1、第十章 实际应用接口的设计与编程,本教案内容,第11章实际应用接口的设计与编程控制系统中的模拟接口数模转换器芯片DAC及其接口技术模数转换器芯片ADC及其接口技术键盘及接口技术鼠标及接口技术显示器及接口技术打印机及接口技术光电隔离输入/输出接口技术电机接口技术,1.并行接口的作用,并行接口概述,2.并行接口应有的基本功能,几个要点：一、具有一个或多个数据I/O寄存器和缓冲器 （也称为端口寄存器）二、具有与CPU和外设进行联络控制的功能 三、能够以中断的方式与CPU进行联络 四、可以有多种工作方式，且可编程进行选择,并行接口概述,1.可编程并行接口芯片8255A的外形,Intel 8255A,1
2、0.1 8255A的引脚功能及特点,2. 8255A的引脚排列,8255A是Intel系列的8位并行接口芯片通用性强，使用灵活，可用程序设置和改变芯片的工作方式，是一种常用的可编程并行接口芯片。,10.1 8255A的引脚功能及特点,3. 8255A的引脚功能,10.1 8255A的引脚功能及特点,1.8255A的功能结构,10.2 8255A的原理结构及工作原理,数据缓冲器,读写控制,片内译码,RESET,A1A0,控制口,端口A,端口C,端口B,RDWR,CS,D7D0,PA0PA7,PC0PC7,PB0PB7,2. 8255A内部结构,10.2 8255A的原理结构及工作原理,8255A
3、内部结构（以PA口为例）,10.2 8255A的原理结构及工作原理,3. 8255A端口的识别,10.2 8255A的原理结构及工作原理,4.端口功能简介,端口A：8位输出锁存/缓冲器，8位输入锁存器 端口B：8位数I/O锁存/缓冲器，8位数输入缓冲器 端口C：8位输出锁存/缓冲器，8位输入缓冲器 注意：1.输入时无锁存； 2.端口C还可分成两部分：高4位和低4位， 可分别用作为输出控制和状态输入。控制寄存器：用于控制8255A的工作方式,10.2 8255A的原理结构及工作原理,8255A三种基本工作方式： 方式0：基本的输入/输出；方式1：有联络信号的输入/输出；方式2：双向传送。具体的工
4、作方式由发送给控制寄存器的方式控制字决定,10.3 8255A的控制字及工作方式, 方式0为基本的输入输出方式 （无条件方式） PA口、PB口和PC口均可以工作在方式0。 方式1为有联络信号的输入输出方式 （查询方式/中断方式） PA口和PB口均可以工作在方式1。 方式2为有联络信号的双向输入输出方式（查询方式/中断方式） 只有PA口可以工作在方式2。,10.3 8255A的控制字及工作方式,方式控制字置位复位控制字,1.8255A的控制字,10.3 8255A的控制字及工作方式,8255A的方式控制字,注意：D71 是方式控制字的标志位A组与B组的提法与设置,10.3 8255A的控制字及工
5、作方式,8255A的置位控制字,说明：1. D70 是置位控制字的标志位2. 功能为将端口C中的指定位清零或置1， 可以对端口C中的任一位进行位操作3. 具体应用参见后面举例,10.3 8255A的控制字及工作方式,由方式控制字设置注意A、组B组的提法与设置,2. 8255A的工作方式,10.3 8255A的控制字及工作方式,方式0 基本的输入/输出,方式1 有联络信号的输入/输出,由方式控制字设置三个端口分成A、B两组，C口的PC7PC4用作为A组的联络信号， PC3PC0用作为B组的联络信号（大致的说法）具体联络信号线的定义与方式1下输入和输出方式相关,10.3 8255A的控制字及工作方
6、式,方式1在输入时接口连接示意图,10.3 8255A的控制字及工作方式,方式1在输入时接口连线说明,STB（Strobe）是来自外设的选通输入信号，低电平有效。有效时8255接收外设送来的8位数，其下降沿将数据锁存到A或B端口寄存器 IBF (Input Buffer Full) 8255送给外设的输入缓冲器满信号，高电平有效，表示目前缓冲区有数，外设暂不要再送。INTR （Interrupt Request）中断请求信号，高电平有效,10.3 8255A的控制字及工作方式,方式1输入时的方式控制字与端口连接线示意图,要使INTR1的条件,IBF1INTE = 1 预设中断允许： PC4 决
7、定INTEA PC2 决定INTEBSTB 的上升沿到来, CPU的中断服务程序中IN 指令产生的 下降沿撤销INTR， 的上升沿使IBF变低电平,10.3 8255A的控制字及工作方式,8255A方式1输入的时序,10.3 8255A的控制字及工作方式,中断允许的设置, INTEA 用 PC4 INTEB 用PC2 PC4、PC2 1 为允许 0 为不允许 举例：,10.3 8255A的控制字及工作方式,方式1在输出时接口连线说明,ACK（Acknowledge）外设的响应信号，低电平有效。有效时8255输出缓冲区中的数据送上外设数据线，其上升沿将数据锁存入外设，其下降沿使OBF变高，告知外
8、设缓冲区中暂无数据 OBF (Output Buffer Full) 8255送给外设的输出缓冲区满信号，低电平有效，表示目前缓冲区有数，外设可以来取。INTR （Interrupt Request）中断请求信号，高电平有效,10.3 8255A的控制字及工作方式,方式1输出时的方式控制字与端口连接线示意图,要使INTR1的条件,OBF1 ， 表示输出缓冲已空INTE = 1 预设中断允许： PC6 决定INTEA PC2 决定INTEBACK的上升沿到来, CPU的中断服务程序中OUT 指令产生的IOW的下降沿撤 销INTR，使INTR0，上升沿使OBF变低电平 外设取走数据后，ACK的上升
9、沿将使INTR1，CPU可 继续输出数据,10.3 8255A的控制字及工作方式,8255A方式1输出的时序,10.3 8255A的控制字及工作方式,双向传送数据方式，仅A口适用，实质是A口在方式1输入与输出工作的组合C口的PC7PC3用作为A组的联络信号B口及C口的PC2PC0可正常工作于方式0或方式1,10.3 8255A的控制字及工作方式,方式2 双向传送,方式2工作时的方式控制字与端口连接线示意图,10.3 8255A的控制字及工作方式,8255A方式2工作的时序,10.3 8255A的控制字及工作方式,读取端口C状态,10.3 8255A的控制字及工作方式,1.8086最小方式系统总
10、线与8255的连接图,10.4 8255A与系统总线的接口方法,2.8086最大方式系统总线与8255的连接图,10.4 8255A与系统总线的接口方法,3.IBM PC机系统总线与8255A的连接框图,10.4 8255A与系统总线的接口方法,例10.1 在8086最小方式系统中，利用8255A某端口输入8位开关量，并通过另一个端送出，以发光二极管指示数据，灯亮表示数据“1”，灯灭表示数据“0”。8255A的端口地址为280H287H中的奇地址，设计系统总线与8255A的连接电路，并编程实现。,10.5 8255A的应用设计,10.5 8255A的应用设计,解题分析：按照题目要求，可以采用端
11、口A输入开关量（数字量），采用端口B输出数据，而且没有增加联络信号的必要，因此可以采用最简单的方式0。根据10.4节内容，很容易设计出8255A与8086最小方式系统的连接关系，如图10.15所示，为了使发光二极管具有足够的亮度，我们采用图示的方法连接，这时，当端口B的某一位为0时，相应的发光二极管亮，这一点可以通过程序进行控制。,10.5 8255A的应用设计,MOV DX, 287H ；设置8255A的工作方式 MOV AL, 10010000B ；端口A方式0输入 OUT DX, AL ；端口B方式0输出RER1: MOV DX, 281H ；从端口A读取开关量 IN AL, DX NO
12、T AL ；按位取反 MOV DX, 283H ；从端口B送出 OUT DX, AL JMP RER1,10.5 8255A的应用设计,8255A的应用程序段如下：,例10.2 在8088最大方式系统中，由一片8255A构成输入输出接口，端口地址为240H243H，外设准备好的8位数据已送入8255A的某端口，要求将这一数据的低4位取反（高4不变）后，从另一端口送出。要求： （1）说明各端口的工作方式； （2）编写8255初始化及输入输出程序段。,10.5 8255A的应用设计,解题分析： 由于题目给定已经将外设准备好的8位数据送入8255A的某端口（可设为端口A），因此A组可以设定为方式1输
13、入。对输出端口（设为端口B）题目并没有限定，我们可以将B组设定成方式0输出。 8255初始化及输入输出程序段如下页：,10.5 8255A的应用设计,MOV DX, 243H ；设定8255A的工作方式 MOV AL, 10110000B OUT DX, AL MOV DX, 240H ；从端口A读数据IN AL, DX XOR AL, 0FH ；低4位取反，高4不变MOV DX, 242H ；从端口B送出OUT DX, AL,10.5 8255A的应用设计,例10.3 在8088最大方式系统中，有一片8255A，其端口地址为20H、22H、24H、26H，采用低8位地址总线设计译码电路及与系
14、统总线的连接图,并编程实现使端口A的低4位产生如图10.16所示的信号(各个信号的节拍不必严格相等)。,10.5 8255A的应用设计,解题分析：根据8255A在8088最大方式系统中的端口地址，可以画出8255A与系统总线的连接框图，如图10.17所示。 为使8255A的端口A产生如图10.16所示的信号，可以将端口A设定成方式0输出，端口B和C与本题无关，均设定为方式0输出。端口A低4位的波形为分频形式，因此，可以通过计数方式实现。,10.5 8255A的应用设计,10.5 8255A的应用设计,MOVDX, 26H；设定8255A的工作方式 MOV AL, 1000 0000B OUT
15、DX, AL MOV DX, 20H；产生指定的信号 XOR AL, AL OUT DX, AL REP1: MOV CX,4 REP2: INC AL OUT DX, AL LOOP REP2 XOR AL, AL JMP REP1,10.5 8255A的应用设计,例10.5 在IBM PC系统机的扩充槽上,利用8255A和8位A/D变换器开发数据采集系统如图10.16所示。要求计算8255A占用的四个端口地址，并编写程序完成N点数据的采集工作。,10.5 8255A的应用设计,解题分析： 由于A14A9没有参加地址译码，因此并行接口8255A会占用多组地址。为了简单起见，我们只给出A14A
16、9取全0时的一组地址：81D1H、81D3H、81D5H 和81D7H。 为了完成一个字节的数据采集，需要给A/D变换器产生START信号，当变换结束时，会产生EOC信号，经单稳电路后，可以将A/D变换器产生的数据锁存到8255A的端口A，因此，8255A的A组为方式1，并且端口C的高4位方向为输出。,10.5 8255A的应用设计,P8255A=81D1H P8255A=81D3H P8255A=81D5H P8255A=81D7H MOV DX， P8255D MOV AL， 1011 0000B OUT DX， AL LEA SI, BUF MOV CX，NL1： MOV DX， P8255D MOV AL， 0000 1110B OUT DX， AL OR AL， 01H,OUT DX， AL AND AL， 0FEH OUT DX， AL MOV DX, P8255C L2： IN AL， DX TEST AL, 20H JZ L2 MOV DX， P8255A IN AL， DX MOV SI，AL INC SI LOOP L1,10.5 8255A的应用设计,10.110.6,作业,
