

一种是查询传送。

2．方式1

方式1是一种选通I/O方式，A口和B口仍作为两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。

而C口则要有6位（分成两个3位）分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。

（1）方式1的输入组态和应答信号的功能

图7-5给出了8255A的A口和B口方式1的输入组态。

图7-5方式1输入组态

C口的PC3-PC5用作A口的应答联络线，

PC0-PC2则作用B口的应答联络线，

余下的PC6~PC7则可作为方式0使用。

应答联络线的功能如下：

选通输入。

用来将外设输入的数据打入8255A的输入缓冲器。

IBF：

输入缓冲器满。

作为STB的回答信号，。

INTR：

中断请求信号。

INTR置位的条件是STB为高且IBF为高且INTE为高。

INTE：

中断允许。

对A口来讲，是由PC4置位来实现，对B口来讲，则是由PC0置位来实现。

事先将其置位。

　　　　　　　A口　　　　　　B口

：

　　　　　　PC4PC2

　　　　　　PC5PC1

INTR：

PC3PC0

INTE：

　PC4置1PC2置1

（2）方式1的输出组态和应答信号功能

图7-7方式1的输出组态

C口的PC3、PC6、PC7用作A口的应答联络线，

余下的PC4~PC5则可作为方式0使用。

输出缓冲器满。

当CPU已将要输出的数据送入8255A时有效，用来通知外设可以从8255A取数。

响应信号。

作为对

的响应信号，表示外设已将数据从8255A的输出缓冲器中取走。

　INTR：

INTR置位的条件是ACK为高且OBF为高且INTE为高。

　INTE：

对A口来讲，由PC6的置位来实现，对B口仍是由PC2的置位来实现。

A口B口

　　　　　　　PC6PC2

　PC7PC1

　PC3PC0

INTE：

PC6置1PC2置1

3．方式2

方式2为双向选通I/O方式，只有A口才有此方式。

这时，C口有5根线用作A口的应答联络信号，其余3根线可用作方式0，也可用作B口方式1的应答联络线。

方式2：

就是方式1的输入与输出方式的组合，各应答信号的功能也相同。

而C口余下的PC0~PC2正好可以充当B口方式1的应答线，若B口不用或工作于方式0，则这三条线也可工作于方式0。

（1）方式2的组态

　　　　　　PC4

　　　　　　PC5

　　　　　　PC6

PC7

PC3

（2）方式2的应用场合

方式2是一种双向工作方式，如果一个并行外部设备既可以作为输入设备，又可以作为输出设备，并且输入输出动作不会同时进行。

（3）方式2和其它方式的组合　（见书中183页）

①方式2和方式0输入的组合：

控制字：

11XXX01T

方式2和方式0输出的组合：

控制字：

11XXX00T

方式2和方式1输入的组合：

11XXX11X

方式2和方式1输出的组合：

11XXX10X

其中X表示与其取值无关，而T表示视情况可取1或0。

五．8255A的编程及应用

1．8255A的编程

对8255A的编程涉及到两个内容：

⑴写控制字设置工作方式等信息，

⑵使C口的指定位置位/复位的功能。

均写入控制端口

（1）控制字格式

控制字要写入8255A的控制口，写入控制字之后，8255A才能按指定的工作方式工作。

8255A的控制字格式与各位的功能如图7-11所示。

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

=1控制字标志C口低4位

A组工作方式1--输入

00--方式0A口控制0--输出

01--方式11--输入B口控制

1x--方式20--输出1--输入

C口高4位控制B组工作方式0--输出

1--输入0--方式0

0--输出1--方式1

图7-118255A的控制字格式

例1某系统要求使用8255A的A口方式0输入，B口方式0输出，C口高4位方式0输出，C口低4位方式0输入。

则控制字为：

　　10010001即91H

初始化程序为：

MOVAL，91H

OUTCTRL_PORT，AL

（2）C口的置位/复位功能

只有C口才有，它是通过向控制口写入按指定位置位/复位的控制字来实现的。

C口的这个功能可用于设置方式1的中断允许，可以设置外设的启/停等。

按位置位/复位的控制字格式如图7-12所示。

=0控制字标志1--置位

无意义置位/复位引脚编码0--复位

000--PC0

001--PC1

...

111--PC7

图7-12位置位/复位控制字格式

例如在书中例2，A口方式2要求发两个中断允许，即PC4和PC6均需置位。

B口方式1要求使PC2置位来开放中断。

初始化程序可补充完整如下。

MOVAL，0C4H

OUTCTRL_PORT，AL　　；

设置工作方式

MOVAL，09H

PC4置位，A口输入允许中断

MOVAL，ODH

PC6置位，A口输出允许中断

MOVAL，05H

PC2置位；

B口输出允许中断

2．接口应用举例

例3利用8255A的A口方式0与微型打印机相连，将内存缓冲区BUFF中的字符打印输出。

试完成相应的软硬件设计。

（CPU为8088）

首先我们分析一下打印机的工作。

微型打印机和主机之间的接口采用并行接口。

图7-13打印机数据传输时序

表7-2Centronics标准引脚信号

引脚

名称

方向

功能

1

STROBE

入

数据选通，有效时接收数据

2-9

DATA1-DATA8

数据线

10

ACKNLG

出

响应信号，有效时准备接收数据

11

BUSY

忙信号，有效时不能接收数据

12

PE

纸用完

13

SLCT

选择联机，指出打印机不能工作

14

AUTOLF

自动换行

31

INIT

打印机复位

32

ERROR

出错

36

SLCTIN

有效时打印机不能工作

它的工作流程是：

主机将要打印的数据送上数据线，然后发选通信号。

打印机将数据读入，同时使BUSY线为高，通知主机停止送数。

这时，打印机内部对读入的数据进行处理。

处理完以后使ACK有效，同时使BUSY失效，通知主机可以发下一个数据。

硬件连线如下图：

说明：

由PC0充当打印机的选通信号，通过对PC0的置位/复位来产生选通。

同时，由PC7来接收打印机发出的“BUSY”信号作为能否输出的查询。

8255A的控制字为：

10001000即88H

A口方式0，输出；

C口高位方式0输入，低位方式0输出

PC0置位:

00000001即01H

PC0复位：

00000000即00H

　8255A的4个口地址分别为：

00H，01H，02H，03H。

编制程序如下：

DADASEGMENT

BUFFDB'

Thisisaprintprogram!

'

，'

$'

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS：

CODE，DS：

DATA

START：

MOVAX，DATA

MOVDS，AX

MOVSI，OFFSETBUFF

MOVAL，88H；

8255A初始化，A口方式0，输出

OUT03H，AL；

C口高位方式0输入，低位方式0输出

MOVAL，01H；

OUT03H，AL；

使PC0置位，即使选通无效

WAIT：

INAL，02H

TESTAL，80H；

检测PC7是否为1即是否忙

JNZWAIT；

为忙则等待

MOVAL，［SI］

CMPAL，'

；

是否结束符

JZDONE；

是则输出回车

OUT00H，AL；

不是结束符，则从A口输出

MOVAL，00H

OUT03H，AL

MOVAL，01H

产生选通信号

INCSI；

修改指针，指向下一个字符

JMPWAIT

DONE：

MOVAL，0DH

输出回车符

MOVAL，00H

OUT03H，AL

产生选通

WAIT1：

JNZWAIT1；

MOVAL，0AH

输出换行符

MOVAH，4CH

INT　21H

CODEENDS

ENDSTART

例4将上例中8255A的工作方式改为方式1，采用中断方式将BUFF开始的缓冲区中的100个字符从打印机输出。

（假设打印机接口仍采用Centronics标准）

分析：

仍用PC0作为打印机的选通，打印机的

作为8255A的A口，

8255A的中断请求信号（PC3）接至系统中断控制器8259A的IR3，其它硬件连线同上例，如图7-15所示。

图7-15中断方式硬件连线

1010XXX0

PC6置位:

00001101即0DH，允许8255A的A口输出中断

由硬件连线可以分析出，8255A的4个口地址分别为：

假设8259A初始化时送ICW2为08H，则8255AA口的中断类型码是0BH，此中断类型码对应的中断向量应放到中断向量表从2CH开始的4个单元中。

主程序：

MAIN：

MOVAL，0A0H

设置8255A的控制字

MOVAL，01H；

使选通无效

XORAX，AX

MOVDS，AX

MOVAX，OFFSETROUTINTR

MOVWORDPTR[002CH]，AX

MOVAX，SEGROUTINTR

MOVWORDPTR[002EH]，AX；

送中断向量

使8255AA口输出允许中断

MOVDI，OFFSETBUFF；

设置地址指针

MOVCX，99；

设置计数器初值

MOVAL，[DI]

输出一个字符

INCDI

INCAL

撤消选通

STI；

开中断

NEXT：

HLT；

等待中断

LOOPNEXT；

修改计数器的值，指向下一个要输出的字符

HLT

中断服务子程序如下：

ROUTINTR：

MOVAL，[DI]

OUT00H，AL：

从A口输出一个字符

OUT03H，AL：

MOV03H，AL；

INCDI：

修改地址指针

IRET：

中断返回

思考：

是否可以采用A口的

作为打印机的选通信号？

如可以的话，软件该如何修改？

是否可用打印机的BUSY作为8255的A口

？

1．试分析8255A方式0、方式1和方式2的主要区别，并分别说明它们适合于什么应用场合。

2．当8255A的A口工作在方式2时，其端口B适合于什么样的功能？

写出此时各种不同组合情况的控制字。

3．若8255A的端口A定义为方式0，输入；

端口B定义为方式1，输出；

端口C的上半部定义为方式0，输出。

试编写初始化程序。

（口地址为80H~83H）

4．假设一片8255A的使用情况如下：

A口为方式0输入，B口为方式0输出。

此时连接的CPU为8086，地址线的A1、A2分别接至8255A的A0、A1，而芯片的

来自A3A4A5A6A7=00101，试完成8255A的端口地址和初始化程序。

第三讲

7.3微机与键盘的接口

　微机与键盘的接口及处理方法，.LED显示方法