第8章可编程接口芯片及应用课件.ppt
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- 可编程 接口 芯片 应用 课件
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1、第第8章章 可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用 8.1 可编程定时器可编程定时器/计数器芯片计数器芯片8253 8.2 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片8255A 8.3 串行通信及可编程串行接口芯片串行通信及可编程串行接口芯片8251A 8.4 模模/数数(A/D)与数与数/模模(D/A)转换技术及其接口转换技术及其接口 定时功能的实现方法定时功能的实现方法软件定时(延时)软件定时(延时)利用微处理器执行一个延利用微处理器执行一个延时程序段实现时程序段实现硬件定时硬件定时采用分频器、单稳电路或简易定时采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间电路控制定时时间可编程硬件定时可编程
2、硬件定时软件硬件相结合、用可编程软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路8.1 可编程定时可编程定时/计数器计数器8253/82548.1.1 8253的结构及引脚功能的结构及引脚功能3 3个独立的个独立的1616位计数器通道位计数器通道每个计数器有每个计数器有6 6种工作方式种工作方式按二进制或十进制(按二进制或十进制(BCDBCD码)计数码)计数可用于准确计数或精确定时可用于准确计数或精确定时1、内部结构、内部结构D7D0计数器0控制字寄存器计数器1计数器2内部数据总线数据总线缓冲器读写控制逻辑RDWRA0A1CSCLK0GATE0O
3、UT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2VccGND计数器计数器CLKCLK时钟输入信号时钟输入信号在计数过程中,此引脚在计数过程中,此引脚上每输入一个时钟信号(下降沿),计数器的上每输入一个时钟信号(下降沿),计数器的计数值减计数值减1 1GATEGATE门控输入信号门控输入信号控制计数器工作,可控制计数器工作,可分成电平控制和上升沿控制两种类型分成电平控制和上升沿控制两种类型OUTOUT计数器输出信号计数器输出信号当一次计数过程结束当一次计数过程结束(计数值减为(计数值减为0 0),),OUTOUT引脚上将产生一个输引脚上将产生一个输出信号出信号 定时时间定时时间=时钟周
4、期时钟周期计数初值计数初值读读/写逻辑写逻辑D0 D7D0 D7数据线数据线A0 A1A0 A1地址线地址线RDRD读信号读信号WRWR写信号写信号CSCS片选信号片选信号CS A1 A0读操作读操作RD写操作写操作WR0 0 00 0 10 1 00 1 1读计数器读计数器0读计数器读计数器1读计数器读计数器2无操作无操作写计数器写计数器0写计数器写计数器1写计数器写计数器2写控制字写控制字2、8253引脚及与引脚及与CPU的连接的连接 计计0 计计1 计计2 控制口控制口端口地址:端口地址:10011000B、9AH、9CH、9EH D0D7 RD WR A2 A1 A7 A6 A0 M/
5、IO A5 A4 A3 D0D7RD CLK0WR GATE0A1 OUT0A0CSGG2AG2B Y3 C B A18086最小模式最小模式82538.1.2 8253的工作方式的工作方式两个周期两个周期时钟周期时钟周期 输入时钟输入时钟CLK的周期的周期输出周期输出周期 输出端输出端OUT的输出波形的周期的输出波形的周期 主要区别主要区别启动计数方式(硬件、软件)启动计数方式(硬件、软件)计数结束信号计数结束信号GATE的作用的作用方式方式0 计数结束中断计数结束中断GATEOUTCLK 031244方式方式0WR特征特征高电平触发高电平触发初始低电平初始低电平减到减到“0”0”时时OUT
6、OUT由低变高由低变高方式方式1 单稳负脉冲信号发生器单稳负脉冲信号发生器GATEOUTCLK 031244方式方式1WR特征特征上升沿触发上升沿触发初始高电平初始高电平开始计数开始计数OUTOUT由高变低,到由高变低,到0 0输出变低输出变低方式方式2 速率信号发生器(分频器)速率信号发生器(分频器)03124GATEOUTCLK 4方式方式2031240312403124WR特征特征高电平和上升沿触发高电平和上升沿触发初始高电平初始高电平减到减到“1”1”时时OUTOUT由高变低,减到由高变低,减到“0”0”时重新时重新计数计数方式方式3 方波发生器方波发生器03124GATEOUTCLK
7、 4方式方式3031240312403124WR特征特征高电平和上升沿触发高电平和上升沿触发初始高电平初始高电平计数完成一半时计数完成一半时OUTOUT由高变低,减到由高变低,减到0 0重新计数重新计数方式方式4 软件触发选通信号软件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式4223331 0WR特征特征高电平触发高电平触发初始高电平初始高电平计数到计数到“0”OUT0”OUT由高变低,维持一个由高变低,维持一个CLKCLK周周期期方式方式5 硬件触发选通信号硬件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式52233311 0WR特征特征上升沿触发上升沿触发初始高电平初始高电
8、平计数到计数到“0”OUT0”OUT由高变低,维持一个由高变低,维持一个CLKCLK周周期期需要注意:需要注意:n处理器写入处理器写入82538253的计数初值只是写入了预的计数初值只是写入了预置寄存器,之后到来的第一个置寄存器,之后到来的第一个CLKCLK输入脉冲输入脉冲(需先由低变高,再由高变低)才将预置寄(需先由低变高,再由高变低)才将预置寄存器的初值送到减存器的初值送到减1 1计数器。计数器。n从第二个从第二个CLKCLK信号的下降沿,计数器才真正信号的下降沿,计数器才真正开始减开始减1 1计数。计数。8.1.3 8253的编程的编程1、控制字控制字 SC1 SC0 RL1 RL0 M
9、2 M1 M0 BCD00 计计001 计计110 计计211 无操作无操作00 锁存锁存01 读读/写低写低8位位10 读读/写高写高8位位11 读读/写先低后高写先低后高0 0 0 方式方式00 0 1 方式方式11 0 方式方式21 1 方式方式31 0 0 方式方式41 0 1 方式方式50 二进制计数二进制计数1 十进制计数十进制计数2、初始化编程、初始化编程步骤:步骤:写入控制字写入控制字 可使计数通道复位可使计数通道复位写入计数初值写入计数初值 选择二进制时选择二进制时n计数值范围:计数值范围:0000HFFFFHn0000H是最大值,代表是最大值,代表65536 选择十进制时选
10、择十进制时(BCD码)码)n计数值范围:计数值范围:00009999n0000是最大值,代表是最大值,代表100003、读取、读取82538253计数值计数值n对对8位数据线,读取位数据线,读取16位计数值需分两次位计数值需分两次n读取方法读取方法 1.直接读取直接读取 2.锁存读取锁存读取 计数在不断进行,应该将当前计数值先计数在不断进行,应该将当前计数值先行锁存,然后读取:行锁存,然后读取:q写控制字:给写控制字:给8253写入锁存命令写入锁存命令q从计数器从计数器I/O地址读出:读取锁存的计数地址读出:读取锁存的计数值值例例1:设设82538253芯片的端口地址为芯片的端口地址为388H
11、388H 38BH38BH。现要求。现要求计数器计数器0 0工作在方式工作在方式3 3,计数初值为,计数初值为23542354,十进制计,十进制计数;计数器数;计数器1 1工作在方式工作在方式2 2,计数初值为,计数初值为18H18H,二进,二进制计数。试根据上述要求编写初始化程序及读取计制计数。试根据上述要求编写初始化程序及读取计数器数器0 0当前计数值的程序。当前计数值的程序。计数器计数器0:方式:方式3 控制字控制字 00110111B 计数初值计数初值 2354 计数器计数器1:方式:方式2 控制字控制字 01010100B 计数初值计数初值=18H8.1.4 8253应用实例应用实例
12、初始化程序初始化程序 MOV DX,38BH ;给计数器;给计数器0送控制字送控制字 MOV AL,37H OUT DX,AL MOV DX,388H MOV AL,54H ;送计数初值的低送计数初值的低8位(位(BCD码)码)OUT DX,AL MOV AL,23H ;送计数初值的高;送计数初值的高8位位 OUT DX,AL MOV DX,38BH ;给计数器;给计数器1送控制字送控制字 MOV AL,54H OUT DX,AL MOV DX,389H ;计数初值送低;计数初值送低8位位 MOV AL,18H OUT 9CH,AL计数器计数器0计数值读出程序计数值读出程序MOV DX,38B
13、H;送计数器;送计数器0计数值锁存命令计数值锁存命令MOV AL,00HOUTDX,ALMOV DX,388H;读出当前计数值的低;读出当前计数值的低8位位INAL,DXMOV CL,ALINAL,DX;读出当前计数值的高;读出当前计数值的高8位位MOV CH,AL例例2 2:某:某80868086系统中,有一片系统中,有一片82538253芯片,利用通道芯片,利用通道1 1完成对外部事件的计数,计满完成对外部事件的计数,计满500500次,向次,向CPUCPU发出中发出中断请求,利用通道断请求,利用通道2 2输出频率为输出频率为1KHz1KHz的方波。编写的方波。编写初始化程序。初始化程序。
14、通道通道1 1:方式:方式0 0 控制字控制字 01110001B01110001B 计数初值计数初值 499499通道通道2 2:方式:方式3 CLK2=1.19MHz3 CLK2=1.19MHz 控制字控制字 10110111B10110111B 计数初值计数初值=1190=1190KHzKHz11019.13设端口地址为设端口地址为98H、9AH、9CH、9EH(十进制计数)(十进制计数)MOV AL,71H OUT 9EH,AL MOV AL,99H OUT 9AH,AL MOV AL,04H OUT 9AH,AL MOV AL,0B7H OUT 9EH,AL MOV AL,90H O
15、UT 9CH,AL MOV AL,11H OUT 9CH,AL 二进制计数二进制计数 MOV AL,10110110B OUT 9EH,AL MOV AX,1190 OUT 9CH,AL MOV AL,AH OUT 9CH,AL例例3 3:信号源频率为:信号源频率为1MHz1MHz,现要分频使之产生周期为,现要分频使之产生周期为4s4s的方波,点亮发光二极管工作,编程实现。的方波,点亮发光二极管工作,编程实现。10010100B、95H、96H、97H D0D7 RD WR A1 A0 A7 A6 A5 M/IO A4 A3 A2 D0D7RD CLK0WR GATE0A1 OUT0A0 CL
16、K1 GATE1CSGG2AG2B Y5 C B A18088最小模式最小模式82535V1MHZ1KHz65536104614SSN因此采用通道连接,如上图所示因此采用通道连接,如上图所示因为因为1000110KHzMHzN40004111HzKHzN通道通道0 方式方式3 控制字控制字 00100111B通道通道1 方式方式3 控制字控制字 01100111B MOV AL,27H OUT 97H,AL MOV AL,10H OUT 94H,AL MOV AL,67H OUT 97H,AL MOV AL,40H OUT 95H,AL8.2 并行通信和并行接口芯片并行通信和并行接口芯片825
17、5A8255A通信:通信:计算机与外设之间或计算机与计算计算机与外设之间或计算机与计算 机之间的信息交换或数据传输。机之间的信息交换或数据传输。通信的两种基本方式通信的两种基本方式并行通信并行通信串行通信串行通信8.2.1 并行通信的基本概念并行通信的基本概念1、并行通信并行通信 将数据的各位将数据的各位同时同时在在多根并行传输线上多根并行传输线上进行传输。进行传输。D0D1D2D3D4D5D6D7目目的的D0D1D2D3D4D5D6D7源源01010110数据的各位同时由源到达目的地数据的各位同时由源到达目的地 快快多根数据线多根数据线 距离短、远程费用高距离短、远程费用高并行通信并行通信适
18、于适于短距离短距离、高速高速通信通信2、并行接口并行接口l 并行接口连接并行接口连接CPU与并行外设,实现与并行外设,实现 两者间的并行通信,两者间的并行通信,在信息传送过程中,起到输出锁存或输入缓冲的作用。在信息传送过程中,起到输出锁存或输入缓冲的作用。l 并行接口的典型硬件结构包括:并行接口的典型硬件结构包括:1、一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口、一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口2、与、与CPU进行数据交换所必须的控制和状态信号进行数据交换所必须的控制和状态信号3、与外设进行数据交换所必须的控制和状态信号、与外设进行数据交换所必须的控制和状态信号4、端口译码电路、端口译码电路5
19、、控制电路、控制电路8.2.2 可编程并行通信接口芯片可编程并行通信接口芯片8255A1 1、8255A8255A的的编程结构及引脚功能编程结构及引脚功能2 2、CPUCPU与与8255A8255A的接口的接口3 3、8255A8255A的初始化编程的初始化编程4 4、8255A8255A三种工作方式及应用三种工作方式及应用5 5、键盘和显示接口、键盘和显示接口数据数据总线总线缓冲器缓冲器内部控制线内部控制线内部数据线内部数据线D0D7A组组控制控制A组组端口端口AA组组端口端口C上部上部B组组控制控制B组组端口端口C下部下部B组组端口端口B读写读写控制控制逻辑逻辑 PC0PC3 PB0PB7
20、 PC4PC7 PA0PA7RDWRA0A1CSRESET1、8255A的的编程结构及引脚功能编程结构及引脚功能VccGNDCS、A1、A0、RD、WR逻辑关系表逻辑关系表2、CPU与与8255A的接口的接口 D0D7 RD WR A2 A1 RESET A9 A8 A7 A6 A0 M/IO A5 A4 A3 D0D7RDWR PAA1 A0RESET PB PCCS GG2A Y6G2B C B A18086最小模式最小模式8255A A口口 B口口 C口口 控制口控制口端口地址:端口地址:1110110000B、3B2H、3B4H、3B6HD7D6D5D4D3D2D1D0PC3PC01:
21、输入0:输出00:方式 001:方式 11x:方式 2A端口1:输入0:输出PC7PC41:输入0:输出B组方式0:方式01:方式1B端口1:输入0:输出B组控制A组控制方式选择控制字识别位,为1选中3、8255A初始化编程初始化编程 8255A的控制字的控制字 8255A方式控制字方式控制字方式选择控制字方式选择控制字置位复位控制字(对置位复位控制字(对C口任一位)口任一位)置位复位控制字置位复位控制字D7D6D5D4D3D2D1D0C端口置位识别位,为0有效任意值C口位选择000:PC0001:PC1010:PC2011:PC3100:PC4101:PC5110:PC6111:PC7选中位
22、置1/置0选择0:置01:置1PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7例例1 1:8255A初始化编程。设初始化编程。设8255A的的A口工作方式口工作方式1 1输出,输出,B口工作方式口工作方式1 1输入,输入,PC4和和PC5输入,允许输入,允许A口中断口中断(PC6控制控制)禁止禁止B口中断口中断(PC2控制控制)。设片选。设片选信号由信号由A9 A2=10000000确定。试编写程序对确定。试编写程序对8255A进行初始化。进行初始化。8255A四个端口地址:四个端口地址:200H 201H 202H 203H 8255A的方式控制字:的方式控制字:10101110B 初始化程
23、序如下:初始化程序如下:MOV AL,0AEH;控制字送控制字送ALMOV DX,203H;8255A控制字寄存器地址送控制字寄存器地址送DXOUTDX,AL;控制字送控制字送8255A的控制寄存器的控制寄存器MOV AL,00001101B;PC6置置1,允许,允许A口中断口中断OUTDX,ALMOV AL,00000100B;PC2置置0,禁止,禁止B口中断口中断OUTDX,AL 4、8255A三种工作方式及应用三种工作方式及应用根据根据A A口和口和C C口、口、B B口和口和C C口之间硬件关系的不同,可以口之间硬件关系的不同,可以有三种不同的工作方式有三种不同的工作方式,分别称为方式
24、分别称为方式 0 0、方式、方式 1 1、方式、方式 2 2(只针对(只针对A A口)。口)。A A口或口或B B口工作在方式口工作在方式 0:0:与与C C口之间没有硬件联系。口之间没有硬件联系。A A口或口或B B口工作在方式口工作在方式 1:C1:C口的某口的某3 3根引脚作为端口根引脚作为端口与外设的联络信号。与外设的联络信号。A A口工作在方式口工作在方式 2:C2:C口的某口的某5 5根引脚作为端口与外设根引脚作为端口与外设的联络信号。的联络信号。1)方式)方式0(基本输入(基本输入/输出方式)输出方式)它适用于不需要应答信号的简单输入输它适用于不需要应答信号的简单输入输出场合,若
25、需要联络时,可自定义出场合,若需要联络时,可自定义C口为联络口为联络信号。信号。构成构成3个个8位端口位端口,或,或2个个4位、位、2个个8位端位端口口,以适应不同应用场合。以适应不同应用场合。例例2:设某:设某8086系统中连接一片系统中连接一片8255A,8255A的的A口接拨码盘,口接拨码盘,B口接共阴数码管,口接共阴数码管,设计程序段使数码管显示拨码盘的数字。设计程序段使数码管显示拨码盘的数字。8255APA0PA1PA2PA3PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7驱驱动动电电路路abcdefgh+5V控制字:控制字:10010000Bhgfedcba设端口地址为设端口地址为
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