【正文】 1 第 6章 接口技術(shù) 2 本章主要介紹： ? 可編程并行接口 8255A。 ? 串行通信與異步通信控制器 8250； ? 可編程計數(shù)器／定時器 8253。 ? 系統(tǒng)總線： PCI總線 、 USB總線 、 IEEE1394總線 、I2C口總線 、 PCI Express總線 。 重點是可編程并行接口 8255A,串行通信與異步通信控制器 8250,可編程計數(shù)器／定時器8253,系統(tǒng)總線。 3 第 6章 接口技術(shù) 微機(jī)與 I／ O設(shè)備的接口按照數(shù)據(jù)傳送方式不同，可以分為 并行接口 串行接口 4 可編程并行接口 8255A 5 ? 并行接口最基本的特點是在多根據(jù)數(shù)據(jù)線上以數(shù)據(jù)字節(jié)（字）為單位與 I/O設(shè)備或被控對象傳送信息。 ? 如 : 打印機(jī)接口， A/D、 D/A轉(zhuǎn)換器接口， IEEE488接口，開關(guān)量接口，控制設(shè)備接口等。 ? 在并行接口中，除了少數(shù)據(jù)場合之外，一般都要求在接口與外設(shè)之間設(shè)置并行數(shù)據(jù)線的同時， 至少還要設(shè)置兩根握手（聯(lián)線）信號線 ， 以便進(jìn)行互鎖異步握手方式（即查詢方式）的通信 。 ? 在并行接口中， 8位或 16位是一起行動的，因此，當(dāng)采用并行接口與外設(shè)交換數(shù)據(jù)時，即使是只用到其中的一位，也是一次輸入 /輸出 8位或 16位。 ? 并行傳送信息，不要求固定的格式，這與串行傳送的數(shù)據(jù)格式的要求不同。 第 6章 接口技術(shù) 6 第 6章 接口技術(shù) 并行接口電路有編程接口和不可編程接口之分。在微機(jī)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的可編程序外設(shè)接口電路（ Programmable Peripheral Interface）簡稱 PPI，型號為 8255（改進(jìn)型為 8255A及 8255A5），含 3個獨(dú)立的 8位并行輸入 /輸出端口，各端口均具有數(shù)據(jù)的控制和鎖存能力。可通過編程設(shè)置各端口的工作方式和數(shù)據(jù)傳送方向 (入 /出 /雙向 )。它是一片使用單一 +5V電源的 40引腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。 7 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 第 6章 接口技術(shù) ?具有兩個 8位（ A口和 B口）和兩個 4位（ C口高 /低4位）并行 I/O端口的接口芯片。 ?能適應(yīng) CPU與 I/O接口之間的多種數(shù)據(jù)傳送方式的要求。 8 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 第 6章 接口技術(shù) ? PC口的使用比較特殊，除作數(shù)據(jù)口外，當(dāng)工作在 1方式和 2方式時，它的大部分引腳被分配作專用聯(lián)絡(luò)信號；PC口可以進(jìn)行按位控制；在 CPU讀取 8255A狀態(tài)時， PC口又作 1， 2方式的狀態(tài)口用，等等。 ? 可執(zhí)行功能很強(qiáng)，內(nèi)容豐富的命令（方式字和控制字）為用戶如何根據(jù)外界條件（ I/O設(shè)備需要哪些信號線以及它能提供哪些狀態(tài)線）來使用 8255A構(gòu)成多種接口電路，組成微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提供了靈活方便的編程環(huán)境。 ? 8255芯片內(nèi)部主要由控制寄存器、狀態(tài)寄存器和數(shù)據(jù)寄器組成。 9 A組控制 數(shù)據(jù)總線 緩沖器 讀 /寫 控制邏輯 B組控制 A組 A口 （ 8位） A組 C口高位 （ 4位） B組 C口低位 （ 4位） B組 B口 （ 8位） D0~D7 CS WR A1 A0 RESET RD PA0~PA7 PC4~PC7 PC0~PC3 PB0~PB7 圖 61 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。它由以下 4個部分組成。 第 6章 接口技術(shù) 10 ① 數(shù)據(jù)總線緩沖器。 這是一個三態(tài)雙向 8位緩沖器，它是 8255A與 CPU系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。 ② 讀 /寫控制邏輯。 讀 /寫控制邏輯由讀信號 RD、寫信號 WR、選片信號 CS以及端口選擇信號 A1A0等組成。 ③ 輸入 /輸出端口 A、 B、 C。 8255A包括 3個 8位輸入輸出端口（ port）。每個端口都有一個數(shù)據(jù)輸入寄存器和一個數(shù)據(jù)輸出寄存器。 ④ A組和 B組控制電路。 控制 A、 B和 C三個端口的工作方式。 第 6章 接口技術(shù) 11 8255A的引腳和控制 第 6章 接口技術(shù) ①與系統(tǒng)總線的連接信號 ? 面向數(shù)據(jù)總線的有： D0～ D7：雙向數(shù)據(jù)線，用于 CPU向 8255A發(fā)送命令、數(shù)據(jù)和 8255A向 CPU回送狀態(tài)、數(shù)據(jù)和 8255A向 CPU回送狀態(tài)、數(shù)據(jù)。 ? 面向地址總線的有： 12 圖 62 8255A引腳圖 RD：讀信號，低電平有效。 WR：寫信號，低電平有效。 RESET：復(fù)位信號，高電平有效。它清除控制寄存器并將 8255A的 A、 B、 C三個端口均置為輸入方式；輸入寄存器和狀態(tài)寄存器被復(fù)位，并且屏蔽中斷請求；24條面向外設(shè)信號線呈現(xiàn)高阻懸浮狀態(tài)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 PA4 PA5 PA6 PA7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB7 D1 D2 D3 D4 D0 D5 D6 D7 VCC RESET WR RD CS PA3 PA2 PA1 PA0 GND A1 A0 PC7 PC6 PC4 PC0 PC1 PC2 PC5 PB0 PB1 PB2 PC3 8255A 第 6章 接口技術(shù) 13 ②與外部設(shè)備的連接信號 PA0～ PA7：端口 A的輸入 /輸出線。 PB0～ PB7：端口 B的輸入 /輸出線。 PC0～ PC7：端口 C的輸入 /輸出線。 這 24根信號線均可用來連接 I/O設(shè)備和傳送信息。其中， A口和 B口只作輸入 /輸出的數(shù)據(jù)口用，盡管有時也利用它們從 I/O設(shè)備讀取一些狀態(tài)信號，如打印機(jī)的“ 忙 ” （ Busy）狀態(tài)信號、 A/D轉(zhuǎn)換器的 “ 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ”（ EOC）狀態(tài)信號，但對 A口和 B口來說，都是作 8255A的數(shù)據(jù)口讀入，而不是作 8255A的狀態(tài)口讀入的。 第 6章 接口技術(shù) 14 C口的作用與 8255A的工作方式有關(guān)，它除了作數(shù)據(jù)口以外，還有其他用途，故 C口的使用比較特殊，單獨(dú)介紹如下： 。 。 （固定）聯(lián)絡(luò)（握手）信號線。 。 第 6章 接口技術(shù) 15 CS A1 A0 RD WR 讀操作 內(nèi)容 PC系統(tǒng) 實驗平臺 0 0 0 0 1 PA口 → 數(shù)據(jù)總線（ → CPU） 數(shù)據(jù) 60H 200H 0 0 1 0 1 PB口 → 數(shù)據(jù)總線（ → CPU） 數(shù)據(jù) 61H 201H 0 1 0 0 1 PC口 → 數(shù)據(jù)總線（ → CPU） 數(shù)據(jù) 62H 202H 寫操作 0 0 0 1 0 PA口 ← 數(shù)據(jù)總線（ ← CPU） 數(shù)據(jù) 60H 200H 0 0 1 1 0 PB口 ← 數(shù)據(jù)總線（ ← CPU） 數(shù)據(jù) 61H 201H 0 1 0 1 0 PC口 ← 數(shù)據(jù)總線（ ← CPU） 數(shù)據(jù) 62H 202H 0 1 1 1 0 控制寄存器 ← 數(shù)據(jù)總線 控制字 63H 203H 無操作情況 1 總線懸?。ㄈ龖B(tài)） 0 1 1 總線懸浮 0 1 1 0 1 控制口不能讀 63H 203H 表 62 8255A通道選擇與基本操作表 第 6章 接口技術(shù) 16 8255A與 CPU的連接 8255A與 CPU連接時，需要注意 CPU的輸入／輸出采用什么方式：是存儲器尋址的 I／ O方式，還是通道尋址的 I／ O方式。 第 6章 接口技術(shù) 17 作用： 指定 8255A的工作方式及其方式下 3個并行端口（ PA、 PB、 PC） 的功能，是作輸入還是作輸出。 格式： 8位，其中最高位是特征位，一定要寫 1，其余各位定義如下，應(yīng)根據(jù)用戶的設(shè)計要求填寫 1或 0。 PC0~3 0=輸出 1=輸入 PB 0=輸出 1=輸入 B組方式 0=0方式 1=1方式 PC4~7 0=輸出 1=輸入 PA 0=輸出 1=輸入 A組方式 00=0方式 01=1方式 10=2方式 11=不用 特征位 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 1 8255A的工作方式及使用 8255A的編程命令 第 6章 接口技術(shù) 18 例： 要把 A口指定為 1方式，輸入， C口上半部為輸出； B組指定為 0方式，輸出， C口下半部定為輸入，則工作方式命令代碼是： 10110001B或 B1H。 若將此命令代碼寫到 8255A的命令寄存器，即實現(xiàn)了對 8255A工作方式及端口功能的指定，或者說完成了對 8255A的初始化。初始化的程序段為： MOV DX， 203H ； 8255A命令口地址 MOV AL， 0B1H ；初始化命令 OUT DX， AL ；送到命令口 第 6章 接口技術(shù) 19 /復(fù)位命令 作用： 指定 PC口的某一位（某一個引腳）輸出高平或低電平 。 格式： 8位，其中最高位是特征位，一定要寫 0，其余各位的定義如下，應(yīng)根據(jù)用戶的設(shè)計要求填寫 1或 0. 1=置位 （高電平） 0=復(fù)位 （低電平） 位 選 擇 000=C口 0位 001=C口 1位 … 111=C口 7位 不 用 （寫 0） 特征位 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 0 第 6章 接口技術(shù) 20 例： 若要把 C口的 PC2引腳置成高電平輸出，則命令字應(yīng)該為 00000101B或 05H。 將該命令的代碼寫入 8255A的命令寄存器，就會使得從 PC口的 PC2引腳輸出高電平，其程序段為： MOV DX， 203H ； 8255A命令口地址 MOV AL， 05H ；使 PC2=1的命令字 OUT DX， AL ；送到命令口 如果要使引腳 PC2輸出低電位，則程序段為： MOV DX， 203H ； 8255A命令口地址 MOV AL， 04H ；使 PC2=0的命令字 OUT DX， AL ；送到命令口 第 6章 接口技術(shù) 21 利用 C口的按位控制特性還可以產(chǎn)生、負(fù)脈沖或方波輸出，對外設(shè)進(jìn)行控制。 例： 利用 8255A的 PC7產(chǎn)生負(fù)脈沖，作打印機(jī)接口電路的數(shù)據(jù)選通信號，其程序段為： MOV DX， 203H ； 8255A命令口 MOV AL， 00001110B ；置 PC7=0 OUT DX， AL NOP ；維持低電平 NOP MOV AL， 00001111B ；置 PC7=1 OUT DX， AL 第 6章 接口技術(shù) 22 ① 方式命令是對 8255A的 3個端口的工作方式及功能進(jìn)行指定，即進(jìn)行初始化，初始工作要在使用 8255A之前做。 ② 按位置位 /復(fù)位命令只是對 PC口的輸出進(jìn)行控制，使用它產(chǎn)不破壞已經(jīng)建立的 3種工作方式，而是對它們實現(xiàn)動態(tài)控制的一種支持。它可放在初始化程序以后的任何地方。 ③ 兩個命令的最高位（ D7）都分配作了特征位，之所以要設(shè)置特征位，是為了識別兩個不同的命令。 ④ 按位置位 /復(fù)位的命令代碼只能寫入命令口。 第 6章 接口技術(shù) 23 B口另一個使用方法 A口、 B口也可以按位輸出高低電平，但是，它與前面的按位置位 /復(fù)位命令有本質(zhì)的差別，并且實現(xiàn)的方法也不同。C口按位輸出是以送數(shù)據(jù)到 A口、 B口來實現(xiàn)的。其具體作法是：若要使某一位置高電平，則先對端口進(jìn)行讀操作，將讀入的原輸出值， “ 或 ” 上一個字節(jié)，字節(jié)中使該位為 1，其他位為