《微机原理与接口技术》课件第9章 微型计算机的IO接口技术.pptx

1、第 9 章9.19.29.3微机原理与接口技术 什么是什么是I/OI/O接口：接口：介于主机和外设之间的一种缓冲电路称为IO接口。接口的功能：接口的功能：对于主机对于主机，接口提供外部设备的接口提供外部设备的工作状态和数据；工作状态和数据；对外部设备对外部设备，接口电路寄存主机发接口电路寄存主机发送给外部设备的命令和数据，送给外部设备的命令和数据，使主机和外部设备之间协调一致地工作。9.1 I/O接口 CPUCPU与接口的数据传输总是并行的与接口的数据传输总是并行的，即一次传输8位或者16位，接口与外设间的数据传输则可分为两种情况：串行传输传输和并行传输传输 串行传输串行传输是数据在一根传输线

2、上一位一位地传输.优点：节省硬件资源 缺点：控制复杂，速度慢 并行传输并行传输是指把一个字符的n个数位用n条线同时传输.优点：传输速度快 缺点：浪费硬件资源9.2 并行接口芯片8255A9.2.19.2.1.8255A.8255A概述概述1.1.内部结构内部结构（1）数据总线缓冲器（2）读/写控制逻辑（3）A组、B组控制电路 A组：控制A口和PC7PC4 B组：控制B口和PC3PC0（4）三个端口：A口、B口、C口每个口都是每个口都是8 8位位，可设为输入/输出 A A口口：方式：方式0.1.20.1.2，8条状态一致 B B口口：方式：方式0.10.1，8位状态一致 C C口口：方式：方式0

3、 0，PC7-4状态一致 PC3-0状态一致9.2 并行接口芯片8255A 2 2.8255A.8255A的外部引脚的外部引脚面向外设的引脚 PA0PA7：方式0.1.2，8条状态一致 PB0PB7：方式0.1，8条状态一致 PC0PC7：方式0，4条状态一致，也可作为和外设的联络线 面向CPU的引脚 D7D0、A0、A1、RESET、A1A0=00 A口 01 B口 10 C口 11 控制口 C SR DW R9.2 并行接口芯片8255A9.2.19.2.1.8255A.8255A概述概述 9.2.2 8255A9.2.2 8255A的控制字的控制字1.工作方式控制字：80H,写入控制口9

4、.2 并行接口芯片8255A 初始化程序如下：MOV AL，8DH OUT 63H，AL例9-1 设8255A的端口地址为60H63H，要求A组工作在方式0，输出，C口高4位输入，低4位输入，B组工作在方式1，输出，则对应的工作方式控制字为：10001101B（8DH）。9.2.2 8255A9.2.2 8255A的控制字的控制字2.C口置位/复位控制字：80H,写入控制口9.2 并行接口芯片8255A 例9-2 要使PC7输出下降沿，设8255A的地址为300H303H。MOV AL ，0FH;PC7置1 MOV DX ，303H OUT DX ，AL CALL DLY ;延时 MOV AL

5、 ，0EH;PC7清0 MOV DX ，303H OUT DX ，AL CALL DLY ；延时9.2.3 8255A9.2.3 8255A的工作方式的工作方式1.1.方式方式0 0：基本的输入：基本的输入/输出输出方式方式 使用场合：无条件传送方式 可实现三路数据传送（8位）查询传送方式 没有固定联络信号，可任意选择A口、B口、C口作为查询的状态口9.2 并行接口芯片8255A2.方式1：选通的输入/输出方式9.2.3 8255A9.2.3 8255A的工作方式的工作方式9.2 并行接口芯片8255A特点：有固定的联络信号有固定的联络信号（PC0-2-B口；PC3-5-A口）时序为：STB

6、IBF INTR INTE 此时，PC6-7可以工作在方式0 A、B口输出、输入均有锁存方式1输入时规定的联络信号 方式1输出时规定的联络信号 2.方式1：选通的输入/输出方式9.2.3 8255A9.2.3 8255A的工作方式的工作方式9.2 并行接口芯片8255A与输入的区别：其时序为：OBFACK INTR INTE 使用在：中断传送方式 查询传送方式 输入时可查询IBF（=1可读入数据）输出时可查询 OBF（=1可写出数据）特点：相当于方式1的输入和输出的整合 只适用于只适用于A A口，且口，且C C口提供固定的联口提供固定的联络信号络信号 当A A口工作在方式口工作在方式2 2时，

7、时，B B口可工作在口可工作在方式方式0 0或或1 1；C C口口没有被指定为联络信号的其他位可以工作在方式可以工作在方式0 0，可选择输入/输出 使用在：中断传送方式 查询传送方式3.方式2：双向传输方式9.2.3 8255A9.2.3 8255A的工作方式的工作方式9.2 并行接口芯片8255A例9-3 如图9-9所示，设8255A端口地址为280283H，编程设置8255A的A组、B组均工作于方式0，读开关状态，S断开发光二极管灭；S闭合发光二极管亮。MOV AL，89H MOV DX，283H OUT DX，AL ；初始化 MOV DX，282H IN AL，DX;读C口 NOT AL

8、 ；取反 MOV DX，281H OUT DX，AL；从B口输出pc+5V8PB88255A9.2.9.2.4 4 8255A 8255A的编程的编程9.2 并行接口芯片8255A2、8255A与打印机接口 MOV AL，81H ；工作方式控制字 OUT 83H，AL MOV AL，09H ；PC4置位控制字 OUT 83H，AL ；L1：IN IN AL AL，82H82H AND AL AND AL，0404H H ；查；查PC2PC2 JNZ L1 JNZ L1 MOV AL，A OUT 80H，AL ；数据从A口输出 MOV AL，08H ；PC4清0 OUT 83H，AL MOV A

9、L，09H ；PC4置1 OUT 83H，AL HLT1.PC4输出高2.查BUSY3.送数4.STB从低到高9.2.9.2.4 4 8255A8255A的编程的编程9.2 并行接口芯片8255A 定时技术在微机系统中必不可少定时技术在微机系统中必不可少 为外设提供实时时钟 向外设定时发出控制信号 定时中断、定时检测、定时扫描、定时刷新 对外部事件进行计数定时与计数 定时的实质：对脉冲进行计数 定时：所计数的定时：所计数的脉冲必须是标准时钟信号脉冲必须是标准时钟信号 计数：所计数的脉冲随机性较大计数的脉冲随机性较大，由外部事件的具体情况决定 9.3 8253定时器/计数器 定时控制的方法 软件

10、法执行一段延时程序 硬件法专门设计一套电路 软、硬件结合法软、硬件结合法具有可编程特性的芯片具有可编程特性的芯片825382539.3.1 82539.3.1 8253的功能与引脚的功能与引脚 1.1.基本性能：基本性能：可编程定时器可编程定时器/计数器芯片计数器芯片 可以进行二进制或BCD码计数 计数脉冲频率最高为2.6MHz 9.3 8253定时器/计数器 2.2.内部结构：内部结构：数据总线缓冲器 控制字、计数初值以及当前计数值 读/写控制逻辑 控制寄存器 用来控制每个计数器的工作方式。三个独立的1616位减法计数器位减法计数器 3.3.82538253的引脚的引脚 面向CPU的引脚 D

11、7D0、A0、A1 、8253端口选择操作A A1A01A0=0 0 计数器0 0 1 计数器1 1 0 计数器2 1 1 控制寄存器C SR DW R9.3.1 82539.3.1 8253的功能与引脚的功能与引脚9.3 8253定时器/计数器 面向外设备的引脚 CLK：时钟端 GATE：门控端 不同的工作方式，该信号的作用不同 OUT：输出端 不同的工作方式，输出不同的波形不同的工作方式，输出不同的波形 9.3.2 82539.3.2 8253的工作方式：的工作方式：6 6种种1.方式0计数结束中断方式写入控制字，OUT变低 装入初值开始装入初值开始-1-1计数计数，期间若gate变低，停

12、止计数，gate变高继续计数到0后，OUTOUT变为变为高电平并高电平并保持高电平保持高电平 计数结束时计数结束时OUTOUT信号信号可可作为中断请求信号作为中断请求信号 例如：流水线装箱计数9.3 8253定时器/计数器 写入控制字OUT变高，即使写入初值也不计数，直到GATE来上升沿，下一个CLK后，OUTOUT端变为低电平，开始计数端变为低电平，开始计数 计数过程中，计数过程中，OUTOUT保持低电平，计到保持低电平，计到0 0后，后，OUTOUT变高，变高，因此OUTOUT输出为一个单稳脉冲输出为一个单稳脉冲 计数期间，若外部GATE端再来一个触发脉冲，计数器从初值重新计数 例如：楼道

13、的声控灯延时；9.3.2 82539.3.2 8253的工作方式：的工作方式：6 6种种2.方式1可编程的单稳态9.3 8253定时器/计数器 写入控制字，OUT变高 写入初值后，开始计数，计数到写入初值后，开始计数，计数到1 1时，时，OUTOUT变变低，经过一个低，经过一个CLKCLK周期，周期，OUTOUT恢复到高电平，恢复到高电平，重新开始计数重新开始计数 因为计数器能够连续工作，所以OUT端输出连续的负脉冲，频率为频率为CLKCLK的的的的N N分频，负脉分频，负脉冲宽度为一个冲宽度为一个CLKCLK周期周期9.3.2 82539.3.2 8253的工作方式：的工作方式：6 6种种3

14、.方式2频率发生器9.3 8253定时器/计数器 写入控制字，OUT变高 写入初值后，开始计数写入初值后，开始计数 当计数初值N为偶数时，前N/2OUT为高，后N/2为低。输出方波 当N为奇数时，前（N+1）/2为高，后（N-1）/2为低，输出近似方波 9.3.2 82539.3.2 8253的工作方式：的工作方式：6 6种种4.方式3方波发生器9.3 8253定时器/计数器 计数由软件启动，每次写入计数初值只启动一次计数 当计数值为当计数值为N N时，则间隔时，则间隔N N1 1个个CLKCLK脉冲脉冲输出一个负脉冲输出一个负脉冲（计数一次有效，这是与方式2的区别）在计数过程中写入新的计数初

15、值，则按新的初值重新开始计数 例如：智能设备的预约功能9.3.2 82539.3.2 8253的工作方式：的工作方式：6 6种种5.方式4软件触发的选通信号发生器9.3 8253定时器/计数器 写入控制字后，OUT变高电平，装入初值后并不计数，直到直到GATEGATE来一个上升沿，来一个上升沿，启动计数启动计数 计到0，OUTOUT变低，经过一个变低，经过一个CLKCLK后，又变后，又变为高电平，为高电平，停止计数。9.3.2 82539.3.2 8253的工作方式：的工作方式：6 6种种6.方式5硬件触发的选通信号发生器9.3 8253定时器/计数器9.3.3 82539.3.3 8253的

16、控制字和编程的控制字和编程8253的控制字：写到控制口9.3 8253定时器/计数器 MOV AL，77H MOV DX，283H OUT DX，AL ；写命令 MOV AL，00H MOV DX，281H OUT DX，AL ；装初值00H MOV AL，10H OUT DX，AL;装初值10H HLT例9-4 8253地址280H283H，通道1工作在方式3，BCD方式计数，初值为1000，试写出初始化程序。编程：1.写命令 2.装初值，通常是先低后高例9-5 8253地址为40H43H，要利用其通道2对CLK2上的外部输入脉冲进行计数，计满100个后向CPU发中断请求，试写出相应初始化程

17、序。采用二进制计数，则初值100为64H，写入时只写低8位即可。由于要向CPU发中断申请，我们设置通道2工作在方式0，这样计数结束时的正跳变信号可作为中断请求信号。控制字 的格式应为：10010000B=90H MOV AL，90H OUT 43H，AL MOV AL，64H OUT 42H，AL9.3 8253定时器/计数器9.3.3 82539.3.3 8253的控制字和编程的控制字和编程 1.可编程并行接口芯片8255 3个I/O口：PA、PB、PC 3种工作方式：方式0、1、2 2个命令字 8255的编程 2.可编程定时器/计数器8253芯片 3个计数通道 6种工作方式（难点）1个命令字 8253的编程本章重点：9-4 9-5作业