《通用可编程接口芯》PPT课件

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1、本 章 学 习 目 标了解可编程接口芯片的基本概念 掌握并行接口芯片8255A的编程结构与使用方法 掌握串行接口芯片8251的编程结构与使用方法 掌握定时/计数器芯片8253的编程结构与使用方法 8.1 并 行 接 口 芯 片 8255A 8.1.1 内 部 结 构 及 引 脚 1. 8255A内 部 结 构 8255的 内 部 结 构 如 图 8-1所 示 。各 部 分 功 能 概 括 如 下 ：（ 1） 数 据 输 入 输 出 端 口（ 2） A组 控 制 器 和 B组 控 制 器（ 3） 数 据 缓 冲 器 ： 双 向 8位 缓 冲 器 ， 用 于 传 送 计 算 机 和8255A间 的

2、 控 制 字 、 状 态 字 和 数 据 字 。（ 4） 读 写 控 制 逻 辑 ： 接 收 计 算 机 的 读 写 命 令 和 选 择 端 口地 址 ， 用 于 控 制 8255A的 读 写 。 端 口 A数 据缓 冲器 读 /写控 制逻 辑 端 口 C上 半 部端 口 C下 半 部 端 口 B A组 控制 器 B组 控制 器 D0-D7 RDWR0A1ARESET CS PA0-PA7PC4-PC7 PC0-PC3PB0-PB7内 部 数 据 总 线 2. 8255A引 脚 功 能 8255A有 40条 引 脚 ， 如 图 8-2所 示 。 引 脚 功 能 如 下 ： D7D0： 数 据

3、总 线 ， 用 于 传 送 计 算 机 和 8255A间 的 数 据 、命 令 和 状 态 字 。 RESET： 复 位 线 ， 高 电 平 有 效 。 CS： 片 选 线 ， 低 电 平 有 效 。RD： 读 命 令 线 ， 低 电 平 有 效 。 WR： 写 命 令 线 ， 低 电 平 有 效 。 A0、 A1： 地 址 线 ， 用 于 选 择 A口 、 B口 、 C口 。 PA7PA0： A端 口 输 入 /输 出 线 ， 双 向 I/O总 线 。 PB 7PB0： B端 口 输 入 /输 出 线 ， 双 向 I/O总 线 。 PC7PC0： C端 口 输 入 /输 出 线 ， 双 向

4、I/O总 线 。 1234567 891 01 11 21 31 41 5 1 61 71 81 92 0 3 13 02 92 82 72 62 52 42 32 22 1 4 03 93 83 73 63 53 43 3 3 28 2 5 5R D 3P A 2P A1P A0P A W RC SG N D 0A1A 7P C 6P C 7P B6P B 5P B 4P B 3P B2P B 1P B0P B 0P C 1P C 2P C 3P C 4P C 5P C 5D 4DV C C R E S E T1D 6D 2D 7P A 5P A 6P A3D 7D 0D 4P A 图 8-

5、2 8255引 脚 图 8.1.2 8255A的 工 作 模 式 1. 8255A控 制 字 和 状 态 字 8255A通 过 控 制 字 用 来 设 定 8255A有 3种 工 作 模 式 。 控 制字 有 两 个 ， 一 个 是 工 作 方 式 控 制 字 ， 用 于 8255A的 初 始 化 ；另 一 个 是 C口 位 控 制 字 ， 用 于 C口 的 位 操 作 。 这 两 个 控 制 字 使用 同 一 口 地 址 ， 由 最 高 位 D 7区 分 ， 若 D7为 1， 此 控 制 字 为8255A的 工 作 方 式 控 制 字 ； 若 D7为 0， 此 控 制 字 为 8255A的

6、C口 的 位 控 制 字 。 （ 1） 方 式 控 制 字 8255A的 方 式 控 制 字 用 来 设 定 8255A三 个 端 口 的 工 作 方式 及 输 入 /输 出 状 态 。 控 制 字 的 位 定 义 如 下 ：D7 A组D6 D5 D4 D3 D2 B组D1 D0 D7： 控 制 字 标 志 位 。 D7为 1， 则 本 控 制 字 为 方 式 控 制 字 ； D7为 0， 则 本 控 制 字 为 C口 控 制 字 。l D6D3： A组 控 制 位 。 其 中 ： D5、 D6： A组 方 式 选 择 位 ， D6D5为 00时 ， A组 设 定 为 方 式 0；D6D5为

7、01， A组 设 定 为 方 式 1； 若 D6D5 1 ， A组 设 定 为 方 式 2。D4： A口 输 入 输 出 控 制 位 ， D4为 0， 则 PA7PA0用 于 输 出 数 据 ； D4为 1， 则 PA7PA0用 于 输 入 数 据 。D 3： C口 高 四 位 输 入 输 出 控 制 位 ； D3为 0， 则 PC7PC4为 输 出 数 据方 式 ； D3为 1， 则 PC7PC4为 输 入 方 式 。 lD2D0： B组 控 制 位 。 其 中 ：D2： 方 式 选 择 位 ， D2为 0， B组 设 定 为 方 式 0； D2为 1， B组 设 定 为方 式 1。D1：

8、B口 输 入 /输 出 控 制 位 ， D1为 0， 则 PB7PB0用 于 输 出 数 据 ； D1为 1， 则 PB7PB0用 于 输 入 数 据 。D0： C口 低 四 位 输 入 /输 出 控 制 位 ， D0为 1， 则 PC3PC0用 于 输 出数 据 ； D0为 1， 则 PC3PC0用 于 输 入 数 据 。 （ 2） C口 位 控 制 字 该 控 制 字 可 以 使 C口 各 位 单 独 置 位 或 复 位 ， 以 实 现特 殊 的 控 制 功 能 。 控 制 字 格 式 如 图 8-4所 示 。D7 无 效 位D6 D5 D4 D3 D2位 选 择 控 制 位 D1 D0

9、D7： 控 制 字 的 特 征 位 ， 0有 效 。 D3D0： 用 于 控 制 PC7PC0中 某 一 位 置 位 和 复 位 。D0： 置 位 /复 位 的 控 制 位 。 当 D0为 0时 ， 控 制 C口 的 某 位 复 位 ； 当 D0为 1时 ， 控 制 C口 的某 位 置 位 。 （ 3） 8255A状 态 字 8255A设 定 为 方 式 1和 方 式 2时 ， 读 C口 便 可 读 得 相 应 状 态字 ， 可 以 了 解 8255A的 工 作 状 态 。当 8255A的 A口 、 B口 工 作 在 方 式 l， 则 为 输 入 时 的 状 态 字格 式 如 下 所 示 。

10、在 这 个 状 态 字 中 ， INTEA和 INTEB分 别为 A组 和 B组 的 中 断 允 许 触 发 器 状 态 ， 其 余 各 位 为 相 应 引脚 上 的 电 平 信 号 。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 I/O I/O IBFA INTEA INTR INTEB IBFB INTR A口 B口 当 8255A的 A口 、 B口 工 作 在 模 式 l， 则 为 输 出 时 的 状 态 字格 式 如 下 所 示 。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OBFA INTEA I/O INTR INTEB OBFB INTR A口 B口 8255A在 方

11、式 2下 的 状 态 字 格 式 如下所 示 。 在 这 个 状 态 字中 ， INTEl、 INTE2和 INTR为 8255A的 允 许 中 断 触 发 器 状态 。 其 中 INTEl和 INTE2受 C口 的 置 复 位 控 制 字 决 定 ， 其余 各 位 为 同 名 引 脚 上 的 电 平 信 号 。 D2D0由 B组 工 作 方式 决 定 。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OBFA INTE IBFA INTEA INTR A口 B口 2. 8255A工 作 方 式 （ 1） 方 式 0方 式 0是 一 种 基 本 的 输 入 /输 出 工 作 方 式 ， 82

12、55A的 A口 、 B口 和 C口 均 可 由 程 序 设 定 为 输 入 /输 出 口 。 其中 输 出 可 被 锁 存 ， 输 入 不 能 锁 存 。【 例 8.1】 设 8255A的 控 制 字 寄 存 器 地 址 为 置 9BH， 则 令 A口 和 C口 高 四 位 工 作 在 方 式 0输 出 方 式 以 及 B口 和 C口 低 四 位 工 作 于 方式 0输 入 方 式 ， 指 令 序 列 如 下 ：MOV AL， 83H ； 方 式 控 制 字 83H送 ALMOV DX， 9BH OUT DX， AL ； 83H送 控 制 字 寄 存 器 （ 2） 方 式 1 方 式 1是 选

13、 通 输 入 /输 出 工 作 方 式 ， A口 和 B口皆 可 独 立 地 设 置 成 这 种 工 作 方 式 。 在 方 式 1下 ， 既需 要 数 据 信 号 也 需 要 选 通 联 络 信 号 ， 选 通 联 络 信号 与 输 入 /输 出 数 据 一 起 传 送 ， 其 中 A组 为 数 据 口 ，可 定 义 为 输 入 或 输 出 方 式 ， 以 C口 的 PC5、 PC4、 PC3为 选 通 联 络 线 ； B组 为 数 据 口 ， 可 定 义 为 输 入 或 输出 方 式 ， 以 C口 的 PC2、 PC1、 PC0为 选 通 联 络 线 。 当A口 工 作 于 方 式 1输

14、入 状 态 时 见 图 8-3。 D7： 控 制 字 标 志 位 1有 效D6D5D4:A口 选 通 输 入D3： PC6， PC7状 态 0： 输 出 1： 输 入 1 0 1 1 I/O PC4PC5INTEA PC3RD STBA 2 控 制 字 方 式 1： A口 7PA0PA 7.6P O/I IBFA INTRA 0D7D 0D7D 图 8-3 8255的 A口 方 式 1输 入 方 式 下 状 态 C口 的 相 应 联 络 线 定 义 如 下 ：（ PC4、 PC2） 选 通 输 入 ， 低 电 平 有 效 。 由 外 设 输 入 数 据 ，并 将 数 据 送 到 输 入 锁 存

15、 器 。 其 中 PC4对 应 A口 ， PC2对 应 B口 。IBF（ PC5、 PC1） 输 入 缓 冲 器 满 ， 高 电 平 有 效 。 当 它 为 1时 ， 说 明 CPU还 未 读 取 上 次 输 入 的 数 据 ， 通 知 外 设 不 应送 新 数 据 。 当 它 为 0时 ， 通 知 外 设 可 送 新 数 据 。 其 中 PC5对 应 A口 ， PC1对 应 B口 。INTR（ PC 3、 PC0） 中 断 请 求 ， 高 电 平 有 效 。 当 中 断 允 许位 INTR置 1时 ， 若 输 入 缓 冲 器 满 ， 则 产 生 一 个 “ 高 ” 有效 的 中 断 请 求

16、1NTR至 CPU， 对 外 设 送 来 的 新 数 据 以 中 断方 式 输 入 。 其 中 PC3对 应 A口 ， PC0对 应 B口 。 当 A口 或 B口 工 作 在 方 式 1输 出 状 态 时 见 图 8-4 1 0 1 0 I/O PC7PC6INTEA PC3WR OBFA 2 控 制 字 D7： 控 制 字 标 志 位 1有 效D6D5D4： 010 A口 选 通 输 出D3： PC5， PC4状 态 0： 输 出 1： 输 入 方 式 1： A口 7PA0PA 5.4P O/I ACKA INTRA 0D7D 0D7D 图 8-4 8255的 A口 模 式 1输 出 方 式

17、 下 状 态 C口 的 各 位 定 义 如 下 ：（ PC7、 PC1） 输 出 缓 冲 器 满 信 号 ， 低 电 平 有 效 。 当 数 据写 入 该 口 的 数 据 寄 存 器 时 ， 即 启 动 该 信 号 ， 以 通 知 外 设读 取 端 口 数 据 。 其 中 PC7对 应 A口 ， PC1对 应 B口 。（ PC6、 PC2） 外 部 响 应 输 入 信 号 ， 低 电 平 有 效 。 当 外 设读 取 端 口 数 据 后 ， 回 发 “低 ” 有 效 信 号 作 为 回 答 。 其中 PC6对 应 A口 ， PC2对 应 B口 。INTR（ PC3、 PC0） 中 断 请 求

18、信 号 ， 高 电 平 有 效 。 当 中 断允 许 位 INIR置 “ 1”时 ， 若 输 出 缓 冲 器 空 （ 1） ， 则 产生 一 个 “ 高 ” 有 效 的 中 断 请 求 INTR至 CPU， 于 是 可 在 其中 断 处 理 程 序 中 向 该 口 输 出 新 的 数 据 。 其 中 PC 3对 应 A口 ，PC0对 应 B口 。 （ 3） 方 式 2 8255A的 另 一 种 工 作 方 式 为 带 选 通 双 向 总 线 I O方 式 ，且 只 有 A口 可 以 工 作 在 这 一 方 式 下 ， A口 为 输 入 输 出 数据 端 ， 输 入 、 输 出 均 可 锁 存

19、， 既 可 以 发 送 数 据 ， 也 可 以接 收 数 据 ， 握 手 联 络 信 号 和 A口 在 方 式 1下 的 输 入 或 输 出时 的 握 手 联 络 信 号 分 别 相 对 应 ， 输 入 输 出 时 的 中 断 请 求都 共 用 PC3。 这 是 一 个 “ 或 ” 逻 辑 ， 即 PC6置 “ l”时 ， 输出 缓 冲 器 “ 空 ” 可 引 起 中 断 ， PC4置 “ l”时 输 入 缓 冲 器“ 满 ” 也 能 引 起 中 断 。当 A口 工 作 于 方 式 2时 ， B口 可 工 作 在 方 式 0或 者 方 式 1；C口 的 高 5位 为 A口 的 握 手 联 络

20、信 号 ， 低 3位 可 用 于 B口 在方 式 1时 的 握 手 联 络 信 号 。 由 8255A的 控 制 字 选 择 。 方 式 2状 态 如 图 8-5所 示 。 1 1 I/O控 制 字D7： 控 制 字 标 志 位 1有 效D6D5： 1*A口 双 向 方 式D2： B组 方 式 ， 0： 方 式 0 1： 方 式 1 D1： B口 状 态 ， 0： 输 出 1： 输 入D0： PC2-0状 态 ， 0： 输 出 1： 输 入 70 PAPA 07 DD PC3PC7PC6 PC4PC5INTE2INTE1RDWR 20 PCPCOBFAACKASTBAIBFA INTRAI/O

21、I/O 图 8-5 8255模 式 2方 式 下 状 态 其 中 ：INTRA（ PC3） 中 断 请 求 信 号 ， 高 电 平 有 效 。（ PC7） 输 出 缓 冲 器 满 信 号 ， 低 电 平 有 效 。（ PC6） 外 部 响 应 信 号 ， 低 电 平 有 效 。INTE1： 输 出 缓 冲 器 的 中 断 允 许 触 发 器 ， 由 PC6置 位 /复 位 控制 。（ PC 4） 选 通 输 入 信 号 ， 低 电 平 有 效 。IBFA（ PC5） 输 入 缓 冲 器 满 信 号 ， 高 电 平 有 效 。INTE2： 输 入 缓 冲 器 的 中 断 允 许 触 发 器 ，

22、由 PC4置 位 /复 位 控制 。 8.1.3 8255A的 编 程 及 应 用 8255A是 计 算 机 外 围 接 口 芯 片 中 典 型 的 一 种 ， 主 要 用 于 接 口 扩 展 、 外设 扩 展 应 用 等 。 对 8255A编 程 ， 首 先 应 对 8255A进 行 初 始 化 ， 即 向8255A写 入 控 制 字 ， 规 定 8255A的 工 作 方 式 ， A口 、 B口 、 C口 的 工 作方 式 等 。 然 后 ， 如 果 需 要 中 断 ， 则 用 控 制 字 将 中 断 允 许 标 志 置 位 。再 以 后 就 可 以 按 相 应 的 要 求 向 8255A送

23、 入 数 据 或 从 8255A读 出 数 据 。【 例 8.2】 要 求 8255A工 作 在 方 式 0， A口 、 B口 输 入 ， C口 输 出 。其 硬 件 电 路 如 图 8-6， 片 选 端 接 译 码 电 路 输 出 （ 译 码 端 由 地 址 线 A7、A6、 A5译 码 输 出 ） ， 按 要 求 8255A的 控 制 字 为 92H（ D7D0对 应 的 数据 为 10010010） 。 图 8-6 8255基 本 应 用 其 工 作 程 序 如 下 ：PORTKEQU1FH ；8255A控 制 口 地 址PORTAEQU1CH ；8255A的A口 地 址PORTKEQU

24、1DH ；8255A的B口 地 址PORTKEQU1EH ；8255A的C口 地 址； 初 始 化8255AMOVAL，92H ； 控 制 字 方 式0,A、B输 入 ，C输 出MOVDX，PORTK ； 控 制 寄 存 器 地 址OUTDX，AL ； 控 制 字 送 控 制 寄 存 器；A口 、B口 、C口 读 写MOXDX，PORTA ；A口 地 址IN AL，DX ； 从A口 读 数 据MOXDX，PORTB ；B口 地 址IN AL，DX ； 从B口 读 数 据MOXDX，PORTC ；C口 地 址MOVAL，DATA OUT DX，AL ； 向C口 输 出 数 据DATA 【 例 8

25、.3】 要 求 8255A工 作 方 式 1， A口 输 入 ， B口 输 出 ， PC6、PC7输 出 ， 禁 止 A口 中 断 。按 要 求 8255A控 制 字 为 0B7H， 程 序 如 下 ：PORTK EQU1FH ；8255A控 制 口 地 址PORTA EQU1CH ；8255A的A口 地 址PORTK EQU1DH ；8255A的B口 地 址PORTK EQU1EH；8255A的C口 地 址； 初 始 化8255AMOV AL，0B7H ； 控 制 字 方 式1，A输 入 ，B输 出MOVDX，PORTK ； 控 制 寄 存 器 地 址OUTDX，AL ； 控 制 字 送 控

26、 制 寄 存 器MOVAL，09HOUTDX，ALMOVAL，04HOUTDX，AL 8.2 可 编 程 串 行 输 入 /输 出 接口 芯 片 8251 8.2 可 编 程 串 行 输 入 /输 出 接 口 芯 片 8251 8.2.1 串 行 通 信 的 基 本 概 念 1. 半 双 工 和 全 双 工 串 行 通 信 是 一 位 接 一 位 地 顺 序 通 过 一 条 信 号 线 进 行传 输 的 方 式 。 它 的 通 路 可 以 只 有 一 条 ， 此 时 发 送 信 息 和接 收 信 息 不 能 同 时 进 行 ， 只 能 采 用 分 时 使 用 线 路 的 方 法 ，如 果 在

27、A发 送 信 息 时 ， B只 能 接 收 ； 而 当 B发 送 信 息 时 ，则 A只 能 接 收 。 这 种 串 行 通 信 的 工 作 方 式 称 为 半 双 工 通信 方 式 ； 如 果 在 两 个 通 信 站 之 间 有 两 条 通 路 ， 则 发 送 信息 和 接 收 信 息 就 可 以 同 时 进 行 。 如 当 A发 送 信 息 ， B接收 ， B同 时 也 能 利 用 另 一 条 通 路 发 送 信 息 而 由 A接 收 。这 种 工 作 方 式 称 为 全 双 工 通 信 方 式 。 2. 数 据 传 输 率 数 据 传 输 率 是 指 每 秒 钟 传 送 的 二 进 制

28、位 数 通 常 称 为波 特 率 （ Band Rate） 。 国 际 上 规 定 了 标 准 波 特 率 系 列 ，最 常 用 的 标 准 波 特 率 是 ： 110波 特 、 300波 特 、 600波 特 、1200波 特 、 l800波 特 、 2400波 持 、 4800波 特 、 9600波 特 和19200波 特 。 时 钟 频 率 n 波 特 率 式 中 的 n叫 做 波 特 率 系 数 或 波 特 率 因 子 ， 它 的 取 值 可 以 为 1、16、 32或 64。 3. 串 行 通 信 的 方 式 串 行 通 信 按 通 信 约 定 的 格 式 分 为 两 种 ： 异 步

29、 通 信 方 式 和 同步 通 信 方 式 。 （ 1） 同 步 通 信 所 谓 同 步 通 信 是 指 在 约 定 的 数 据 通 信 速 率 下 ， 发 送 方 和 接收 方 的 时 钟 信 号 频 率 和 相 位 始 终 保 持 一 致 （ 同 步 ） ， 这 就保 证 了 通 信 双 方 在 发 送 数 据 和 接 收 数 据 时 具 有 完 全 一 致 的定 时 关 系 。 在 有 效 数 据 传 送 之 前 首 先 发 送 一 串 特 殊 的 字 符进 行 标 识 或 联 络 ， 这 串 字 符 称 为 同 步 字 符 或 标 识 符 。 在 传送 过 程 中 ， 发 送 端 和

30、接 收 端 的 每 一 位 数 据 均 保 持 同 步 。 （ 2） 异 步 通 信 异 步 通 信 是 指 通 信 中 两 个 字 符 之 间 的 时 间 间 隔 是 不 固定 的 ， 而 在 一 个 字 符 内 各 位 的 时 间 间 隔 是 固 定 的 。 异 步 通信 规 定 字 符 由 起 始 位 （ start bit） 、 数 据 位 （ data bit） 、 奇偶 校 验 位 （ parity） 和 停 止 位 （ stop bit） 。 起 始 位 表 示 一 个字 符 的 开 始 ， 接 收 方 可 以 用 起 始 位 使 自 已 的 接 收 时 钟 与 数据 同 步 。

31、 停 上 位 则 表 示 一 个 字 符 的 结 束 。 这 种 用 起 始 位 开始 ， 停 止 位 结 束 所 构 成 的 一 串 信 息 称 为 一 帧 （ frame） 。 异 步 通 信 在 传 送 一 个 字 符 时 ， 由 一 位 低 电 平 的 起 始 位 开始 ， 接 着 传 送 数 据 位 ， 数 据 位 的 位 数 为 5 8位 。 在 传 送 时 ，按 低 位 在 前 ， 高 位 在 后 的 顺 序 传 送 。 奇 偶 校 验 位 用 于 检 验数 据 传 送 的 正 确 性 ， 也 可 以 没 有 ， 可 由 程 序 来 指 定 。 最 后传 送 的 是 高 电 平

32、的 停 止 位 ， 停 止 位 可 以 是 1位 、 1.5位 或 2位 ， 两 个 字 符 之 间 的 空 闲 位 要 由 高 电 平 1来 填 充 。 8.2.2 可 编 程 串 行 接 口 芯 片1. 8251的 内 部 结 构 和 引 脚 功 能8251的 内 部 结 构 如 图 8-12所 示 主 要 包 括 ：（ 1） 数 据 总 线 缓 冲 器 （ 2） 发 送 器 （ 3） 接 收 器 （ 4） 读 写 控 制 电 路 （ 5） 调 制 解 调 控 制 电 路 数 据 总 线 读 /写控 制 电 路 调 制 解 调 器 发 送缓 冲 器发 送 控 制 接 收缓 冲 器 接 收

33、控 制。 。 TxRDY TxD TxCTxEMPTY RxDRxRDY RxCSYNDET/BRKDET 发 送 器 接 收 器 RTSCTSDTRDSRCS WRRDC/DCLKRESET D D7 0 2. 8251的 编 程 控 制8251是 可 编 程 串 行 接 口 ， 在 使 用 前 必 须 由 程 序 对 其 工 作 状 态 进行 设 置 （ 称 为 初 始 化 ） ， 其 中 包 括 ： 同 步 方 式 还 是 异 步 方 式 、传 输 波 特 率 、 字 符 代 码 位 数 、 校 验 方 式 、 停 止 位 位 数 等 。8251的 控 制 字 分 为 方 式 控 制 字

34、 和 命 令 控 制 字 。（ 1） 方 式 控 制 字此 控 制 字 决 定 8251A是 工 作 在 同 步 方 式 还 是 异 步 方 式 。控 制 字 格 式 如 下 ： S2 S1 EP PEN L2 L1 B2 B1 其 中 ：B2、 B1： 波 特 率 系 数 控 制 位L2、 L1： 字 符 位 数 控 制 位PEN： 校 验 位 允 许 位S2、 S1： 停 止 位 位 数 或 同 步 字 符 个 数 控 制 位 （ 2） 操 作 命 令 控 制 字是 使 8251处 于 发 送 数 据 或 接 收 数 据 状 态 ， 通 知 外 设 准 备 接 收 或是 发 送 数 据 。

35、格 式 如 下 ：EH IR RTS ER SBRK RxE DTR TxEN 8.2.2 可 编 程 串 行 接 口 芯 片1. 8251的 内 部 结 构 和 引 脚 功 能8251的 内 部 结 构 如 图 8-12所 示 主 要 包 括 ：（ 1） 数 据 总 线 缓 冲 器 （ 2） 发 送 器 （ 3） 接 收 器 （ 4） 读 写 控 制 电 路 （ 5） 调 制 解 调 控 制 电 路 8.2.3 8251的 初 始 化 和 编 程 应 用 1. 8251的 初 始 化 在 传 送 数 据 前 对 8251进 行 初 始 化 ， 才 能 确 定 发 送方 与 接 收 方 的 通

36、 信 格 式 。 以 及 通 信 的 时 序 ， 从 而 保 证准 确 无 误 地 传 送 数 据 。 由 于 三 个 控 制 字 没 有 特 征 位 ，且 工 作 方 式 控 制 字 和 操 作 命 令 控 制 字 放 入 同 一 个 端 口 ，因 而 要 求 按 一 定 顺 序 写 入 控 制 字 ， 不 能 颠 倒 。 【 例 8-5】 编 写 一 段 程 序 ， 通 过 8251采 用 查 询 方式 接 收 数 据 的 程 序 。 要 求 8251A定 义 为 异 步 传 输方 式 ， 波 特 率 系 数 为 64， 采 用 偶 校 验 ， 1位 停 止位 ， 7位 数 据 位 。 设

37、 8251的 数 据 端 口 地 址 为04A0H， 控 制 /状 态 寄 存 器 端 口 地 址 为 04A2H。程 序 如 下 ： MOV DX,04A2H MOV AL,7BH ； 写 工 作 方 式 字 OUT DX,AL MOV AL,14H OUT DX,AL ； 写 操 作 命 令 字 LP: IN AL,DX ； 读 状 态 控 制 字 AND AL,02H ； 检 查RxRDY是 否 为1 JZ LP MOV DX,04A0H IN AL,DX 2. 8251和CPU的通信方式（ 1） 查 询 方 式发 送 数 据 的 程 序 在 初 始 化 程 序 之 后 。【 例 8.6

38、】 若 采 用 查 询 方 式 发 送 数 据 ， 且 假 定 要 发 送 的 字 节 数 据 放在 TABLE开 始 的 数 据 区 中 ， 且 要 发 送 的 字 节 数 据 放 在 BX中 ， 则 发送 数 据 的 程 序 段 如 下 所 示 。START:MOV DX,3FDH LEA SI,TABLEWAIT: IN AL,DX TEST AL,20H ； 检 查THR是 否 空 JZ WAIT ； 若 为 空 ， 则 继 续 等 待 PUSH DX MOV DX,3F8H LODSB OUT DX,AL ； 否 则 发 送 一 个 字 节 POP DX DEC BX JNZ WAI

39、T同 样 ， 在 初 始 化 程 序 后 ， 可 以 用 查 询 方 式 实 现 接 收 数 据 。 【 例 8.7】 下 面 是 一 个 接 收 数 据 程 序 ， 假 设 接 收 后 的 数 据 送 入 DATA开 始 的 数 据 存 储 区 中 。RECV: MOV SI,OFFSET DATA MOV DX,3FDHWAIT: IN AL,DX ； 读 入 线 路 状 态 寄 存 器 TEST AL,1EH ； 检 查 是 否 有 任 何 错 误 产 生 JNZ ERROR ； 有 ， 转 出 错 处 理 TEST AL,01H ； 否 则 检 查 数 据 是 否 准 备 好 JZ W

40、AIT ； 未 准 备 好 ， 继 续 等 待 检 测 MOV DX,3F8H IN AL,DX ； 否 则 接 收 一 个 字 节 AND AL,7FH ； 保 留 低7位 MOV SI,AL ； 送 数 据 缓 冲 区 INC SI MOV DX,3FDH JMP WAIT （ 2） 中 断 方 式利 用 中 断 方 式 可 实 现 8251和 CPU的 串 行 通 信 。 现 设 想 系 统 以 查 询 方式 发 送 数 据 ， 以 中 断 方 式 接 收 数 据 。 波 特 率 系 数 为 16， 1位 停 止 位 ，7位 数 据 位 ， 奇 校 验 。 程 序 如 下 ：MOV DX

41、，04A2HMOV AL，01011010B ； 写 工 作 方 式 控 制 字OUT DX，ALMOV AL，14H ； 写 操 作 命 令 控 制 字 OUT DX，AL当 完 成 对8251A的 初 始 化 后 ， 接 收 端 便 可 进 行 其 他 工 作 ， 接 收 到一 个 字 符 后 ， 便 自 动 执 行 中 断 服 务 程 序 。 【 例 8.9】 中 断 服 务 程 序 如 下 ：RECIVE:PUSH AX PUSH BX PUSH DX PUSH DS MOV DX,3FDH IN AL,DX MOV AH,AL ； 保 存 接 收 状 态 MOV DX,3F8H IN

42、 AL,DX ； 读 入 接 收 到 的 数 据 AND AL,7FH TEST AH,1EH ； 检 查 有 无 错 误 产 生 JZ SAVAD MOV AL,? ； 出 错 的 数 据 用 ？ 代 替 SAVAD: MOV DX,SEG BUFFER MOV DS,DX MOV BX,OFFSET BUFFER MOV BX,AL ； 存 储 数 据 MOV AL,20H OUT 20H,AL ； 将EOI命 令 发 给 中 断 控 制 器8259 POP DS POP DX POP BX POP AX STI IRET 8.2.4 PC机 串 行 异 步 通 信 接 口 1. 串 行

43、异 步 通 信 适 配 器串 行 异 步 适 配 器 结 构 如 下 ： +5V TXDRXDRTSCTS DSRCDDTRRI SOUTSIN RCLKCS0CS1 DISTRDOSTR 2CS RTSCTSDSRRLSDDTRRI BAUDOUTADS 7D0DDISTRDOSTR 2A0A3 1OUT2OUTINTRPT MRXTAL1 8250 RS232C +5V 10分 频OSC18.423MHZRESETIRQ3IRQ4 A89A,7A3A 6AEN 2A0AIOWIOR 7D0D DIR G74LS245 J9J10J11J12 2. EIA RS-232串 行 通 信 总 线

44、 标 准 RS-232是 一 种 串 行 通 信 总 线 标 准 ， 1969年 由 美 国 电 子 工 业协 会 （ EIA） 从 CCITT远 程 通 信 标 准 中 导 出 的 一 个 标 准 。 9针 、 25针 RS-232标 准 接 口 引 脚 排 列 如 图 所 示 。 25脚引脚号（9脚）符号方向功能2（ 3） TXD 输 出 发 送 数 据3（ 2） RXD 输 入 接 收 数 据4（ 7） RTS 输 出 请 求 发 送5（ 8） CTS 输 入 清 除 发 送6（ 6） DSR 输 入 数 据 通 信 设 备 准 备 好7（ 5） GND 信 号 地 8（ 1） DCD

45、输 入 数 据 载 波 检 测20（ 4） DTR 输 出 数 据 终 端 准 备 好22（ 9） RI 输 入 振 铃 指 示 两 台 计 算 机 的 连 接 方 法 如 下 图 所 示 ： 计算机 123 458 62220 7 123 458 62220 7 计算机 计算机 123 458 62220 7 123 458 62220 7 计算机 3. BIOS串 行 异 步 通 信 方 式 接 口 的 功 能 调 用 IBM PC及 兼 容 机 提 供 了 一 种 有 较 强 的 硬 件 依 赖 性 ， 但 却比 较 灵 活 的 串 行 口 I/O的 方 法 ， 即 通 过 INT 14

46、H调 用ROM BIOS串 行 通 信 口 例 行 程 序 。 下 面 给 出 串 行 异 步通 信 接 口 功 能 调 用 的 具 体 情 况 ：（ 1） 初 始 化 串 行 通 信 口 （ AH=0）入 口 参 数 ： AL=初 始 化 参 数 ， DX=通 信 口 号出 口 参 数 ： AH=通 信 口 状 态 ， AL=调 制 解 调 器 状 态初 始 化 参 数 据 可 以 用 来 设 置 串 行 口 的 波 特 率 、 奇 偶 性 、字 长 和 终 止 位 。 8位 数 据 具 体 含 义 如 下 ： 设 置 波 特 率 、 设 置 校 验 位 设 置 终 止 位 设 置 字 长D

47、7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 l 位 7、 6、 5： 设 置 波 特 率000=110波 特 001=150波 特 010=300波 特 011=600波 特100=1200波 特 101=2400波 特 110=4800波 特 111=9600波 特l l 位 4、 3： 设 置 校 验 位01=奇 校 验 11=偶 校 验 0=无 校 验l l 位 2： 设 置 终 止 位0=1位 1=2位l l 位 1、 0： 设 置 字 长10=7位 11=8位 例 如 指 令 序 列 ：MOV AH， 0MOV AL， 0A3HMOV DX， 0INT 14H完 成 的 功 能 是

48、 将 0号 通 信 口 的 波 特 率 设 置 为 2400波 特 ， 字长 为 8位 ， 1位 终 止 位 ， 无 奇 偶 校 验 位 。 （ 2） 向 串 行 通 信 口 写 字 符 （ AH=1）入 口 参 数 ： AL=所 写 字 符 ， DX=通 信 口 号出 口 参 数 ： 写 字 符 成 功 AH=0， AL=字 符写 字 符 失 败 （ AH） 7=1， （ AH） 0 6=通 信 口 状 态（ 3） 从 串 行 通 信 口 读 字 符 （ AH=2）入 口 参 数 ： DX=通 信 口 号出 口 参 数 ： 读 字 符 成 功 （ AH） 7=0， AL=字 符读 字 符 失

49、 败 （ AH） 7=1， （ AH） 0 6=通 信 口 状 态 （ 4） 取 串 行 通 信 口 状 态 （ AH=3）入 口 参 数 ： DX=通 信 口 号出 口 参 数 ： AH=通 信 口 状 态 ， AL=调 制 解 调 器 状 态3号 功 能 用 来 读 串 行 口 的 当 前 状 态 ， 调 用 时 ， 只 需 给 出 被查 询 的 串 行 通 信 口 是 COM1或 是 COM2， 调 用 返 回 时 ，其 状 态 信 息 放 入 AX中 ， （ AL） MODEM状 态 ，（ AH） 线 路 状 态 。 4. BIOS串行异步通信接口的功能调用应用接口通 过 前 面 的

50、介 绍 ， 已 经 知 道 串 行 通 信 的 编 程 方 式 有 I/O指令 方 式 、 DOS功 能 调 用 方 式 和 BIOS中 断 调 用 方 式 ， 在这 里 选 择 BIOS中 断 调 用 方 式 。 编 程 的 关 键 首 先 确 定 串行 通 信 的 基 本 方 式 。【 例 8.11】 在 下 面 的 程 序 中 设 置 串 行 通 信 的 传 输 参 数 为 ：1200波 特 、 7个 数 据 位 ， 1个 奇 偶 校 验 位 ， 2个 停 止 位 。两 台 计 算 机 机 可 互 发 数 据 ， 即 在 程 序 开 始 首 先 检 测 是否 有 数 据 要 接 收 ，

51、若 没 有 则 检 测 是 否 有 键 按 下 ， 若 有数 据 发 送 ， 否 则 重 新 检 测 。程 序 清 单 如 下 ： CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START:MOV AX,DATA MOV DS,AX ； 数 据 段 基 值 装 入(通 过AX) LEA DX,SHOWMESS ； 字 符 串 有 效 地 址 装 入DX寄 存 器 MOV AH,09H INT ；DOS显 示 字 符 串 功 能 调 用 ； 初 始 化 串 口COM2 ； 串 行 口 初 始 化 为1200波 特 、 数 据 位 MOV AH,0 MOV DX,1 MO

52、V AL,8EH INT 14H ； 初 始 化COM2口 FORE: MOV H,03H MOV DX,1 INT 14H ； 读 串 口2状 态 字 TEST AH,01H ； 数 据 准 备 好 ？ JNZ RECE ； 准 备 好 转 接 收 程 序 TEST AH,20H ； 发 送 移 位 寄 存 空 ？ JZ FORE ； 不 空 转FORE继 续 检 测 MOV AH,1 INT 16H ； 否 则 利 用BIOS键 盘 中 断 调 用,输 入 字 符 JZ FORE ； 没 有 按 键,继 续 MOV AH,0 INT 16H ；BIOS键 盘 输 入 CMP AL,1BH

53、JZ QUIT ； 是 否 是ESC键, 是 退 出 MOV AH,1 MOV DX,1 INT 14H ； 否 则 发 送 字 符 CMP AL,0DH JNZ RECE MOV AH,02H MOV DL,0AH INT 21H ； 若 发 送 的 为 回 车 符 ， 显 示 换 行 MOV DL,0DH INT 21H rece: MOV AH,3 MOV DX,1 INT 14H ； 读 串 口2状 态 字 TEST AH,01H ； 数 据 准 备 好 ？ JZ FORE ； 数 据 未 准 备 好 转fore继 续 检 测 MOV AH,2 MOV DX,1 INT 14H ； 否

54、 则 读 入 字 符 MOV DL,AL AND DL,7FH MOV AH,02H ； 屏 蔽 校 验 位 INT 21H ；DOS中 断 显 示 字 符 JMP FORE ； 接 收 方 发 送 字 符QUIT:MOV AH,4CH ； 退 出 程 序,返 回DOS INT 21H CODE ENDS ； 代 码 段 结 束 END START ； 程 序 结 束 8.3 可 编 程 定 时 器 /计 数 器 接口 芯 片 8253 8.3 可 编 程 定 时 器 /计 数 器 接 口 芯 片 8253 微 型 计 算 机 经 常 要 用 来 对 外 部 事 件 进 行 定 时 控 制或

55、记 录 外 部 事 件 产 生 次 数 、 即 定 时 或 计 数 控 制 。 如 函数 发 生 器 、 计 算 机 中 的 系 统 日 历 时 钟 、 DRAM的 定 时刷 新 、 定 时 采 样 和 控 制 系 统 等 ， 都 要 用 到 定 时 信 号 。定 时 信 号 可 以 利 用 软 件 编 程 或 硬 件 的 方 法 得 到 。 串 行异 步 适 配 器 结 构 如 下 ：8.3.1 定 时 的 基 本 概 念 可 编 程 计 数 器 定 时 器 8253就 是 用 软 、 硬 技 术 相 结 合 的方 法 实 现 定 时 和 计 数 控 制 。 其 主 要 有 以 下 特 点

56、。（ 1） 有 3个 独 立 的 16位 计 数 器 ， 每 个 计 数 器 均 以 减 法 计数 ；（ 2） 每 个 计 数 器 都 可 按 二 进 制 计 数 或 十 进 制 （ BCD码 ）计 数 ；（ 3） 每 个 计 数 器 都 可 由 程 序 设 置 6种 工 作 方 式 ；（ 4） 每 个 计 数 器 计 数 速 度 可 达 2MHZ；（ 5） 所 有 I/O都 可 与 TTL兼 容 。 1. 内部结构8253内 部 包 含 合 3个 16位 计 数 器 ， 每 个 计 数 器 可 按 二 进 制或 十 进 制 计 数 ， 有 6种 工 作 方 式 ， 可 通 过 编 程 选 择

57、 。8253采 用 单 一 +5V电 源 供 电 ， NMOS工 艺 制 造 ， 24引脚 DIP封 装 ， 其 内 部 结 构 如 图 所 示 。 主 要 包 括 ：（ 1） 数 据 总 线 缓 冲 器（ 2） 读 /写 逻 辑 电 路（ 3） 控 制 字 寄 存 器（ 4） 计 数 通 道8.3.2 可 编 程 串 行 接 口 芯 片 8253结 构 和 引 脚 功 能 计 数 器 0 计 数 器 1 计 数 器 2 数 据 总 线缓 冲 器 读 /写逻 辑 电 路 控 制寄 存 器 内部总 线 CLK0GATE0OUT0 CLK1GATE1OUT1 CLK2GATE2OUT2 DATA7

58、 DATA0 RDWRA1A0 CS 2. 引脚功能D7 D0： 8位 双 向 数 据 线 。 CS： 片 选 信 号 ， 输 入 ， 低 电 平 有 效 。 RD： 读 有 效 信 号 ， 输 入 ， 低 电 平 有 效 。 WR： 写 有 效 信 号 ， 输 入 ， 低 电 平 有 效 。 A1、 A0： 地 址 信 号 线 。 CLK0 CLK2： 每 个 计 数 器 的 时 钟 信 号 输 入 端 。 GATE0 GATE2： 门 控 信 号 ， 用 于 控 制 计 数 器 的 启 动 和停 止 。 OUT0 OUT1： 计 数 器 输 出 信 号 。 8253内 部 端 口 地 址

59、和 操 作CS RD WRA1 A0功能0000 0011 0101 1111 0000 写 计 数 器 0写 计 数 器 1写 计 数 器 2写 方 式 控 制 字0000 0011 0101 0000 1111 读 计 数 器 0读 计 数 器 1读 计 数 器 2无 效 1. 写控制字8253在 工 作 之 前 ， 必 须 对 它 进 行 编 程 ， 以 确 定 每 个 计 数器 的 工 作 方 式 和 对 计 数 器 赋 计 数 初 值 。 CPU通 过 写 控制 字 指 令 ， 将 每 个 计 数 通 道 分 别 初 始 化 ， 使 之 工 作 在某 种 工 作 方 式 之 下 。8

60、253的 控 制 字 格 式 如 下 ： 8.3.3 8253的 编 程 D 7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BCD 各 位 含 义 如 下 ：l SC1、 SC0： 计 数 器 选 择00计 数 器 0 01计 数 器 1 10计 数 器 2 11非 法 l RL1、 RL0： 计 数 长 度 选 择00将 计 数 器 中 的 数 据 锁 存 于 缓 冲 器 01只 读 /写 计 数 器 低 8位10只 读 /写 计 数 器 高 8位 11先 读 /写 计 数 器 低 8位 ， 再 读 写 计 数 器 高 8位l M2、 M1、

61、M0： 工 作 方 式 选 择000方 式 0 001方 式 1x10方 式 2 x11方 式 3100方 式 4 101方 式 5l BCD： 计 数 制 选 择0二 进 制 计 数 1BCD计 数 2. 写入计数初值对 8253编 程 时 ， 首 先 向 控 制 字 寄 存 器 写 入 控 制 字 ， 以 选择 计 数 器 的 工 作 方 式 然 后 对 相 应 的 计 数 器 输 入 计 数值 。 在 计 数 值 送 到 计 数 值 寄 存 器 后 ， 需 经 一 个 时 钟 周期 才 能 把 此 计 数 值 送 到 递 减 计 数 器 。 当 控 制 字 D0=0时 ，即 二 进 制

62、计 数 ， 初 值 可 在 0FFFFH之 间 选 择 ； 当 D0=l时 ， 则 为 十 进 制 计 数 ， 其 值 可 在 0一 9999十 进 制 之 间选 择 。 计 数 初 值 的 选 择 和 定 时 长 短 以 及 时 钟 频 率 有 关 。 【 例 8.12】 在 一 个 系 统 中 ， 8253的 CLK0CLK2的 时 钟 频 率为 2MHZ， 端 口 地 址 为 200H203H。 要 求 计 数 器 0工 作 在方 式 0下 ， 十 进 制 计 数 ， 定 时 100s后 产 生 中 断 请 求 ； 计数 器 1工 作 在 方 式 3下 ， 二 进 制 计 数 ， 用 于

63、 产 生 周 期 为10s的 对 称 方 波 ； 计 数 器 2工 作 在 方 式 2下 ， 二 进 制 计 数 ，每 隔 1ms产 生 一 个 负 脉 冲 。根 据 上 述 要 求 和 已 知 条 件 ， 可 知 CLK的 时 钟 周 期 为 0.5s。 则可 计 算 出 计 数 器 0的 初 始 值 为 100s/0.5s=200， 计 数 器 1的 计 数 初 始 值 为 10s/0.5s=20， 计 数 器 2的 计 数 初 始 值 为1ms/0.5s=2000。 MOV DX,203H ； 控 制 字 地 址 送DX MOV AL,10110100B ； 控 制 字 内 容 送AL

64、OUT DX,AL ； 写 控 制 字MOV AX,2000 ； 计 数 初 始 值 送AX MOV DX,202H ； 计 数 器2地 址202H送DX OUT DX,AL ； 写 低8位MOV AH,ALOUT DX,AL ； 写 高 8位 若 计 数 器 2工 作 在 十 进 制 计 数 方 式 ， 则 应 把 2000H送 AX中 。 计 数 器 2的 初 始 化 程 序段 可 改 为 下 列 指 令 序 列 ：MOV DX,203HMOV AL,10100101BOUT DX,AL MOV DX,202HMOV AL,20HOUT DX,AL 8253有 6种 不 同 的 工 作 方

65、 式 ， 在 不 同 的 工 作 方 式 下 ， 计 数过 程 的 启 动 方 式 、 OUT端 的 输 出 波 形 都 不 一 样 。 自 动重 复 功 能 和 GATE的 控 制 作 用 以 及 写 入 新 的 计 数 初 值对 计 数 器 的 工 作 过 程 产 生 的 影 响 出 不 一 样 。 下 面 借 助工 波 形 来 分 别 说 明 这 6种 工 作 方 式 的 计 数 过 程 。 8.3.4 8253的 工 作 方 式 1. 方 式 0计 数 结 束 ， 产 生 中 断 2.方 式 1可 重 复 触 发 的 单 稳 态 触 发 器 3. 方 式 2分 频 器 4. 方 式 3

66、方 波 发 生 器 5. 方 式 4软 件 触 发 的 选 通 信 号 发 生 器 6. 方 式 5硬 件 触 发 的 选 通 信 号 发 生 器 1. 8253的初始化对 8253的 初 始 化 ， 也 可 称 为 对 8253的 编 程 。 完 成 初 始 化后 ， 8253即 开 始 自 动 按 设 置 好 的 工 作 方 式 工 作 。 初 始化 程 序 包 括 两 部 分 ， 一 是 写 各 计 数 器 的 控 制 字 ， 二 是设 置 计 数 初 始 值 。【 例 8.13】 假 设 8253的 计 数 器 0工 作 在 方 式 5， 按 二 进 制 计数 ， 计 数 初 始 值 为 100； 计 数 器 1工 作 在 方 式 1下 ，BCD码 计 数 ， 计 数 初 始 值 为 4000； 计 数 器 2工 作 在 方式 2， 按 二 进 制 计 数 ， 计 数 初 始 值 为 600。 8253占 用 的端 口 地 址 为 200H到 203H。 以 上 情 况 的 初 始 化 程 序 如下 ：8.3.5 8253的 应 用 MOV DX,203H ； 控 制 寄 存