2022年a简介.docx
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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -第九章并行通信接口与 8255A 【回忆】微机系统结构及掌握信号的名称和作用;【本讲重点】 I/O 接口概述, CPU 与 I/O 接口,I/O 接口与系统的连接; 8255A 芯片的使用;9.1 CPU 与外设之间的数据传输一 CPU 与 I/O 接口接口电路按功能可分为两类: 使微处理器正常工作所需要的帮助电路:时钟信号或中断恳求等; 输入/输出接口电路: CPU 与外部设备信息的传送(接收、发送) ;最常用的外部设备:如键盘、显示装置、打印机、磁盘机等都是通过输入 /输出接口和总线相连的, 完成检测和掌
2、握的外表装置也属于外部设备之列,连;1为什么要用接口电路:也是通过接口电路和主机相需要分析一下外部设备的输入 /输出操作和储备器读 /写操作的 不同之处 :储备器 都是用来储存信息的, 功能单一,传送方式单一 (一次必定是传送 1 个字节或者 1 个字),品种很有限 只有只读类型和可读 /可写类型 ,存取速度基本上和 CPU 的工作 速度匹配 .;外部设备 的功能多种多样 的(输入设备,输出设备,输入设备/输出设备),信息多样 (数字式的,模拟式的),信息 传输的方式 (并行的,串行的),外设的 工作速度 通常比 CPU 的速 度低得多,而且各种外设的工作速度互不相同,这也要求通过接口电路对输
3、入 /输出过程起 一个 缓冲和联络 的作用;注:接口电路完成相应的 信号转换、速度匹配、数据缓冲 等功能 2接口的功能( 8 种):寻址才能: 对送来的片选信号进行识别;输入 /输出功能: 依据读 /写信号打算当前进行的是输入操作仍是输出操作;数据转换功能: 并行数据向串行数据的转换或串行数据向并行数据的转换;联络功能: 就绪信号,忙信号等;中断治理: 发出中斯恳求信号、接收中断响应信号、发送中断类型码的功能;并具有优先 级治理功能;复位: 接收复位信号,从而使接口本身以及所连的外设进行重新启动;可编程: 用软件来打算其工作方式,用软件来设置有关的掌握信号;1 细心整理归纳 精选学习资料 -
4、- - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 20 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -错误检测: 一类是传输错误;另类是掩盖错误;注:一些接口仍可依据详细情形设置其它的检测信息;二 I/O 接口与系统的连接1CPU 与 I/O 设备之间的信号(三类)1 数据信息包括三种形式:数字量、模拟量、开关量2状态信息是外设通过接口往CPU 传送的3掌握信息如:“ 预备好”READY 信号、“ 忙”(BUSY)信号是 CPU 通过接口传送给外设的如:外设的启动信号、停止信号就是常见的掌握信
5、息2接口部件的 I/O 端口:数据端口、掌握端口、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,以便掌握接口和设备的动作,这类端口叫 掌握端口 ;如下图注: 输入仍是输出,所用到的地址总是对端口 而言的,不是对接口部件而言的; 为了节约地址空间,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,状态端口和掌握端口也常
6、用 同一个端口地址 ; CPU 对外设的输入 /输出操作就归结为对接口芯片各 3接口与系统的连接 . 端口的读 /写操作 ;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, 用来和 I/O 设备相连;2 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 20 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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
7、,以便打算数据传输方向;地址译码器,片选信号:地址译码器除了接收地址信号外,仍用来区分 I/0 地址空间 和内存地址空间的信号 M/ IO 用于译码过程;注:一个接口通常有 如干个寄存器 可读 /写,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 储备器对应输入输出方式每一个外设端口占有储备器的一个地址;优点: CPU 对外设的操作可使用全部的储备器操作指令,寻址方式多,使用便利敏捷,且可寻址的外设数量多;缺点:由于外设占用了储备单元的地址,2 端口寻址的输入输出方式使内存的容量减小, 同时,程序的可读性下
8、降;CPU 有特地的输入输出指令 ( IN , OUT),通过这些指令中的地址来区分不同的外设;优点:简洁把握,编出的程序可读性好;设;缺点:可寻址的范畴较小,仍必需有相应的掌握线(M/IO)来区分是寻址内存仍是外细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 20 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -9.2 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
9、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;Intel 8255A 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,使用便利,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 9-1 图 9-1 8255A 的编程结构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
10、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 ;4 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 20 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -2A 组和 B 组的掌握电路 这是两组依据 CPU 命令掌握 8255A 工作方式的电路,这些掌握电路内部设有掌握寄存器,可以依据 CPU 送来的编程命令来掌握
11、8255A 的工作方式,也可以依据编程命令来对C口的指定位进行置 /复位的操作;A 组掌握电路用来掌握 A 口及 C 口的高 4 位;B 组掌握电路用来掌握 B 口及 C 口的低 4 位;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 8255A 传送的工作状态等信息,都是通过它来传输的;的编程命令以及外设通过 4读/写掌握规律 读/写掌握规律电路负责治理 8255A 的数据传输过程; 它接收片选信号 CS 及系统读信号 RD 、写信号 WR 、复位信号 RESET,仍有来自系统地址总线的口地址挑选信号 A 0 和 A1;三
12、8255A 的引脚功能8255A 的引脚信号可以分为 两组:一组是 面对 CPU 的信号,一组是 面对外设 的信号;1面对 CPU 的引脚信号及功能D0-D 7:8 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; CS :片选,输入,用来打算芯片是否被选中; RD :读信号,输入,掌握 8255A 将数据或状态信息送给 CPU; WR :写信号,输入,掌握 CPU 将数据或掌握信息送到 8255A;A 1,A O:内部口地址的挑选,输入;这两个引脚上的信号组合打算对 8255A
13、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 口和掌握口,两个引 脚的信号组合选中端口见下表;CS , RD , WR ,A 1,A 0 这几个信号的组合打算了8255A 的全部详细操作,CSRD0 WR1 A1 表 7-1 8255A 的操作功能表A0 操作数据传送方 式0 0 0 读 A 口A 口数据 数据总线5 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 20 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - -
14、-0 0 1 0 1 读 B 口B 口数据 数据总线0 0 1 1 0 读 C 口C 口数据 数据总线0 1 0 0 0 写 A 口数据总线数据 A 口0 1 0 0 1 写 B 口数据总线数据 B 口0 1 0 1 0 写 C 口数据总线数据 C 口0 1 0 1 1 写掌握口数据总线数据 掌握口2面对外设的引脚信号及功能 . PA0PA7:A 组数据信号,用来连接外设;. PB0PB7:B 组数据信号,用来连接外设;. PC0PC7:C 组数据信号,用来连接外设或者作为掌握信号;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 简洁输入 /输出查询方
15、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;6 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 20 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -工作方式的挑选可通过向掌握端口写入掌握字来实现;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上图所示;1方式 0 方式 0 是一种简洁的输入 /输出方式,没有规定固定的应答联络信号,可用 A,
16、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 口就要有 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 9-2 给出了 8255A 的 A 口和 B 口方式 1 的输入组态;图 9-2 方式 1 输入组态C 口的
17、PC3-PC5用作 A 口的应答联络线,PC0-PC2就作用 B 口的应答联络线,余下的 PC6PC 7 就可作为方式 0 使用;应答联络线的功能如下: STB :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 :中断恳求信号; INTR 置位的条件是 STB 为高且 IBF 为高且 INTE 为高;INTE :中断答应;对 A 口来讲,是由 PC4 置位来实现,对 B 口来讲,就是由 PC0置位来实现;事先将其置位;STB:A 口B 口PC4 PC27 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - -
18、- - - - - 第 7 页,共 20 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -IBF:PC5 PC1 INTR :PC3 PC0 INTE :PC4 置 1 PC2 置 12 方式 1 的输出组态和应答信号功能图 9-3 方式 1 的输出组态C 口的 PC3、PC6、PC7 用作 A 口的应答联络线,PC0-PC2 就作用 B 口的应答联络线,余下的 PC4PC5 就可作为方式 0 使用;应答联络线的功能如下:OBF: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 82
19、55A 取数; ACK :响应信号; 作为对 OBF 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 :中断恳求信号; INTR 置位的条件是 ACK 为高且 OBF 为高且 INTE 为高;INTE :中断答应;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;OBF :A 口B 口PC6 PC2 ACK :PC7 PC1 INTR :PC3 PC0 INTE :PC6 置 1 PC2 置 13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
20、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8 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 20 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -余下的 PC0PC2 正好可以充当 B 口方式 1 的应答线,如 B 口不用或工作于方式 0,就这三条线也可工作于方式 0;1 方式 2 的组态STB :PC4 IBF:PC5 OBF :PC6 ACK :PC7 INTR :P
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