第4章存儲(chǔ)器系統(tǒng)接口-西安交通大學(xué)教師個(gè)人主頁

1、1,第6章 數(shù)字量輸入輸出接口,西安交通大學(xué)計(jì)算機(jī)系桂小林2016年11月6日星期五,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,2,目錄,6.1 并行接口的概念6.2并行接口控制芯片8255A6.3 數(shù)字量并行接口的應(yīng)用6.4 數(shù)字量串行接口及芯片8251A6.5 光電隔離輸入輸出接口,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,3,概述,數(shù)字量輸入輸出接口包括數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出兩大部分。數(shù)字量是計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別和處理的信號(hào)。輸入輸出系統(tǒng)中的主要數(shù)字量包括開

2、關(guān)量輸入和輸出。所以數(shù)字量又稱為開關(guān)量。本章主要介紹數(shù)字量并行輸入輸出接口、數(shù)字量串行輸入輸出接口以及光電隔離的輸入輸出接口。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,4,6.1 并行接口的概念,并行接口通信就是把一個(gè)字符的各位同時(shí)用幾根線進(jìn)行傳輸。并行通信用在傳輸速率要求較高，而傳輸距離較短的場(chǎng)合。圖6-1給出了數(shù)據(jù)總線進(jìn)行并行通行的例子。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,5,6.2并行接口控制芯片8255A,8255A是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行接口

3、芯片，它有多種工作方式可以進(jìn)行選擇，并且通常無需外圍電路，使用方便而且廣泛 。6.2.1 8255A的編程結(jié)構(gòu)6.2.2 8255A的引腳功能6.2.3 8255A的控制字6.2.4 8255A的工作方式,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,6,6.2.1 8255A的編程結(jié)構(gòu),8255A的邏輯結(jié)構(gòu)如圖6-2所示，主要包括三個(gè)并行的輸入/輸出端口A、B和C，A組和B組的控制電路，數(shù)據(jù)緩沖器以及讀寫控制邏輯等部分。為了與A組和B組進(jìn)行區(qū)分，以

4、下將端口A、B和C稱為PA口、PB口和PC口。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,7,,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,8,,（1）PA、PB和PC口的作用與功能8255A有三個(gè)I/O端口，分別是PA、PB和PC，三個(gè)端口都是8位的，并且通過編程可以作為輸入、輸出或輸入/輸出端口使用。PA口是一個(gè)獨(dú)立的8位I/O口，有數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存功能。PB口也是一個(gè)獨(dú)立的8位I/O口，有數(shù)據(jù)輸出鎖存功能。PC口可以看作是一個(gè)獨(dú)立的8位I/O口；也可以看作是兩

5、個(gè)獨(dú)立的4位I/O口，還可看作獨(dú)立的8位I/O口。有數(shù)據(jù)輸出鎖存功能。端口PA和PB通常獨(dú)立使用，而端口PC既可以獨(dú)立使用，也可以配合端口PA和PB的工作，為它們提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)，包括選通信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。端口PC在獨(dú)立工作時(shí)，既可以8位并行輸入或輸出，也可以按位操作，具有更大的靈活性。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,9,,（2）A組和B組的控制電路在配合端口PA和PB工作時(shí)，端口PC被分為兩部分，高4位（PC7 ~ PC4）與端口PA一起構(gòu)成

6、了A組，而低4位（PC3 ~ PC0）與端口PB一起構(gòu)成了B組。A組和B組的控制電路接收由讀寫控制邏輯獲得的控制字，分別對(duì)A組和B組的工作方式進(jìn)行控制，因此A組和B組可以工作在不同方式下。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,10,,（3）數(shù)據(jù)緩沖器雙向、三態(tài)的數(shù)據(jù)緩沖器是8255A與數(shù)據(jù)總線的接口，微處理器可以通過它向三個(gè)I/O端口寫入或讀出數(shù)據(jù)，或者寫入控制字以選擇8255A的工作方式。（4）讀寫控制邏輯讀寫控制邏輯電路負(fù)責(zé)管理8255A

7、的數(shù)據(jù)傳輸過程，實(shí)現(xiàn)8255A內(nèi)部和外部的數(shù)據(jù)、控制字的傳送。它根據(jù)地址、控制信號(hào)（復(fù)位信號(hào)、讀寫信號(hào)和片選信號(hào)等）的組合來決定將微處理器發(fā)送的控制字傳送給A組或B組的控制電路，或者選擇輸入或輸出數(shù)據(jù)到PA、PB和PC口。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,11,6.2.2 8255A的引腳功能,1．面向CPU的引腳信號(hào)及功能D0-D7：8位，雙向，三態(tài)數(shù)據(jù)線，用來與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連；RESET：復(fù)位信號(hào)，高電平有效，輸入，用來清除8255A的

8、內(nèi)部寄存器，并置A口，B口，C口均為輸入方式；A1，A0：內(nèi)部口地址的選擇，輸入。這兩個(gè)引腳上的信號(hào)組合決定對(duì)8255A內(nèi)部的哪一個(gè)口或寄存器進(jìn)行操作,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,12,,2．面向外設(shè)的引腳信號(hào)及功能PA0~PA7：A組數(shù)據(jù)信號(hào)，用來連接外設(shè)；具有輸入、輸出鎖存功能，可以作為單向或雙向信號(hào)線使用。PB0~PB7：B組數(shù)據(jù)信號(hào)，用來連接外設(shè)；具有輸出鎖存功能，僅可以作為單向信號(hào)線使用。PC0~PC7：C組數(shù)據(jù)信號(hào)，用來連

9、接外設(shè)或者作為控制信號(hào)。具有輸出鎖存功能，僅可以作為單向信號(hào)線使用。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,13,6.2.3 8255A的控制字,1．方式控制字（控制口）,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,14,,2．C口置位/復(fù)位控制字（控制口）,注意：這里必須使用控制口操作PC口,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,15,,例如，某系統(tǒng)要求使用8255A的C口的PC5輸出一個(gè)由高到低的跳變?？梢酝ㄟ^兩種方式設(shè)置。如下頁,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,16,,方法一：采用普通方式設(shè)

10、置PC為輸出，然后置位/復(fù)位PC5，具體程序段如下：MOVDX，控制口MOVAL，1 00 0 0 X X XB；選擇PC高位輸出，方式0OUTDX，AL；控制字設(shè)置MOV DX，PC端口MOVAL，XX 1 XXXXX B；即PC5設(shè)置為高電平輸出OUTDX，AL；PC5置0（低電平）MOVAL，XX 0 XXXXX B；即PC5設(shè)置為低電平輸出OUTDX，AL；PC5置0（低電平）,微機(jī)

11、接口技術(shù)，桂小林,17,,方法二：采用置位/復(fù)位PC口方式，具體程序段如下：MOVDX，控制口MOVAL，0 000 101 1B；即0BH，選擇PC5，置位OUTDX，AL；PC5置1（高電平）MOVAL，0 000 101 0B；即0AH，選擇PC5，復(fù)位OUTDX，AL；PC5置0（低電平）,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,18,,3、8255A的狀態(tài)字8255A無狀態(tài)寄存器，在方式1和方式2時(shí)，可以用端

12、口C兼作狀態(tài)用。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,19,6.2.4 8255A的工作方式,1．方式0方式0稱為基本輸入/輸出方式，適合在同步傳輸（無條件傳輸）和程序查詢方式下工作，CPU通過軟件方式確認(rèn)外設(shè)狀態(tài)，與外設(shè)交換數(shù)據(jù)，因而不適合在實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用環(huán)境。在方式0中，PA、PB和PC相互獨(dú)立工作，PC又分為高4位和低4位兩個(gè)獨(dú)立的部分，通過控制字可以將這四部分任意選擇為輸入或輸出，共有16種組合。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,20,初始化實(shí)

13、例,例如，某系統(tǒng)要求使用8255A的C口的PC4輸出一個(gè)由高到低的跳變。寫出8255A的方式控制字和初始化程序段?！窘狻坑捎诒纠魂P(guān)心PA和PB的工作方式，所以不用考慮設(shè)置8255A的方式控制字。為了實(shí)現(xiàn)PC4輸出一個(gè)由高到低的跳變，需要PC4先輸出一個(gè)高電平，然后輸出一個(gè)低電平。方法一：采用普通方式設(shè)置PC為輸出，然后設(shè)置PC4（1，0），具體程序段如下：MOVDX，控制口MOVAL，1 00 0 X X XB；選擇

14、PC高位輸出，方式0OUTDX，AL；MOV DX，PC口MOVAL，XXX 1 XXXX B；即PC4設(shè)置為高電平輸出OUTDX，AL；PC4置1（高電平）MOVAL，XXX 0 XXXX B；即PC4設(shè)置為低電平輸出OUTDX，AL；PC4置0（低電平）,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,21,,為了實(shí)現(xiàn)PC4輸出一個(gè)由高到低的跳變，需要PC4先輸出一個(gè)高電平，然后輸出一個(gè)低電平。方法2：采用置位/復(fù)

15、位PC口方式，具體程序段如下：MOVDX，控制口MOVAL，0 000 100 1B；即09H，選擇PC4，置位OUTDX，AL；PC4置1（高電平）MOVAL，0 000 100 0B；即08H，選擇PC4，復(fù)位OUTDX，AL；PC4置0（低電平）對(duì)于PC口可以采用兩種方法之一，方法二簡(jiǎn)單。對(duì)應(yīng)PA和PB口，只能采用方法一，不能使用方法二。特別注意：方法二對(duì)控制口進(jìn)行，不是PC端口。,微機(jī)接口技

16、術(shù)，桂小林,22,,2．方式1方式1是一種選通I/O方式，A口和B口仍作為兩個(gè)獨(dú)立的8位I/O數(shù)據(jù)通道，可單獨(dú)連接外設(shè)，通過編程分別設(shè)置它們?yōu)檩斎牖蜉敵?，輸入輸出均具有?shù)據(jù)鎖存功能。而C口則要有6位(分成兩個(gè)3位)分別作為A口和B口的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線，其余2位仍可工作在方式0，可通過編程設(shè)置為輸入或輸出。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,23,,（1）方式1的輸入組態(tài)和應(yīng)答信號(hào)的功能圖6-7給出了8255A的A口和B口在方式1的輸入組態(tài)圖。C口的

17、PC3-PC5用作A口的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線，PC0-PC2則作用B口的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線，余下的PC6~PC7還可作為方式0使用。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,24,方式1輸入組態(tài)的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,25,,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,26,方式1的輸出組態(tài)和應(yīng)答信號(hào),,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,27,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,28,,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,29,3．方式2,方式2為雙向選通I/O方式，只有A口才有此方式。這時(shí)，C口有5根線用作A口

18、的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)，其余3根線可用作方式0，也可用作B口方式1的應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線。方式2就是方式1的輸入與輸出方式的組合，各應(yīng)答信號(hào)的功能也相同。而C口余下的PC0~PC2正好可以充當(dāng)B口方式1的應(yīng)答線，若B口不用或工作于方式0，則這三條線也可工作于方式0。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,30,方式2為雙向選通I/O方式,中斷請(qǐng)求輸出緩沖器滿輸出應(yīng)答（外設(shè)讀走數(shù)據(jù)）輸入選通（外設(shè)準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)）輸入緩沖器滿（8255已經(jīng)收到數(shù)據(jù)）作為普通輸

19、入輸出（方式0）,31,6.3 并行接口的應(yīng)用本節(jié)介紹8255A的典型應(yīng)用，包括8255A與LED的接口、8255A與非編碼鍵盤的接口、8255A與并行打印機(jī)的接口。,6.3.1 七段數(shù)碼管接口6.3.2 非編碼鍵盤接口6.3.3并行打印機(jī)接口,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,32,6.3.1 七段數(shù)碼管接口,1、單個(gè)LED與8255A的接口2、多個(gè)LED與 8255A的接口,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,33,七段數(shù)碼管,數(shù)碼顯示管（LED）是

20、一種簡(jiǎn)單的顯示輸出設(shè)備，通常作為儀器、儀表的顯示器，用于顯示數(shù)字或少數(shù)字符。LED種類較多、大小各異，主要有七段數(shù)碼管和16段數(shù)碼管。圖6.13給出了一種七段式數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,34,,顯示不同數(shù)字和字符時(shí)，七段數(shù)碼管需要點(diǎn)亮的二極管位置不同。如，顯示數(shù)字“3”，需要點(diǎn)亮a、b、c、d和g四段發(fā)光二極管。表6-2給出了圖6.13所示結(jié)構(gòu)的七段數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)數(shù)字0~9以及字符A~F時(shí)，需要發(fā)光的二極管段。,微機(jī)接

21、口技術(shù)，桂小林,35,,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,36,1、單個(gè)七段數(shù)碼管與8255A的接口,8255A與單個(gè)數(shù)碼管的接口電路如圖6.14所示。,共陽,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,37,,該數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，對(duì)外引腳共9個(gè)，分別是a、b、c、d、e、f、g、dp和公共引腳，采用共陽極結(jié)構(gòu)。除Vcc外，每個(gè)引腳外接1個(gè)460歐姆的電阻，然后連接到8255A的PB口的PB0~PB7上。根據(jù)題意，當(dāng)在PB0上輸出低電平時(shí)，LED的a段二極

22、管發(fā)光，輸出高電平時(shí)，LED的a段二極管熄滅。其它各段發(fā)光的方法依次類推。,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,38,,首先，分析圖中LED實(shí)現(xiàn)不同數(shù)字和字符時(shí)發(fā)光的二極管，由此確定PB口輸出什么數(shù)值時(shí)控制顯示不同的“數(shù)字”或“字符”。例如，要顯示數(shù)字“2”時(shí)，需要點(diǎn)亮a、b、d、e、g共5段發(fā)光二極管，根據(jù)a、b、d、e、g與PB口的連接關(guān)系，可以確定PB口的值應(yīng)該設(shè)置為PB0=0（a段），PB1=0（b段），PB2=1（c短），PB3=0（d

23、段），PB4=0（e段），PB5=1（f段），PB6=0（g段），PB7=1（DP段），寫出字節(jié)的形式就是10100100B，即0A4H。這種為確定顯示字符而確定的CPU需要送出的控制數(shù)值，稱為L(zhǎng)ED段碼或字形碼。表6-3給出了全部16進(jìn)制數(shù)字字符的LED段碼。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,39,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,40,,在上例中，采用共陽LED，低有效驅(qū)動(dòng)顯示，如果要求先顯示數(shù)字“3”，然后顯示數(shù)字“6”，寫出程序段?！窘狻肯确?/p>

24、析數(shù)字“3”和數(shù)字“6“顯示時(shí)的LED段碼，分別為：0B0H和82H，然后寫出程序段如下：MOV DX, 8255控制口MOV AL, 1 000 0 00 0B；80H，8255A初始化B口方式0，輸出OUT DX，ALMOV DX，8255PB口MOV AL，0B0H；“3”的段碼OUT DX，AL；顯示“3”CALL DELAY20MS;延時(shí)MOV AL，82H；“6”的段碼OUT

25、DX，AL；顯示“6”,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,41,2、8255A與多個(gè)LED的接口,圖6-15為8255A驅(qū)動(dòng)8個(gè)LED的接口電路。其中的七段數(shù)碼管采用共陰LED，每個(gè)LED包含8個(gè)引腳，分別是a、b、c、d、e、f、g、dp和公共引腳。除公共引腳外，每個(gè)引腳外接1個(gè)460歐姆的電阻(圖中未給出)，然后連接到8255A的PA口的PA0~PA7上。每個(gè)LED的公共引腳經(jīng)過反相器連接到PC口的PC0~PC7。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林

26、,42,,,,,,,在這種有多個(gè)數(shù)碼管的情況下，通常采用動(dòng)態(tài)掃描的方式來控制數(shù)碼管的顯示，其過程是首先使PC0輸出高電平，而PC1 ~ PC7輸出低電平，選中數(shù)碼管U0，然后由PA口根據(jù)要顯示的第一個(gè)數(shù)字輸出8位數(shù)據(jù)（稱為段碼或字形碼），盡管段碼同時(shí)到達(dá)8個(gè)數(shù)碼管的段選線，但只有U0能夠顯示，因此將第一個(gè)數(shù)字顯示在U0上。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,43,,在這種有多個(gè)數(shù)碼管的情況下，通常采用動(dòng)態(tài)掃描的方式來控制數(shù)碼管的顯示，其過程是首先使

27、PC0輸出高電平，而PC1 ~ PC7輸出低電平，選中數(shù)碼管U0，然后由PA口根據(jù)要顯示的第一個(gè)數(shù)字輸出8位數(shù)據(jù)（稱為段碼或字形碼），盡管段碼同時(shí)到達(dá)8個(gè)數(shù)碼管的段選線，但只有U0能夠顯示，因此將第一個(gè)數(shù)字顯示在U0上。這種狀態(tài)維持2m后，接下來使PC1輸出高電平，而其它7位輸出低電平，可以在數(shù)碼管U1上顯示第二個(gè)數(shù)字。以此類推，周而復(fù)始，就可以使8個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示8位數(shù)字。上述動(dòng)態(tài)掃描過程利用了視覺暫留現(xiàn)象。為了能夠獲得較好的顯示

28、效果，每個(gè)數(shù)碼管的掃描時(shí)間需要選取恰當(dāng)，時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)造成閃爍現(xiàn)象。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,44,求解過程-第1階段：設(shè)置段碼表,本例由于采用共陰LED，而且LED引腳和PA口的連接順序不同（引腳a、b、c、d、e、f、g、dp分別對(duì)應(yīng)PA口的PA7~0），因而得到的段碼（字形碼）不同。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,45,第2階段：設(shè)置顯示緩沖區(qū),8個(gè)LED要顯示的數(shù)字可以放到顯示緩沖區(qū)DispBuff中。例如，8個(gè)LED要顯示“2007050

29、1”，則DispBuff的值可以設(shè)置為：2,0,0,7,0,5,0,1。通過修改顯示緩沖區(qū)，可以讓8個(gè)LED顯示不同的數(shù)字，簡(jiǎn)化了軟件設(shè)計(jì)。DispBuff：02H, 00H, 00H, 07H, 00H, 05H, 00H, 01H；放置要實(shí)現(xiàn)的8個(gè)數(shù)字，作為查找下表的偏移量使用,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,46,第3階段：設(shè)計(jì)8個(gè)LED輪流顯示的完整程序,// 初始化8255A MOVAL，10000000B；PA、PC

30、均為方式0, 輸出 MOVDX，PORTCTL；8255A控制口 OUTDX，ALBEGIN：MOVCX，8；循環(huán)8次MOVDI，Offset DisBuffMOVBX，Offset SegCodeTabMOV SI，0 MOVAH，00000001B；PC0設(shè)置為1，選中第一個(gè)LED,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,47,,MOVAH，00000001B；PC0設(shè)置為1，選中第

31、一個(gè)LEDSCAN：MOVAL，AH；使PC口相應(yīng)位置位MOV DX，PORTC；MOVDX，PORTCTL；C口位控時(shí)的指令OUT DX，AL；使PC口相應(yīng)位置位ADD DI，SI；查找顯示緩沖區(qū)MOV DX, [DI]；取出要顯示的數(shù)字符 MOVAL，[BX+ DX]；取出顯示字符的段值（字形碼）INCSI；下一個(gè)要顯示字符的偏移量MOVDX，PORTA

32、；PA口輸出字形碼OUT DX，AL CALLDELAY2MSSHL AH，1；為顯示下一個(gè)數(shù)碼管做準(zhǔn)備 ；ADDAH，2；C口位控時(shí)，為顯示下一個(gè)數(shù)碼管做準(zhǔn)備LOOPSCANJMPBEGIN；重復(fù)顯示,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,48,6.3.2 非編碼鍵盤接口,鍵盤根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法可以分為編碼鍵盤和編碼鍵盤非兩種。編碼鍵盤是指可以直接提供按鍵編碼（如ASCII碼）的鍵盤。為了能夠提供

33、按鍵編碼，編碼鍵盤內(nèi)部需要有鍵盤掃描電路，這些硬件電路能夠檢測(cè)是否有鍵按下，并根據(jù)按下的是哪一個(gè)鍵而輸出其編碼。比如經(jīng)常使用的PC機(jī)鍵盤，其內(nèi)部專門設(shè)有一個(gè)單片機(jī)進(jìn)行鍵盤檢測(cè)和處理。非編碼鍵盤只有按鍵而無掃描電路，這些按鍵它由多個(gè)開關(guān)組合而成。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,49,16個(gè)鍵的鍵盤,對(duì)于大多數(shù)的鍵盤，按鍵被排成行和列的矩陣。下面以機(jī)械式開關(guān)構(gòu)成的16個(gè)鍵的鍵盤為例（如圖6-16所示），來討論鍵盤接口的工作原理，這種原理對(duì)采用其

34、它類型的開關(guān)的鍵盤也是適用的。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,50,分析,設(shè)16個(gè)鍵分別為16進(jìn)制數(shù)字0～9和A～F，鍵盤排列、連線及接口電路如圖6-16所示。16個(gè)鍵排成4行×4列的矩陣，通過8255A構(gòu)成的接口與CPU連接。8255A的端口A作輸出，端口B作輸入。矩陣的4條行線接到輸出端口A的PA3～PA0，用程序能改變這4條行線上的電平。4條列線連到輸人端口B的PB3～PB0，4條行線還同時(shí)接到輸人端口B的PB7～PB4上

35、（這不是必須的，可以不接），這樣，用輸入指令讀取B口狀態(tài)時(shí)，可同時(shí)讀取鍵盤的行列信號(hào)。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,51,16個(gè)按鍵的掃描碼,例如，對(duì)于數(shù)字0，它位于3行、3列，壓下“0”鍵時(shí)，從B口可讀得D7位和D3位為0，其余位為1，所以數(shù)字0的編碼為01110111B，即77H；對(duì)于數(shù)字6，處于2行1列，壓下‘6’鍵時(shí)，D6位和D1位0以其余位為1，所以數(shù)字6的編碼為10111101B=BDH。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,52,確定程序流程

36、,包括鍵盤檢測(cè)、去抖動(dòng)、鍵值編碼和確定鍵名等。具體流程如下：(1) 檢測(cè)是否所有鍵都松開了，若沒有則反復(fù)檢測(cè)(該步可省去）。當(dāng)所有鍵都松開了，轉(zhuǎn)（2）；(2) 檢測(cè)是否有鍵壓下，若無鍵壓下則反復(fù)檢測(cè)。(3) 若有鍵壓下，則通過延遲20ms消除鍵抖動(dòng)，如果該鍵還按下，則繼續(xù)判斷是哪個(gè)鍵按下，否則，繼續(xù)檢測(cè)。(4) 對(duì)壓下的鍵進(jìn)行編碼，將該鍵的行列信號(hào)轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制碼，由此可確定哪個(gè)鍵被壓下了。如出現(xiàn)多鍵重接的情況，只有在其它鍵均

37、釋放后，僅剩一個(gè)鍵閉合時(shí)，才把此鍵當(dāng)作本次壓下的鍵。(5) 該鍵釋放后，再回到（2）。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,53,給出具體程序,首先給出該8255A的端口地址（這里是假設(shè)，實(shí)際系統(tǒng)根據(jù)地址譯碼確定），具體為：PORTA EQU 0FF9H；8255 A口地址PORTB EQU 0FFBH；8255 B口地址PORTCTL EQU 0FFFH；8255控制口地址然后確定程序出口，具體參數(shù)為：若返回值A(chǔ)H=0

38、，表示已讀到有效的鍵值，并在AL中存有0～F鍵的16進(jìn)制代碼；若返回值A(chǔ)H=l，則表示出錯(cuò)。 最后給出程序段，包括注釋與說明。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,54,給出具體程序,,,本段程序可以省略,等待全部按鍵釋放,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,55,給出具體程序,,本段程序檢查是否有鍵按下？,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,56,,,本段程序檢查哪一個(gè)鍵按？,,本段程序編碼并查表,從按鍵F開始查表，直到按鍵0。如果按鍵較少，則不用查表，根

39、據(jù)編碼轉(zhuǎn)去直接處理,IN AL，DX CMP AL，77H JZ Key0CMP AL，7BHJZ Key1… …,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,57,,從上面鍵盤接口例子我們可以看到，為了要及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍵盤中的按鍵是否按下，CPU必須定時(shí)或不斷地利用軟件（即上述掃描程序）對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，這樣CPU的開銷太大，降低了CPU的工作效率。為此有關(guān)廠家專門開發(fā)了、用于鍵盤接口的大規(guī)模集成電路芯片，例如Intel 827

40、9、SSK814。,鍵盤實(shí)例,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,58,差分,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,59,6.3.3并行打印機(jī)接口,并行打印機(jī)接口（LPT）在不同PC系列機(jī)型中，以不同的形式出現(xiàn)。在PC/XT機(jī)中是以I/O擴(kuò)展槽上的IBM并行打印機(jī)適配器板出現(xiàn)，在AT機(jī)中是以插在I/O擴(kuò)展槽上的 IBM并行口/串行口適配器板出現(xiàn)?，F(xiàn)在的LPT則集成在主板上，隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，LPT接口的使用頻率在下降，代之而起的是基于USB接口的打印機(jī)的廣泛

41、使用。但作為打印機(jī)的主要接口之一，本節(jié)有必要進(jìn)行介紹與講述。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,60,Centronics總線標(biāo)準(zhǔn),在并行打印機(jī)中，設(shè)置有36引腳的Centronics總線標(biāo)準(zhǔn)插座。打印機(jī)與PC通過36芯-25芯電纜連接到PC的25芯D型連接器LPT上。它的25個(gè)引腳所代表的信號(hào)可分為：數(shù)據(jù)信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)和控制信號(hào)三類。表6-6給出了Centronic總線引腳及其功能說明。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,61,Centronic總線引

42、腳及功能說明,Centronic總線時(shí)序,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,62,8255控制打印機(jī)實(shí)例,例如，已知某微型英文打印機(jī)的接口信號(hào)如下，信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系如圖6-17所示。其中：(1) STB#：輸入打印機(jī)的選通信號(hào)（5ms負(fù)脈沖），用來把數(shù)據(jù)打入打印機(jī)數(shù)據(jù)緩沖器； (2)INIT# ：初始化打印機(jī)信號(hào)（5ms負(fù)脈沖）； (3) BUSY：打印機(jī)發(fā)出的狀態(tài)信息(“忙”信號(hào))，BUSY有效(高電平)時(shí)，表示打印機(jī)現(xiàn)在不能接收數(shù)據(jù)，

43、BUSY無效(低電平)時(shí)，表示打印機(jī)正處于空閑(準(zhǔn)備好)狀態(tài)，可以接收數(shù)據(jù)。(4) DATA0~DATA7：送往打印機(jī)的打印數(shù)據(jù)，在英文字符打印機(jī)中，DATA0~DATA7上傳輸?shù)氖且蛴〉淖址腁SCII碼。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,63,,現(xiàn)在將英文打印機(jī)連接到8255A芯片上，8255A連接到PC/XT總線上，如圖6-18所示。已知有5ms延遲程序Delay5ms可供調(diào)用。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,64,,解答下列問題： （1）分

44、析圖中的譯碼電路，給出8255A的PA、PB、PC和方式控制字的端口地址（用16進(jìn)制表示）；（2）給出8255A的方式控制字（用16進(jìn)制表示），寫出初始化8255A的程序段；（3）完成判斷打印機(jī)忙的程序段；（4）完成下面的打印一個(gè)字符“A”的程序段。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,65,【解】,（1）由圖6-18的地址譯碼電路分析可知，8255A的片選信號(hào)連接到74LS138芯片的Y2上，即當(dāng)Y2為低電平時(shí)選中8255A芯片。而74L

45、S138的Y2為低電平的條件是：A9A8=11，A7A6=01，A4A3A2=010，A5為任意值。根據(jù)上述分析，8255A的PA口地址為：11 01X0 1000B，即348H或368H。由此可得，8255A的PA、PB、PC和控制口的端口地址分別為：348H或368H，349H或369H，34AH或36AH，34BH或36BH。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,66,解：,（2）按照題意，8255A的PA為輸入（或輸出），PB為輸出，

46、PC的低4位為輸出，高4位為輸入。由此可得8255A的方式字的值為98H。下面是初始化8255A的程序段：MOV DX，34BH或36BHMOVAL，98HOUTDX，AL（3）下面是判斷打印機(jī)忙的程序段；MOV DX，34AH；或36AH，C口 BUSY:INAL，DXTEST AL，40H; 檢測(cè)PC6JNZ BUSY,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,67,,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,68,方式

47、1時(shí)打印機(jī)連接,上面的例子給出的是8255A工作于方式0的例子。但在實(shí)際應(yīng)用中，打印機(jī)與8255A可以方便實(shí)現(xiàn)方式1的連接，即由硬件判斷打印機(jī)忙狀態(tài)，通過中斷方式進(jìn)行打印數(shù)據(jù)發(fā)送。圖6.19所示，微型打印機(jī)的接口由8255A的A組實(shí)現(xiàn)，采用工作方式1、輸出方式。根據(jù)方式1的時(shí)序關(guān)系，微處理器將數(shù)據(jù)寫入PA口并由其引腳輸出后，PC7輸出信號(hào)，這正好作為數(shù)據(jù)選通信號(hào)將數(shù)據(jù)送入打印機(jī)，打印機(jī)完成接收操作后用信號(hào)指示8255A，隨后8255

48、A產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)通知微處理器可以輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,69,,中斷向量填寫[0+？*4][0+？*4+2]中斷服務(wù)程序發(fā)送1個(gè)ASCII碼到PAMOV DX，PAMOV AL，字符的ASCII碼OUT DX，AL,,,,,,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,70,作業(yè),P2921、6、10,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,71,6.4 串行接口的基本概念,第1節(jié): 串行通信基礎(chǔ)第2節(jié): 可編程串行接口芯片－8251第

49、3節(jié): 8251的串行異步通信的應(yīng)用第4節(jié): PC系列串行異步通信接口第5節(jié): BIOS串行異步通信口的功能調(diào)用2024年3月7日星期四修改,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,72,第1節(jié)：串行通信基礎(chǔ),1）串行通信的物理連接2）串行通信類型和數(shù)據(jù)位鑒別方式3）串行通信協(xié)議4）串行通信的物理標(biāo)準(zhǔn),微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,73,1）串行通信物理連接方式,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,74,2） 串行通信的類型和數(shù)據(jù)位的檢測(cè)方式,串行異步通信格式

50、 一幀字符用起始位和停止位同步,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,75,2） 串行通信的類型和數(shù)據(jù)位的檢測(cè)方式,串行同步通信格式 用同步字符完成同步,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,76,串行通信數(shù)據(jù)位的檢測(cè)時(shí)鐘周期 ：Tc數(shù)據(jù)位間隔：TdTc = Td / KK：波特率因子（16，32，64）,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,77,3）串行通信協(xié)議,① 異步通信協(xié)議② 同步通信協(xié)議,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,78,① 異步通信數(shù)據(jù)格式,

51、微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,79,② 串行同步通信協(xié)議,BISYNC（Binary Synchronous Communication）：SYN（1或多）、STX（起始控制符）、DATA FIELD（100或更多字節(jié)）、ETX（結(jié)束控制符）、BCC（塊校驗(yàn)字符）、PAD（幀結(jié)束FFH）,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,80,② 串行同步通信協(xié)議,SDLC（Serial Data Link Control）：IBM 用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中S

52、YNC（Flag byte 01111110 ）、Address field（8bits）、Control field（8bits）、Data field（k bits）、Frame check（16 bits）、End flag（01111110）,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,81,4）物理標(biāo)準(zhǔn),通信速率 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) 信號(hào)的調(diào)制和解調(diào),微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,82,4）物理標(biāo)準(zhǔn)通信速率,波特率：bits / S ,

53、 波特，與距離成反比100，300，600，1200，2400，4800，9600，19200,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,83,串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)：EIA RS-232C控制信號(hào)的定義,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,84,信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn): 采用負(fù)邏輯,TTL與RS-232電平變換,,,,,,,,接口,1489,1488,1489,1488,,,,接口,,,,,,,TTL,TTL,TTL,TTL,RS-232,RS-232,微機(jī)接口技術(shù)，桂小

54、林,85,,RS-232連接器連接方式,,1）/RTS（Request To Send）——請(qǐng)求發(fā)送引腳（輸出、低電平有效），通過命令指令字可以使該引腳輸出低電平，通知調(diào)制解調(diào)器當(dāng)前微處理器已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送。2）/CTS（Clear To Send）——清除發(fā)送引腳（輸入，低電平有效），當(dāng)為低電平時(shí)，表示調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)允許8251A發(fā)送數(shù)據(jù)。-----------------------------------------------

55、---------------3）/DTR（Data Terminal Ready）——數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒引腳（輸出，低電平有效），通過命令指令字可以使該引腳輸出低電平，通知調(diào)制解調(diào)器當(dāng)前微處理器已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。4）/DSR（Data Set Ready）——數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒引腳（輸入，低電平有效），當(dāng)為低電平時(shí)，通知微處理器當(dāng)前調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。由于該信號(hào)是輸入給8251A的，微處理器需要讀取8251A的狀態(tài)字來檢測(cè)該信號(hào)，以

56、了解調(diào)制解調(diào)器當(dāng)前的狀態(tài)。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,86,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,87,信號(hào)的調(diào)制和解調(diào),長(zhǎng)距離傳輸時(shí)傳輸介質(zhì)頻帶限制把發(fā)送代碼調(diào)制成正弦波調(diào)頻 Frequency Modulation1：2100Hz0：1070Hz調(diào)相調(diào)幅,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,88,信號(hào)的調(diào)制和解調(diào),支持長(zhǎng)距離傳輸,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,89,幾種可編程串行接口芯片,隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)微處理器芯片的公司，紛紛推出可編

57、程的支持異步規(guī)程或同步規(guī)程的接口芯片。下表列出幾種串行接口芯片。這些芯片都是可編程的，用芯片構(gòu)成串行通信接口，只需附加地址譯碼器和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器、波特率發(fā)生器以及電平轉(zhuǎn)換器等簡(jiǎn)單電路。有的芯片，例如INS 8250芯片內(nèi)還集成了波特率發(fā)生器，用它組成串行接口適配器時(shí)、電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,90,下表列出幾種串行接口芯片,PC機(jī),,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,91,第2節(jié)：可編程串行通信接口 8251,1） 功能與結(jié)構(gòu)2

58、） 8251的編程3） 8251的應(yīng)用,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,92,1）功能與結(jié)構(gòu)－8251的基本性能,可用于同步或異步傳送同步傳送時(shí), 每字符可選5~8 bits; 可內(nèi)或外同步; 能自動(dòng)插入同步字符。異步傳送時(shí), 每字符可選5~8 bits; 接收與發(fā)送時(shí)鐘為通訊波特率的1、16或64倍?？僧a(chǎn)生中止字符 (Break Character) 并能自動(dòng)檢測(cè)和處理; 可產(chǎn)生1、1.5或2 bit的停止位; 可檢測(cè)出假啟動(dòng)信號(hào)。

59、波特率, 同步時(shí)最高64 K波特; 異步時(shí)最高19.2 K波特。完全雙工, 雙緩沖的發(fā)送器與接收器檢錯(cuò)能力, 具有奇偶錯(cuò)、數(shù)據(jù)丟失錯(cuò)和幀錯(cuò)誤的檢測(cè)能力。全部入/出信號(hào)均為正常TTL電平。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,93,1）8251 的功能與結(jié)構(gòu),,緩沖器又可細(xì)劃為狀態(tài)緩沖器, 發(fā)送數(shù)據(jù)/命令緩沖器, 和接收數(shù)據(jù)緩沖器3部分。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,94,1）8251 的引腳安排,D7~D0（接外部數(shù)據(jù)總線）TXD——數(shù)據(jù)發(fā)送引腳

60、，在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)一般為高電平，但是通過發(fā)送終止字符可以使其為低電平。/TxC 控制數(shù)據(jù)發(fā)送速率的時(shí)鐘輸入引腳，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，TXD 引腳在的每個(gè)下降沿移出一位數(shù)據(jù)。在同步方式下，數(shù)據(jù)傳送速率等于的CLK頻率，而在異步方式下，通過方式指令字可以選擇數(shù)據(jù)傳送速率為CLK頻率的1、1/16或1/64。,,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,95,8251 的引腳安排,TXRDY—發(fā)送器準(zhǔn)備就緒引腳，當(dāng)TXRDY為高電平時(shí)指示發(fā)送緩沖器已空，微處理器可

61、以寫入新的數(shù)據(jù)，寫信號(hào)上升沿引腳變低。引腳由TXEN控制，TXEN=0時(shí)TXRDY維持低電平。TXRDY通常作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，而TXEN可以看成是中斷屏蔽位；8251A的狀態(tài)字中也有一位TXRDY，與TXRDY引腳的區(qū)別是不受和TXEN的控制，在查詢輸入/輸出方式中，微處理器查詢?cè)摖顟B(tài)位來判斷是否可以傳送數(shù)據(jù)。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,96,發(fā)送引腳,TXEMPTY——發(fā)送緩沖器已空引腳，當(dāng)發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，該引腳為高電平

62、。當(dāng)微處理器向發(fā)送緩沖器寫入數(shù)據(jù)時(shí)，寫信號(hào)上升沿使TXEMPTY變低。在同步方式下，若TXEMPTY為高電平，表示當(dāng)前沒有數(shù)據(jù)可供發(fā)送，則8251A自動(dòng)發(fā)送同步字符。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,97,接收引腳,SYNDET—同步字符檢測(cè)引腳。SYNDET 既可以作為輸入引腳也可以作為輸出引腳。8251A復(fù)位后，SYNDET為低電平。內(nèi)同步時(shí)，當(dāng)在RxD線上檢測(cè)到同步字符后，SYNDET輸出高電平。外同步時(shí)，SYNDET為輸入。當(dāng)外設(shè)

63、完成同步字符檢測(cè)后，向此引腳輸入一個(gè)正跳變信號(hào)，使得8251A在下一個(gè)j接收時(shí)鐘的下降沿開始裝配字符。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,98,接收引腳,① RxD——數(shù)據(jù)接收引腳，8251A在/RxC的每個(gè)上升沿采樣RxD引腳。②/RxC——控制數(shù)據(jù)接收速率的時(shí)鐘輸入引腳，控制數(shù)據(jù)接收速率的方式與/TxC相同，在實(shí)際使用時(shí)/RxC與/TxC通常接在一起。③ RxRDY——接收器準(zhǔn)備就緒引腳，當(dāng)RxRDY為高電平時(shí)，指示8251A的數(shù)據(jù)緩沖器中

64、已經(jīng)有接收到的數(shù)據(jù)，可供微處理器讀出，并且由讀信號(hào)的上升沿復(fù)位。如果在RxRDY信號(hào)有效的情況下微處理器沒有及時(shí)取走數(shù)據(jù)，新接收的數(shù)據(jù)會(huì)覆蓋數(shù)據(jù)緩沖器中原有數(shù)據(jù)，造成溢出錯(cuò)誤，并且使?fàn)顟B(tài)字中的溢出錯(cuò)誤標(biāo)志OE置位。RXRDY可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，也可以作為狀態(tài)信號(hào)供微處理器查詢,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,99,調(diào)制解調(diào)器控制電路,（1）/DTR（Data Terminal Ready）——數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒引腳（輸出，低電平有效），通過命令

65、指令字可以使該引腳輸出低電平，通知調(diào)制解調(diào)器當(dāng)前微處理器已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。（2）/DSR（Data Set Ready）——數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒引腳（輸入，低電平有效），當(dāng)為低電平時(shí)，通知微處理器當(dāng)前調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。由于該信號(hào)是輸入給8251A的，微處理器需要讀取8251A的狀態(tài)字來檢測(cè)該信號(hào)，以了解調(diào)制解調(diào)器當(dāng)前的狀態(tài)。（3）/RTS（Request To Send）——請(qǐng)求發(fā)送引腳（輸出、低電平有效），通過命令指令字可以使該引腳

66、輸出低電平，通知調(diào)制解調(diào)器當(dāng)前微處理器已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送。（4）/CTS（Clear To Send）——清除發(fā)送引腳（輸入，低電平有效），當(dāng)為低電平時(shí)，表示調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)允許8251A發(fā)送數(shù)據(jù)。,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,100,時(shí)鐘信號(hào),8251時(shí)鐘信號(hào):CLK：時(shí)鐘輸入，用來產(chǎn)生8251A器件的內(nèi)部時(shí)序。同步方式下，大于接收數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)的波特率的30倍，異步方式下，則要大于數(shù)據(jù)波特率的4.5倍。TxC：發(fā)送器時(shí)鐘輸入，用來控制發(fā)送

67、字符的速度。同步方式下，TxC的頻率等于字符傳輸?shù)牟ㄌ芈?，異步方式下，TxC的頻率可以為字符傳輸波特率的1倍、16倍或者64倍,微機(jī)接口技術(shù)，桂小林,101,8251A的發(fā)送和接收--- ①異步接收,a.在沒有字符時(shí)，RxD線上為高電平b.8251把RxD線上第一次出現(xiàn)的低電平作為起始位。c.當(dāng)檢測(cè)到起始位后，8251啟動(dòng)一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器，以波特率因子為16為例，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到半個(gè)數(shù)位傳輸時(shí)間即8個(gè)脈沖時(shí)，再檢測(cè)RxD線，若RxD為高，

68、則8251認(rèn)為RxD線上出現(xiàn)了干擾（假起始），重新開始檢測(cè)起始位。若RxD仍為低，則8251確認(rèn)收到一個(gè)有效的起始位。d.當(dāng)8251確認(rèn)起始位后，進(jìn)入正常的數(shù)據(jù)采樣，如波特率因子為16，則每隔一個(gè)數(shù)位傳輸時(shí)間即16個(gè)接收時(shí)鐘脈沖，采樣一次RxD線，RxD為高，作為“1”，RxD為低，作為“0”；并將采樣的數(shù)據(jù)送入“輸入移位寄存器”。e. 數(shù)據(jù)進(jìn)入“輸入移位寄存器”被移位，并進(jìn)行奇偶校驗(yàn)和去掉停止位， 就變成了并行數(shù)據(jù)，再通過內(nèi)部數(shù)據(jù)