1

可編程接口芯片及其應(yīng)用

28.1可編程接口芯片概述片選概念讀/寫概念可編程接口的概念“聯(lián)絡(luò)”的概念38.1可編程接口芯片概述 接口電路中多數(shù)具有如下電路單元：（1）輸入/輸出數(shù)據(jù)鎖存器和緩沖器 用以解決CPU與外設(shè)之間速度不匹配的矛盾， 以及起隔離和緩沖的作用；（2）控制命令和狀態(tài)寄存器 以存放CPU對(duì)外設(shè)的控制命令， 以及外設(shè)的狀態(tài)信息；4（3）地址譯碼器 用來(lái)選擇接口電路中的不同端口（寄存器）；（4）讀寫控制邏輯；（5）中斷控制邏輯。 從早期的邏輯電路板到大規(guī)模集成電路芯片為主的接口芯片。5

8.1.1片選概念 必須要有一個(gè)地址信號(hào)選中接口芯片后，才能使該接口芯片進(jìn)入電路工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入/輸出。 選通端CE（ChipEnable），又稱片選端CS（ChipSelect）。 CE端是控制接口芯片進(jìn)入電路工作狀態(tài)的引腳端。68.1.2讀/寫概念：用IN，OUT指令讀/寫。8.1.3可編程接口的概念 接口芯片大部分是多通道、多功能的。 多通道是指一個(gè)接口芯片一面與CPU連接，另一面可接幾個(gè)外設(shè)； 多功能是指一個(gè)接口芯片能實(shí)現(xiàn)多種接口功能，實(shí)現(xiàn)不同的電路工作狀態(tài)。7

在接口芯片中，各硬件單元不是固定接死的，可由用戶在使用中選擇，即通過計(jì)算機(jī)的指令來(lái)選擇不同的通道和不同的電路功能，稱為“編程控制”。接口電路的組態(tài)（即電路工作狀態(tài)）可由計(jì)算機(jī)指令來(lái)控制的接口芯片稱為“可編程序接口芯片”。 用來(lái)存放控制電路組態(tài)的控制字節(jié)的寄存器，稱為“控制寄存器”。8

8.1.4“聯(lián)絡(luò)”的概念

接口芯片常常需要和外設(shè)間有一定的“聯(lián)絡(luò)”信號(hào)，以保證信息的正常傳送。 通常采用兩個(gè)“聯(lián)絡(luò)”（Handhake）信號(hào)：（選通信號(hào)，strobe）和RDY（就緒信號(hào)，Ready）。98.2可編程并行接口芯片8255A8255A的結(jié)構(gòu)和引腳功能8255A的工作方式8255A的初始化8255A的應(yīng)用舉例16位系統(tǒng)中的并行接口10

8.2可編程并行接口芯片8255A

Intel8255A是一種通用的可編程序并行I/O接口芯片，又稱“可編程外設(shè)接口芯片”PPI（ProgrammablePeripheralInterface）。

8.2.18255A的結(jié)構(gòu)和引腳功能 一、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 有三個(gè)8位端口PA、PB和PC，都可由程序設(shè)定為各種不同的工作方式。 通常PA口與PB口用作輸入/輸出的數(shù)據(jù)端口，PC口通常用作控制或狀態(tài)信息的端口，PC口可以分成兩個(gè)4位的端口。11二、8255A的引腳功能8255A采用40條引腳的雙列直插式(DIP，Dualin-1inepackage)封裝，其引腳信號(hào)教材：有2條地址線A1.A04個(gè)端口地址A1A000PA口地址01PB口地址10PC口地址11控制口地址1213

8.2.28255A的工作方式 一、方式0—基本輸入輸出 8255A在方式0工作時(shí)：

CPU可以采用無(wú)條件讀寫方式與8255A交換數(shù)據(jù)。 若把C口的兩個(gè)部分用作控制和狀態(tài)口，與外設(shè)的控制和狀態(tài)端相連，CPU也可通過對(duì)C口的讀寫，實(shí)現(xiàn)A口與B口的查詢方式工作。 輸出的數(shù)據(jù)被鎖存，而輸入數(shù)據(jù)是不鎖存的。14 二、方式1—選通輸入輸出（應(yīng)答式輸入輸出）

C口可分成兩部分，分別作為A口和B口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。在8255A中規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號(hào)是三位。 方式1可工作于查詢方式和中斷方式。 1.方式1的輸入（1）：輸入的選通信號(hào)，（2）IBF：輸入緩沖器滿信號(hào)，（3）INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)，（4）INTE：中斷允許信號(hào)，A端口用PC4位的置位/復(fù)位控制，B端口用PC2位的置位/復(fù)位控制。15162.方式1的輸出（1）：輸出緩沖器滿信號(hào)，（2）：響應(yīng)信號(hào)，（3）INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)，（4）INTE：中斷允許信號(hào)，INTEA用PC6，INTEB用PC2設(shè)置三、方式2—雙向選通輸入輸出 工作時(shí)可以采用中斷方式，也可以采用查詢方式與CPU聯(lián)系。 方式2只限于A組使用。1718

19

8.2.38255A的初始化 首先要由CPU對(duì)8255A寫入控制命令字，有2種控制命令字：一個(gè)是方式選擇控制字，另一個(gè)是C口按位置位/復(fù)位控制字。 一、方式選擇控制字（D7=1）

二、C口按位置位/復(fù)位控制字（D7=0）

控制字的格式如圖：202122

8.2.48255A的應(yīng)用舉例 一、鍵盤接口 兩類鍵盤：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。 編碼鍵盤能自動(dòng)提供對(duì)應(yīng)于被按鍵的編碼信息，如ASCII碼，并能同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)選通脈沖通知微處理器。 非編碼鍵盤由一組開關(guān)組成，提供行和列的鍵盤矩陣。其全部工作，包括按鍵的識(shí)別、按鍵代碼的產(chǎn)生、防止串鍵和消去抖動(dòng)等問題，都靠程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。23 鍵盤輸入信息的過程：（1）檢測(cè)是否有鍵按下；（2）查出按下的是哪一個(gè)鍵；（3）將該鍵所代表的信息翻譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的內(nèi)部代碼。如ASCII碼或其他預(yù)先約定的編碼。2425使用行掃描方式尋找按下鍵的編號(hào)(鍵號(hào))的程序如下： …PORTA EQU 0FFF8HPORTB EQU 0FFFAHPORTC EQU 0FFFCHPORTCN EQU 0FFFEH MOV DX，PORTCN MOV AL，10000011B OUT DX，ALWAITK： MOV DX，PORTA MOV AL，0 OUT DX，AL

26

MOV DX，PORTB IN AL，DX CMP AL，0FFH JZ WAITK MOV BL，0 MOV BH，11111110B MOV CX，8FNDROW： MOV AL，BH MOV DX，PORTA OUT DX，AL ROL BH，1 MOV DX，PORTB IN AL，DX

27

CMP AL，0FFH JNZ FNDCOL ADD BL，8 LOOPFNDROW JMP DONE FNDCOL： ROR AL，1 JNC RIGHT INC BL JMP FNDCOLRIGHT： … …DONE： … 28 二、七段LED顯示器接口 發(fā)光二極管是一種當(dāng)電極間電壓（陽(yáng)極電壓接高電位）超過額定電壓時(shí)發(fā)生擊穿，并因此產(chǎn)生可見光的器件。 這種數(shù)碼顯示管通常由多個(gè)發(fā)光二極管來(lái)組成的7段或8段筆劃顯示器。 當(dāng)段組合發(fā)亮?xí)r，便可顯示某一數(shù)碼或字符。 8個(gè)7段LED顯示器上顯示8位16進(jìn)制數(shù)，每個(gè)顯示器顯示其中一位數(shù)。293031 … SSEGCODE DB0C0H DB0F9H DB0A4H DB0B0H DB99H DB92H DB82H DB0F8H DB80H DB98H DB88H DB83H DB0C6H

32

DB0AlH DB86H DB8EHFOURBYTE EQUTHISBYTEDBLWORD DD12345678H … MOVAL，10000000B MOVDX，0FFFEH OUTDX，AL … CLDAGAIN： MOVCX，4 MOVSI，OFFSETFOURBYTE33

MOVAH，11111110BLOOPDISP：LODSB MOVDI，AX AND AL，0FH MOVBX，OFFSETSSEGCODE XLATSSEGCODE MOVDX，0FFFAH OUTDX，AL MOVAL，AH MOVDX，OFFF8H OUTDX，AL PUSHCX MOVCX，NDELAY

34

IDLE: NOPNOP LOOPIDLE … MOVAL，0FFH OUTDX，AL MOVAX，DI MOVCL，4 SHRAL，CL MOVBX，OFFSETSSEGCODE XLATSSEGCODE MOVDX，0FFFAH OUTDX，AL ROLAH，1

35

MOVAL，AH MOVDX，0FFF8H OUTDX，AL MOVCX，NDELAY IDLE2： NOP NOP LOOPIDIE2 ROLAH，1 MOVAL，0FFH OUTDX，AL POPCX LOOPLOOPDISP JMPAGAIN …

36 三、打印機(jī)接口 1.并行接口標(biāo)準(zhǔn)（Centronice）

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)36芯的連接口。

：數(shù)據(jù)選通接口；

DATA：數(shù)據(jù)信號(hào)；

：響應(yīng)信號(hào)；

BUSY：忙信號(hào)。37 2.打印機(jī)的工作過程及接口電路 打印機(jī)接口電路也稱打印機(jī)適配器，可以用鎖存器、三態(tài)緩沖器等器件實(shí)現(xiàn)，也可用通用的可編程并行接口芯片實(shí)現(xiàn)。3839（1）8255A的初始化程序段（設(shè)8255A的I/O端口地址為2C0H－2C3H）： … MOV DX，02C3H MOV AL，1010l00lB OUT DX，AL MOV AL，0000l101B OUT DX，AL MOV DX，02ClH MOV AL，00001100B OUT DX，AL …40（2）打印機(jī)中斷服務(wù)程序PRINTPROC NEAR PUSHAX PUSHDX MOVDX，02C0H MOVAL，[BX] OUT DX，AL MOVDX，02C1H IN AL，DX41 OR AL，01H OUT DX，AL AND AL，0FEH OUT DX，AL INC BX POP DX POP AX IRETPRINT ENDP42 四、LED/開關(guān)接口 8086CPU通過8255A同開關(guān)與7段LED顯示器的接口：43控制程序如下：

ORG 2000H MOVAL，82H MOVDX，0FFFEH OUT DX，AL RDPORTB：MOVDL，0FAH IN AL，DX ANDAL，0FH MOVBX，OFFSETSSEGCODE XLAT MOVDL，0F8H OUT DX，AL MOVAX，56CH

44

DELAY： DEC AX JNZ DELAY JMP RDPORTB HLT ORG 2500HSSEGCODE DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H， DB82H,0F8H,80H,98H,88H,83H,0C6H, DB0A1H，86H，8EH45控制程序（2）

ORG 2000H MOV AL，80H MOV DX，0FFFEH OUT DX，AL MOV BX，20 DISPLOP： LEA DI，SSEGCODE MOV CX，16 LOP: MOV AL，[DI] MOV DL，0F8H OUT DX，AL INC DI CALL DELAY5S

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LOOPLOP DEC BX JNZ DISPLOP HLT ORG 2500HSSEGCODE：DB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H， DB82H，0F8H80H，98H，88H，83H，0C6H， DB0A1H，86H，8EH478.2.516位系統(tǒng)中的并行接口488.3可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253-5可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本工作原理8253-5的結(jié)構(gòu)和功能8253-5的工作方式498.3可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253-5（PIT）

在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，一種是要求一些外部實(shí)時(shí)時(shí)鐘，以實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制或定時(shí)；另一種是要求能對(duì)外部事件計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。 8253-5PIT（ProgrammableIntervalTimer）就是一種可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片，又稱為“可編程間隔定時(shí)器”。50

8.3.1可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本工作原理 16位計(jì)數(shù)初值寄存器CR用來(lái)存放計(jì)數(shù)初值，可通過程序來(lái)設(shè)定。 計(jì)數(shù)執(zhí)行單元CE是一個(gè)16位減法計(jì)數(shù)器，它的初值便是計(jì)數(shù)初值寄存器的內(nèi)容，它只對(duì)CLK脈沖計(jì)數(shù)，一旦計(jì)數(shù)器被啟動(dòng)后，每出現(xiàn)一個(gè)CLK脈沖，計(jì)數(shù)執(zhí)行單元中的計(jì)數(shù)值減1，當(dāng)減為零時(shí)，通過OUT輸出指示信號(hào)，表明計(jì)數(shù)執(zhí)行單元已為零。51

當(dāng)CLK是一個(gè)周期性時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器為定時(shí)器功能；當(dāng)CLK是一個(gè)非周期性事件計(jì)數(shù)信號(hào)時(shí)，此時(shí)呈計(jì)數(shù)器功能。 計(jì)數(shù)輸出鎖存器OL通常跟隨計(jì)數(shù)執(zhí)行單元的內(nèi)容而變化，當(dāng)接收到CPU發(fā)來(lái)的鎖存命令時(shí)，就鎖存當(dāng)前的計(jì)數(shù)值而不跟隨計(jì)數(shù)執(zhí)行單元變化，直到CPU從中讀取鎖存值后，才恢復(fù)到跟隨計(jì)數(shù)執(zhí)行單元變化的狀態(tài)。

GATE是控制輸入端，它有多種控制作用，如允許/禁止計(jì)數(shù)、啟動(dòng)/停止計(jì)數(shù)。5253

8.3.28253-5的結(jié)構(gòu)和功能

8253-5具有三個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器，它可用程序設(shè)置成多種工作方式，按十進(jìn)制或二進(jìn)制計(jì)數(shù)，最高計(jì)數(shù)速率可達(dá)2.6MHz。

三條信號(hào)線： ① 計(jì)數(shù)輸入CLK—用于輸入定時(shí)基準(zhǔn)脈沖或計(jì)數(shù)脈沖； ② 輸出信號(hào)OUT—以相應(yīng)的電平指示計(jì)數(shù)的完成，或輸出脈沖波形； ③ 選通輸入（門控輸入）GATE—用于啟動(dòng)或禁止計(jì)數(shù)器的操作，以使計(jì)數(shù)器和計(jì)測(cè)對(duì)象同步；

54三個(gè)寄存器：①控制寄存器—初始化時(shí)，將控制字寄存器中的內(nèi)容寫入該寄存器；②計(jì)數(shù)初值寄存器—初始化時(shí)寫入該計(jì)數(shù)器的初始值；③減法計(jì)數(shù)寄存器—計(jì)數(shù)初值由計(jì)數(shù)初值寄存器送入減法計(jì)數(shù)寄存器，當(dāng)計(jì)數(shù)輸入端輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，減法計(jì)數(shù)寄存器內(nèi)容減1，當(dāng)減到零時(shí)，輸出端輸出相應(yīng)信號(hào)表示計(jì)數(shù)結(jié)束。工作方式寄存器（又稱控制字寄存器）是只寫寄存器，它接受寫入的控制字。三個(gè)控制寄存器控制對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器的工作。8253-5的三個(gè)計(jì)數(shù)器是獨(dú)立的16位減法計(jì)數(shù)器。558253-5的結(jié)構(gòu)框圖和引腳排列56

8.3.38253-5的工作方式

在任何一種方式下，都必須先向8253寫入控制字，控制字還起復(fù)位作用，它使OUT端變?yōu)楣ぷ鞣绞街幸?guī)定的狀態(tài)和對(duì)計(jì)數(shù)初值寄存器CR清零；然后再寫入計(jì)數(shù)初值到CR中，其最大值為0000H。

一、方式0—計(jì)數(shù)結(jié)束中斷方式（InterruptonTetminalCount）

方式0是典型的事件計(jì)數(shù)用法，CLK端作為事件計(jì)數(shù)輸入信號(hào)，當(dāng)計(jì)數(shù)執(zhí)行單元CE為零時(shí)，OUT端變?yōu)楦唠娖剑勺鳛橹袛嗾?qǐng)求信號(hào)。 方式0的時(shí)序波形見圖。5758 方式0的特點(diǎn)和應(yīng)用（1）計(jì)數(shù)過程由軟件啟動(dòng)。（2）GATE的作用是開放計(jì)數(shù)或禁止計(jì)數(shù)。（3）OUT端由低變高表示計(jì)數(shù)過程結(jié)束。

59二、方式1—硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)方式（HardwareRetriggerableOne-Shot）

計(jì)數(shù)器相當(dāng)于一個(gè)可編程的單穩(wěn)態(tài)電路，觸發(fā)輸入為GATE信號(hào)，由GATE的上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)器工作。 方式1的時(shí)序波形見圖。60方式1的時(shí)序波形圖。61方式1的特點(diǎn)和應(yīng)用（1）計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)只能由門控脈沖的上升沿產(chǎn)生，即只能用硬件啟動(dòng)。（2）OUT輸出為一個(gè)單穩(wěn)態(tài)負(fù)脈沖，其脈寬為計(jì)數(shù)初值個(gè)CLK時(shí)鐘脈沖的周期之和。（3）在形成單穩(wěn)態(tài)脈沖過程中，可以重觸發(fā)。（4）在微機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中常用作監(jiān)視時(shí)鐘（WatchdogTimer）。62三、方式2—速率發(fā)生器（RateGenenator）

方式2能產(chǎn)生周期性的定時(shí)信號(hào)， 稱為速率發(fā)生器， 又稱為N分頻方式和周期性定時(shí)器方式。 方式2的時(shí)序波形見圖。63方式2的時(shí)序波形圖。64方式2的特點(diǎn)和應(yīng)用（1）CR內(nèi)容能自動(dòng)地、重復(fù)地裝入到CE中，OUT端上就能連續(xù)地輸出周期性分頻信號(hào)。（2）既可軟件啟動(dòng)，又可硬件啟動(dòng)。（3）改變計(jì)數(shù)初值，即可獲得不同速率的OUT輸出信號(hào)。（4）負(fù)脈沖寬度均為一個(gè)CLK脈沖的周期。（5）主要應(yīng)用是作為分頻器和時(shí)基信號(hào)。65四、方式3—方波方式（SquareWareMode）

方式3的操作方式除OUT輸出方波之外，和方式2相似。方波的重復(fù)周期是計(jì)數(shù)初值個(gè)CLK脈沖周期之和。 方式3的時(shí)序波形見圖。66方式3的時(shí)序波形圖。67方式3的特點(diǎn)和應(yīng)用（1）方式3的計(jì)數(shù)過程是CE內(nèi)容減2。（2）軟件啟動(dòng)和硬件啟動(dòng)兩種。（3）改變計(jì)數(shù)初值，OUT端將輸出不同頻率。（4）主要應(yīng)用作為方波發(fā)生器和波特率發(fā)生器。68 五、方式4—軟件觸發(fā)選通方式（SofewaveTriggeredstrode）

當(dāng)寫入方式控制字CW后，OUT端輸出高電平。在寫入計(jì)數(shù)初值后的一個(gè)CLK脈沖開始減1計(jì)數(shù)，直到CE為零時(shí)，使OUT輸出變?yōu)榈碗娖?，?dāng)持續(xù)一個(gè)CLK脈沖周期后又恢復(fù)到高電平。在OUT端產(chǎn)生一個(gè)CLK脈沖周期寬度的選通負(fù)脈沖輸出。 方式4的時(shí)序波形見圖。69方式4的時(shí)序波形圖。70

六、方式5—硬件觸發(fā)選通方式（HardwareTriggeredStrobe）

方式5和方式1有些相似。CE到零時(shí)OUT端產(chǎn)生寬度為1個(gè)CLK脈沖周期的負(fù)脈沖選通輸出信號(hào)。

方式5的時(shí)序波形見圖。71方式5的時(shí)序波形圖。72

8.3.48253-5的初始化 一、寫入方式控制字 三個(gè)通道用的控制字端口地址是相同的，三個(gè)控制字寫入后卻存入通道對(duì)應(yīng)的寄存器中。 二、寫入計(jì)數(shù)初始值 三、讀計(jì)數(shù)值 在動(dòng)態(tài)讀計(jì)數(shù)值時(shí)可以有兩種方法：（1）以普通對(duì)計(jì)數(shù)器端口讀的方法取得當(dāng)前計(jì)數(shù)值。（2）鎖存計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值。73工作方式控制字SC1，SC0—計(jì)數(shù)器選擇D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCDSC1SC0計(jì)數(shù)器00CNT001CNT110CNT211不用74RL1，RL0—CPU讀/寫操作RL1RL0操作方式00計(jì)數(shù)器鎖存操作（供CPU讀）01只讀/寫計(jì)數(shù)器低8位10只讀/寫計(jì)數(shù)器高8位11先讀/寫底8位，再讀/寫高8位75M2M1M0—工作方式選擇BCD—計(jì)數(shù)方式選擇M2M1M0工作方式000方式0001方式1X10方式2X11方式3100方式4101方式5016位二進(jìn)制計(jì)數(shù)14位十進(jìn)制（BCD）碼計(jì)數(shù)76選通信號(hào)GATE的功能低電平或進(jìn)入低電平上升邊沿高電平方式0禁止計(jì)數(shù)——允許計(jì)數(shù)方式1——1.初始化和計(jì)數(shù)2.下一個(gè)時(shí)鐘后輸出變?yōu)榈碗娖健绞?1.禁止計(jì)數(shù)2.使輸出立即變?yōu)楦唠娖?.初始化和計(jì)數(shù)2.計(jì)數(shù)器重新裝入允許計(jì)數(shù)方式31.禁止計(jì)數(shù)2.使輸出立即變?yōu)楦唠娖?.初始化和計(jì)數(shù)2.計(jì)數(shù)器重新裝入允許計(jì)數(shù)方式4禁止計(jì)數(shù)——允許計(jì)數(shù)方式5——初始化和計(jì)數(shù)——77

8.3.58253-5的應(yīng)用舉例 一、用8253-5監(jiān)視一個(gè)生產(chǎn)流水線78主程序?yàn)椋? MOVAL，15H OUT43H，AL MOVAL，50H OUT40H，AL STI LOP：HLT JMPLOP中斷服務(wù)程序?yàn)椋? MOVAL，01H OUT80H，AL79

MOVAL，77H OUT43H，AL MOVAL，50H OUT41H，AL MOVAL，12H OUT41H，AL CALLDL5S MOVAL，00H OUT80H，AL IRET80二、8253在IBM-PC機(jī)中的應(yīng)用81工作原理分析⑴計(jì)數(shù)器0用來(lái)產(chǎn)生實(shí)時(shí)日時(shí)鐘信號(hào)，工作于方式3，計(jì)數(shù)初值為0，采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)方式，輸出端OUT0作為中斷請(qǐng)求信號(hào)IRQ0。⑵計(jì)數(shù)器1用來(lái)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器刷新操作的定時(shí)控制信號(hào)。它工作于方式2，計(jì)數(shù)初值為18，OUT1端輸出一個(gè)負(fù)脈沖序列，其脈沖周期約為18÷1.1931816MHz＝15.08（μs）。⑶計(jì)數(shù)器2用于為系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器發(fā)聲時(shí)提供一個(gè)約為900Hz的方波信號(hào)。它也工作于方式3，計(jì)數(shù)初值為0533H（1331），GATE2接入一個(gè)來(lái)自系統(tǒng)板上8255A的PB0，作為揚(yáng)聲器發(fā)聲時(shí)間的控制信號(hào)。822.8253的初始化程序段⑴對(duì)計(jì)數(shù)器0的初始化程序：

MOV AL，00110110B OUT 43H，AL MOV AL，0 OUT 40H，AL OUT 40H，AL⑵對(duì)計(jì)數(shù)器1的初始化程序：

MOV AL,01010100B OUT 43H，AL MOV AL，18 OUT 41H，AL83⑶對(duì)計(jì)數(shù)器2的初始化程序：

MOV AL，10110110B OUT 43H，AL MOV AX，0533H OUT 42H，AL MOV AL，AH OUT 42H，AL IN AL，61H MOV AH，AL OR AL，03H OUT 61H，AL84 三、8253在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 將8253的兩個(gè)計(jì)數(shù)器串聯(lián)起來(lái)，使其中的一個(gè)計(jì)數(shù)器作為定時(shí)器，當(dāng)分頻器使用，將其OUT輸出信號(hào)作為另一個(gè)計(jì)數(shù)器的CLK脈沖信號(hào)；而另一計(jì)數(shù)器只起計(jì)數(shù)作用，其OUT輸出端作為中斷請(qǐng)求信號(hào)。

8586MOVDX，233H MOVAL，00010100BOUTDX，ALMOVAL，230H MOVAL，00HOUTDX，ALMOVDX，233H MOVAL，01110110BOUTDX，ALMOVDX，231H

87MOVAL，BYTEPTRTIMEOUTDX，ALMOVAL，BYTEPTRTIME+1OUTDX，ALMOVDI，28H MOVAX，OFFSETRTIMECLDSTOSWMOVAX，SEG RTIME STOSW …88四、三個(gè)計(jì)數(shù)通道組合應(yīng)用8990

MOVAL，00110101B OUT83H，AL MOVAL，00H OUT80H，AL MOVAL，10H OUT80H，AL MOVAL，01110011B OUT83H，AL MOVAL，00H OUT81H，AL91MOVAL，05HOUT81H，ALMOVAL，10110111B OUT83H，ALMOVAL，00H OUT82H,ALMOVAL，20HOUT82H，AL928.4串口接口芯片串行通信概述串行接口原理可編程通信接口8251A938.4串口接口芯片

8.4.1串行通信概述 為了降低通信線路的價(jià)格和簡(jiǎn)化通信設(shè)備，可以利用現(xiàn)有的通信線路。 一、并行通信和串行通信 1.并行傳送 2.串行傳送 3.并行傳送與串行傳送的比較 （1）從距離上看：近距離和遠(yuǎn)距離； （2）從速度上看： （3）從設(shè)備、費(fèi)用上看：9495二、同步通信與異步通信 兩種基本的通信方式： 異步通信ASYNC（AsynchronousDataCommunication）

同步通信SYNC（SynchronousDataCommunication）1.異步通信 兩項(xiàng)約定：96（1）字符格式 ①1位起始位，低電平； ②5-8個(gè)數(shù)據(jù)位，（如標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼。則為7位）； ③1個(gè)奇偶校驗(yàn)位（作為檢錯(cuò)用）； ④1，1.5或2個(gè)終止位（停止位），高電平。 起始位后面緊跟的是要傳送字符的最低位，每個(gè)字符的結(jié)束是1、1.5或2個(gè)高電平的終止位，起始位至終止位構(gòu)成一幀。相連兩個(gè)字符之間的間隔可以是任意長(zhǎng)度的，兩個(gè)相鄰字符之間叫空閑位，為高電平。（2）波特率（BaudRate）

波特率是指單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位/秒為單位。每個(gè)數(shù)據(jù)位的傳送時(shí)間Td即為波特率的倒數(shù)。97

982.同步通信 在數(shù)據(jù)塊開始處要用同步字符來(lái)指明， 同步傳送速度高于異步傳送速度， 要求有時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端及接收端之間的同步， 硬件電路比較復(fù)雜。99三、串行通信的傳送方向 單工、半雙工、全雙工三種：1.單工（Simplex）

僅能進(jìn)行一個(gè)方向的傳送。2.半雙工（Half-Duplex）

能交替地進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送，但兩設(shè)備之間只用一根傳輸線，兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳送不能同時(shí)進(jìn)行。3.全雙工（Full-Duplex） A、B之間有兩條傳輸線，能在兩個(gè)方向上同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。100101 四、信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 計(jì)算機(jī)通信傳送的是數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行通信，經(jīng)過傳輸線后必然會(huì)產(chǎn)生畸變。 在發(fā)送端必需采用調(diào)制器把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，在接收端又必需用解調(diào)器檢出發(fā)送來(lái)的模擬信號(hào)，恢復(fù)為原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。

102Modem即調(diào)制-解調(diào)器Modulator-Demoduiator

計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信中的一種輔助設(shè)備。`103PSK調(diào)制法原理圖104 五、異步通信規(guī)程 微型計(jì)算機(jī)中主要使用三種通信控制規(guī)程： 異步控制規(guī)程(ASYNC)，

同步控制規(guī)程（BISYNC）

高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC）。

對(duì)每一種通信控制規(guī)程，都有相應(yīng)的大規(guī)模集成電路的接口芯片去實(shí)現(xiàn)。105

8.4.2串行接口原理 以異步收發(fā)器UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）為例。106107 一、組成 由三部分組成： “接收器”—用來(lái)把串行碼轉(zhuǎn)換為并行碼； “發(fā)送器”—用來(lái)把并行碼轉(zhuǎn)換為串行碼； “控制器”—用來(lái)接收CPU的控制信號(hào)，執(zhí)行CPU所要求的操作，并輸出狀態(tài)信息和控制信息。 二、功能

UART的功能是接收異步串行輸入碼并將其轉(zhuǎn)換為CPU所需要的并行碼，并將CPU內(nèi)部的并行碼轉(zhuǎn)換為串行碼輸出。108

UART是用外部時(shí)鐘來(lái)和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步的。外部時(shí)鐘的周期Tc和每個(gè)數(shù)據(jù)位的周期Td有以下關(guān)系：

Tc=Td/K K=16或64（K為波特率因子） 外部時(shí)鐘和接收數(shù)據(jù)的同步如圖所示：109110

為了檢測(cè)長(zhǎng)距離傳送中可能發(fā)生的錯(cuò)誤，通常增加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位。 發(fā)送時(shí)，自動(dòng)在奇偶校驗(yàn)位上添上“1”或“0”； 接收時(shí)，UART檢查字符的每一位以及奇偶校驗(yàn)位的“1”的個(gè)數(shù)，以確定是否發(fā)生傳送錯(cuò)誤。111112UART中還設(shè)立了各種出錯(cuò)標(biāo)志：1.奇偶錯(cuò)誤（Parityerror）：在接收時(shí)。UART檢查接受到的每一個(gè)字符的“1”的個(gè)數(shù)，若不符合要求，則置這個(gè)標(biāo)志，發(fā)出奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)信息。2.幀錯(cuò)誤（Frameerror）：若接受的字格式不符合規(guī)定(例如缺少停止位等)，則置位幀出錯(cuò)標(biāo)志，發(fā)出幀錯(cuò)誤信息。

3.溢出（丟失）錯(cuò)誤（Overrunerror）1138.4.3可編程通信接口8251A（USART） Intel8251AUSART是通用同步/異步接收發(fā)送器。

USART即UniversalSynchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter。一、8251A的基本性能（1）可用于同步和異步傳送。（2）波特率：DC-19.2K（異步）；DC-64K（同步）。（3）完全雙工、雙緩沖器發(fā)送器接收器。（4）誤差檢測(cè)。1148251A的結(jié)構(gòu)圖與引腳圖115

二、8251A的結(jié)構(gòu)與引腳功能 包括8251A同CPU的接口部分—數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀寫控制邏輯；發(fā)送器和接收器及其控制電路。 產(chǎn)生RS-232C有關(guān)信號(hào)的MODEM控制電路。 1.同CPU的連接信號(hào) （1）RESET （2）CLK （3）， （4）C/ （5） （6）D0~D7116 2.MODEM控制信號(hào) 與MODEM相連的控制信號(hào)：（1）（DataTerminalReady）—數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（輸出，低電平有效）（2）（DataSetReady）—數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（輸入，低電平有效）（3）（RequestToSend）—請(qǐng)求發(fā)送（輸出，低電平有效）（4）（ClearToSend）—清除發(fā)送信號(hào)（輸入，低電平有效） 1173.發(fā)送器有關(guān)信號(hào)（1）TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)（2）TXRDY：發(fā)送器準(zhǔn)備好信號(hào)（3）TXE：發(fā)送緩沖器空標(biāo)志（4）：輸入控制發(fā)送器數(shù)據(jù)速率的時(shí)鐘4.接收器有關(guān)信號(hào)（1）RXD：接收數(shù)據(jù)（2）RXRDY：接收器準(zhǔn)備好標(biāo)志（3）：接收時(shí)鐘（4）SYNDET/BRKDET：同步和間斷檢測(cè)118 三、初始化 8251A的各種工作方式及工作進(jìn)程都是用初始化及實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn)的。編程包括兩部分： 一個(gè)是方式指令，另一個(gè)是命令指令。 方式指令用來(lái)定義8251A的一般工作特性，它必須緊接在復(fù)位后由CPU寫入。 命令指令用來(lái)指定芯片的實(shí)際操作，只有在已經(jīng)寫入了方式指令后，才能由CPU寫入同步字符和命令指令。1191.方式指令字1202.命令指令字121

3.狀態(tài)字

CPU向8251A發(fā)送各種操作命令，許多時(shí)候是依據(jù)8251A當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)決定的。

122

8251A的初始化和操作流程如右圖所示。 8251A在設(shè)置方式指令字后，或在同步方式中又設(shè)置了同步字符后，任何時(shí)候都可以寫入命令指令，命令指令是芯片進(jìn)行操作，或改變操作時(shí)必須寫入的內(nèi)容。而每次寫入命令指令后，8251A都要檢查IR位是否有內(nèi)部復(fù)位，如有復(fù)位，8251A應(yīng)重新設(shè)置方式指令。1238251A應(yīng)用舉例1248.5模擬接口概述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832及其接口模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809及其接口1258.5模擬接口

8.5.1概述 連續(xù)變化的物理量。所謂連續(xù)，包括兩方面的含義：一方面從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，它是隨時(shí)間連續(xù)變化的；另一方面從數(shù)值上來(lái)說(shuō)，它的數(shù)值也是連續(xù)變化的。這種連續(xù)變化的物理量通常稱為模擬量。 一、控制系統(tǒng)中的模擬接口 傳感器是把非電量的模擬量（如溫度、壓力、流量等）轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)。126

量程放大器把微弱的傳感器信號(hào)（通常為毫伏或微伏級(jí)）放大到A/D轉(zhuǎn)換器所需的量程范圍。 低通濾波器用來(lái)降低噪聲，濾去不必要的干擾，以增加信噪比。 多路開關(guān)可以使多個(gè)模擬信號(hào)共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器。 采樣-保持電路（Sample/holdcircuit）把轉(zhuǎn)換的信號(hào)采樣后還保持一段時(shí)間，以便給A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。

A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器則通過相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量和數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。127微型機(jī)與控制系統(tǒng)的接口

128 二、采樣-保持電路 （1）采樣跟蹤狀態(tài)：在此期間應(yīng)盡可能快地接受輸入信號(hào)，使輸出和輸入信號(hào)相一致。 （2）保持狀態(tài)：把采樣結(jié)束瞬間的輸入信號(hào)保持下來(lái)，使輸出和保持的信號(hào)一致。當(dāng)輸入信號(hào)變化速率較快時(shí)，都應(yīng)采用采樣-保持電路，如果輸入信號(hào)變化緩慢，則可不用保持電路。129130 三、量化和編碼 1.量化 采樣后的信號(hào)經(jīng)量化后才能輸入到計(jì)算機(jī)，采樣信號(hào)經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào)的過程稱為量化過程。

A/D轉(zhuǎn)換就是量化的 過程，它把采樣后模擬 信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字量。131

2.編碼 在量化過程中，對(duì)雙極性（有正、負(fù)）信號(hào)通常有三種表示方法： （1）符號(hào)-數(shù)值碼，類似于原碼表示法。 （2）偏移二進(jìn)制碼，與移碼表示法相同。 （3）補(bǔ)碼表示法，與計(jì)算機(jī)的補(bǔ)碼表示方法相同。132

四、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) 1.分辨率 分辨率是指ADC對(duì)輸入電壓微小變化響應(yīng)能力的度量。 2.絕對(duì)精度 絕對(duì)精度是指在輸出端產(chǎn)生給定的數(shù)字代碼，實(shí)際需要的模擬輸入值與理論上要求的模擬輸入值之差。133

3.相對(duì)精度 相對(duì)精度（又稱線性度）是指滿刻度值校準(zhǔn)后，任意數(shù)字輸出所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬輸入值（中間值）與理論值（中間值）之差。 4.轉(zhuǎn)換時(shí)間 轉(zhuǎn)換時(shí)間是指ADC完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，即從啟動(dòng)信號(hào)開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束并得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出量所需的時(shí)間。通常為微秒級(jí)。 5.量程 量程是指所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍。134

五、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) 1.分辨率 分辨率是最低有效位（LSB）

所對(duì)應(yīng)的模擬量的大小。 2.精度 精度反映D/A轉(zhuǎn)換的精確度。 3.建立時(shí)間 建立時(shí)間定義為：在數(shù)字輸入端輸入滿量程代碼的變化后，DAC的模擬輸出穩(wěn)定到最終值±1/2LSB時(shí)所需的時(shí)間。135

8.5.2數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832及其接口 一、芯片簡(jiǎn)介

DAC0832采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方式（輸入寄存器及DAC寄存器）?？梢栽谳敵龅耐瑫r(shí)采集下一個(gè)數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)換速度。能夠用于需要同時(shí)輸出多個(gè)參數(shù)的模擬量系統(tǒng)。136DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖137二、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片的輸出電路1.電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出1382.單極性與雙極性輸出電路139

3.數(shù)/模轉(zhuǎn)換器與微處理器的接口

D/A轉(zhuǎn)換器只有數(shù)據(jù)輸入線，選片和寫入控制線與微處理器有關(guān)。因此微處理器的接口比較簡(jiǎn)單，直接把數(shù)據(jù)輸出給D/A轉(zhuǎn)換器。若D/A轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)帶有鎖存寄存器，微處理器就把D/A芯片當(dāng)作一個(gè)并行輸出端口； 若D/A轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)無(wú)鎖存寄存器，微處理器就把D/A芯片當(dāng)作一個(gè)并行輸出的外設(shè)，二者之間還需增加并行輸出的接口。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器接口是通過D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬輸出，有時(shí)我們簡(jiǎn)稱為“模出”。14