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1、微机原理-串并行通信和接口技术,微机原理 串并行通信和接口技术(2),本章要点,串行通信的几种方式 8251A的编程结构和功能结构 8251A和CPU的信号连接以及和外设的信号连接 低档接口芯片和高档数据总线的连接 8251A的模式寄存器、控制寄存器和状态寄存器的格式,微机原理 串并行通信和接口技术(3),8251A的初始化流程 8251A的使用 8255A和CPU的信号连接以及和外设的信号连接 8255A的三种工作方式和设置方法 8255A的C端口置0/置1,微机原理 串并行通信和接口技术(4),6.1串行接口和串行通信,串行接口 串行通信涉及的几个问题,微机原理 串并行通信和接口技术(5)
2、,6.1.1串行通信涉及的几个问题,全双工方式和半双工方式 同步方式和异步方式 传输率,微机原理 串并行通信和接口技术(6),1. 全双工方式、半双工方式和单工方式,全双工方式:接收和发送用不同的通路。 半双工方式:输入和输出使用同一通路。 单工方式:系统只能在一个方向传输信息。,半双工方式,全双工方式,微机原理 串并行通信和接口技术(7),2. 同步方式和异步方式,传输方式: 同步通信:收发双方采用同一个时钟信号来定时。一个信息帧可含有多个字符。 异步通信:每个字符的前后都要用若干位作为分隔位来进行识别。一个信息帧只含一个字符。 同步方式和异步方式比较: 同步方式的信息有效率高。 同步方式需
3、传输时钟信号。,微机原理 串并行通信和接口技术(8),2. 同步方式和异步方式,起始位每个字符开始传送的标志,起始位采用逻辑0电平,数据位数据位紧跟着起始位传送。由58个二进制位组成,低位先传送,校验位用于校验是否传送正确;可选择奇检验、偶校验或不传送校验位,停止位表示该字符传送结束。停止位采用逻辑1电平,可选择1、1.5或2位,空闲位传送字符之间的逻辑1电平,表示没有进行传送,异步串行通信格式,微机原理 串并行通信和接口技术(9),3.串行通信的传输率,数据传输速率比特率(Bit Rate) 每秒传输的二进制位数bps 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样,为数据传输速率的倒数 进行二进制
4、数码传输,每位时间长度相等: 比特率波特率(Baud Rate),微机原理 串并行通信和接口技术(10),3. 串行通信的传输率,例.异步传输过程:设每个字符对应1个起始位、7个信息位、1个奇偶校验位和1个停止位,如果波特率为1 200bps,那么,每秒钟能传输的最大字符数为1 200/10120个。 例2.同步传输:用1 200bps的波特率工作,用4个同步字符作为信息帧头部,但不用奇偶校验,那么,传输100个字符所用的时间为7(100+4)/1 2000.606 7s,这就是说,每秒钟能传输的字符数可达到100/0.606 7165个。,在同样的传输率下,同步传输时实际字符传输率要比异步传
5、输时高。,微机原理 串并行通信和接口技术(11),6.1.2串行接口,微机原理 串并行通信和接口技术(12),6.2可编程串行通信接口8251A,8251A的基本性能 8251A的基本工作原理 8251A的对外信号 8251A的编程 8251A编程举例 8251A的使用实例,微机原理 串并行通信和接口技术(13),6.2.1 8251A的基本性能,可以工作在同步或异步方式。 在同步方式时, 能用5、6、7或8位代表字符 能自动检测同步字符 允许奇偶校验。 在异步方式下 能用5、6、7或8位代表字符,用1位作为奇偶校验。 能增加1个启动位 能增加1个、1.5个或2个停止位。,微机原理 串并行通信
6、和接口技术(14),6.2.2 8251A的基本工作原理,8251A的功能结构 8251A的功能结构 8251A的发送和接收,微机原理 串并行通信和接口技术(15),8251A的内部工作原理,接收来自CPU的控制信号和控制字,译码后向8251A各功能部件发出有关的控制信号,因此它实际上是8251A的内部控制器,接收来自RxD引脚上的串行数据,并按设定的格式将其转换为并行数据,存放在I/O缓冲器的接收数据缓冲器中。,锁存CPU输出的数据,把数据由并行变串行,从TxD引脚串行发送出去。,控制825lA与调制解调器之间的信息传送。,微机原理 串并行通信和接口技术(16),2. 8251A的发送和接收
7、,(1) 异步接收方式,微机原理 串并行通信和接口技术(17),(2) 异步发送方式,2. 8251A的发送和接收,微机原理 串并行通信和接口技术(18),2. 8251A的发送和接收,(3) 同步接收方式 (4) 同步发送方式,微机原理 串并行通信和接口技术(19),微机原理 串并行通信和接口技术(20),6.2.3 8251A的对外信号,8251A和CPU之间的连接信号 8251A与外部设备之间的连接信号,微机原理 串并行通信和接口技术(21),8251A和CPU之间的连接信号,微机原理 串并行通信和接口技术(22),2. 8251A与外部设备之间的连接信号,微机原理 串并行通信和接口技术
8、(23),6.2.4 8251A的编程,8251A的初始化 模式寄存器的格式 控制寄存器的格式 状态寄存器的格式,微机原理 串并行通信和接口技术(24),1. 8251A的初始化,复位后,用奇地址写入的值送模式寄存器。 若为同步模式,接着往奇地址端口输出的字节为同步字符。 此后,除复位命令,往奇地址写入的值将送到控制寄存器,往偶地址端口写入的值送到数据输出寄存器。,偶地址端口:数据输入寄存器和数据输出寄存器 奇地址端口:状态寄存器、模式寄存器、控制寄存器和同步字符寄存器,微机原理 串并行通信和接口技术(25),8251A的初始化流程图,微机原理 串并行通信和接口技术(26),3. 8251A模
9、式寄存器的格式,异步模式,微机原理 串并行通信和接口技术(27),3. 8251A模式寄存器的格式,同步模式,微机原理 串并行通信和接口技术(28),4. 控制寄存器的格式,微机原理 串并行通信和接口技术(29),5. 状态寄存器的格式,微机原理 串并行通信和接口技术(30),6.2.5 8251A编程举例,异步模式下的初始化程序举例 同步模式下的初始化程序举例 利用状态字进行编程的举例,微机原理 串并行通信和接口技术(31),1. 异步模式下的初始化程序举例,MOV AL,0FAH OUT 42H,AL ;设置模式字,为异步模式,波特率因子为16 ;用7个数据位,偶校验,2个停止位 MOV
10、AL,37H OUT 42H,AL ;设置控制字,使发送启动、接收启动 ;并设置有关信号,微机原理 串并行通信和接口技术(32),2. 同步模式下的初始化程序举例,MOV AL,38H OUT 42H,AL ;设置模式字为同步模式 ;2个同步字符,7个数据位,偶校验 MOV AL,16H OUT 42H,AL OUT 42H,AL ;两个同步字符均为16H MOV AL,97H OUT 42H,AL ;设置控制字,并启动,微机原理 串并行通信和接口技术(33),3. 利用状态字进行编程的举例,MOV AL,0FAH OUT 42H,AL ;设置模式字,异步模式,波特率因子为16 ;7个数据位,
11、2个停止位,偶校验 MOV AL,35H OUT 42H,AL ;设置控制字,并启动 MOV DI,0 ;变址寄存器初始化 MOV CX,80 ;共收取80个字符 BEGIN:IN AL,42H TEST AL,02H JZ BEGIN ;读状态字并测试,微机原理 串并行通信和接口技术(34),3. 利用状态字进行编程的举例,IN AL,40H ;读取字符 MOV DX,OFFSET BUFFER MOV DX+DI,AL ;传输字符 INC DI ;修改缓冲区指针 IN AL,42H ;读取状态字 TEST AL,38H ;测试有无错误 JNZ ERROR LOOP BEGIN ;如没有错,
12、则接收下1个字符 JMP EXIT ;如满8个字符,则结束 ERROR: CALL ERR_OUT;调用出错处理程序 EXIT: ,微机原理 串并行通信和接口技术(35),6.3.6 8251A的使用实例,下图为用8251A作为CRT接口的实际例子,微机原理 串并行通信和接口技术(36),8251A的初始化程序段,INIT: XOR AX,AX ;AX清零 MOV CX,0003 MOV DX,00DAH OUT1: CALL KKK LOOP OUT1 ;往控制端口DAH送3个0 MOV AL,40H CALL KKK ;往控制端口送40H复位 MOV AL,4EH CALL KKK ;设置
13、模式字, 异步模式,波特率因子为16 ;8位数据,1位停止位 MOV AL,27H CALL KKK ;往设置命令字启动 ,微机原理 串并行通信和接口技术(37),KKK:OUT DX,AL ;将数据输出到指定端口 PUSH CX MOV CX,0002 ABC:LOOP ABC ;等待输出动作完成 POP CX ;恢复CX内容 RET,微机原理 串并行通信和接口技术(38),往CRT输出一个字符的程序段,CHAROUT:MOV DX,0DAH STATE: IN AL,DX ;输入状态字 TEST AL,01 JZ STATE ;不断测试状态位 MOV DX,0D8H ;数据端口地址送DX
14、POP AX ;AX中为要输出的字符 OUT DX,AL ;往端口中输出一个字符,微机原理 串并行通信和接口技术(39),6.3并行通信和并行接口,特点: 传输速度快 信息率高 用电缆多,微机原理 串并行通信和接口技术(40),微机原理 串并行通信和接口技术(41),6.4 可编程并行通信接口8255A,可编程 通过软件工作方式 连接外部设备时,通常不需外部电路,微机原理 串并行通信和接口技术(42),6.4.1 8255A的内部结构,A组,支持工作方式0、1、2 常作数据端口,功能最强大,B组,支持工作方式0、1 常作数据端口,仅支持工作方式0,分两个4位,每位可独立操作 A组控制高4位PC
15、4PC7,B组控制低4位PC0PC3 可作数据、状态和控制端口 控制最灵活,最难掌握,通常使用方法: 端口A、B作为独立的输入或者输出端口 端口C配合端口A、B,控制端口A和端口C的高4位的工作方式和读写操作。,控制端口B和端口C的低4位的工作方式和读写操作。,管理数据传输过程。,微机原理 串并行通信和接口技术(43),6.4.2 8255A的芯片引脚信号,1. 和外设一边相连的信号 PA7PA0A组数据信号; PB7PB0B组数据信号; PC7PC0C组数据信号。,2. 和CPU一边相连的信号 RESET 复位信号,高电平有效 。 D7D0 数据线 。 CS# 片选信号。 RD# 读出信号。
16、 WR# 写入信号。 A1、A0 端口选择信号。,微机原理 串并行通信和接口技术(44),6.4.3 8255A的控制字,控制字分为两类: 各端口的方式选择控制字; C端口按位置1/置0控制字。,微机原理 串并行通信和接口技术(45),1. 方式选择控制字,有三种基本工作方式: 方式0基本的输入输出方式 方式1选通的输入输出方式 方式2双向传输方式 只有端口A能工作在方式2 同一组的两端口可分别工作在输入和输出方式,微机原理 串并行通信和接口技术(46),2. 端口C置1/置0控制字,置1/置0控制字注意: 必须写入控制口 D0位决定置1或置0 D3、D2、D1位决定了对哪一位操作 D7位必须
17、为0,微机原理 串并行通信和接口技术(47),6.4.4 8255A的工作方式,方式0 方式1 方式2,微机原理 串并行通信和接口技术(48),1.方式0,(1) 方式0的工作特点 端口可作为输入口,也可作为输出口。 可以有16种不同的组合 (2) 方式0的输入输出时序 在方式0读取数据条件: 先发出地址信号 数据要领先于读信号 输入时序要求: 读出期间地址保持有效 数据必须保持到结束 读脉冲宽度至少为300ns,微机原理 串并行通信和接口技术(49),1.方式0,(3) 方式0的使用场合 同步传送 查询式传送,微机原理 串并行通信和接口技术(50),方式0的输出时序,1.方式0,方式0输出时
18、序要求: 地址信号必须提前有效且滞后消失 写脉冲宽度至少有400ns 数据必须提前并保持tWD时间,微机原理 串并行通信和接口技术(51),2. 方式1,(1)方式1的特点 端口A、B可分别工作在方式1。 端口C配合方式1,微机原理 串并行通信和接口技术(52),(2) 方式1输入时序,STB# 选通信号 IBF 缓冲器满信号 INTR 送往CPU的中断请求信号 INTE 中断允许信号 下图为方式1的输入时序,微机原理 串并行通信和接口技术(53),微机原理 串并行通信和接口技术(54),(3) 方式1输出时序 OBF# 输出缓冲器满信号 ACK# 外设响应信号 INTR 中断请求信号 INT
19、E 中断允许信号,微机原理 串并行通信和接口技术(55),方式1时输出端口对应的控制信号和状态信号,微机原理 串并行通信和接口技术(56),方式1的输出时序,微机原理 串并行通信和接口技术(57),3. 方式2,(1) 方式2的特点 只适用于端口A。 端口C用5个数位提供控制和状态信号。 (2) 方式2信号 INTRA 中断请求信号 STBA# 选通信号 IBFA 状态信息 OBFA# 输出缓冲器满信号 ACKA# 对OBFA的响应信号 INTE1 中断允许信号 INTE2 中断允许信号,微机原理 串并行通信和接口技术(58),方式2的控制信号,微机原理 串并行通信和接口技术(59),(3)方
20、式2的时序,微机原理 串并行通信和接口技术(60),(4) 方式2的使用场合 一个并行外设既可以作为输入又可以作为输出 输入输出动作不会同时进行,微机原理 串并行通信和接口技术(61),A端口工作于方式2,B端口工作于方式0输入情况,(5) 方式2和其他方式的组合,微机原理 串并行通信和接口技术(62),A端口工作于方式2,B端口工作于方式0输出情况,(5) 方式2和其他方式的组合,微机原理 串并行通信和接口技术(63),A端口工作于方式2,B端口工作于方式1输入情况,(5) 方式2和其他方式的组合,微机原理 串并行通信和接口技术(64),A端口工作于方式2,B端口工作于方式1输出情况,(5) 方式2和其他方式的组合,微机原理 串并行通信和接口技术(65),6.4.5 8255A的应用举例,8255A工作于方式的例子 8255A工作于方式的例子,微机原理 串并行通信和接口技术(66),. A工作于方式的例子,8255A作为打印机接口的示意,微机原理 串并行通信和接口技术(67),. 工作于方式的例子,8255A作为中断方式打印机接口的示意,