第7章. 可编程接口芯片及应用

(五) 电平转换
一般CPU输入输出的信号都是TTL电平， 一般CPU输入输出的信号都是TTL电平，而外设的信号 CPU输入输出的信号都是TTL电平 就不一定是TTL电平。为此，在外设与CPU连接时， TTL电平 CPU连接时 就不一定是TTL电平。为此，在外设与CPU连接时，要进行 电平转换， CPU与外设的电压 或电流)相匹配。 与外设的电压( 电平转换，使CPU与外设的电压(或电流)相匹配。
(四) 码制转换
在一些通信设备中，其信号是以串行方式传输的，而 在一些通信设备中，其信号是以串行方式传输的， 计算机的代码是以并行方式输入输出的， 计算机的代码是以并行方式输入输出的，这就需要进行并 行码与串行码的互相转换；在转换中， 行码与串行码的互相转换；在转换中，根据通信规程还要 加进一些同步信号等， 加进一些同步信号等，这些工作也是接口电路要完成的任 务之一。 务之一。
8253-引脚的定义如下: 8253-引脚的定义如下:
数据线。 数据线。 地址线，用于选择3 地址线，用于选择3个计数器中的一个及选择 控制字寄存器。 控制字寄存器。 读控制信号，低电平有效。 RD: 读控制信号，低电平有效。 WR： 写控制信号，低电平有效。 WR： 写控制信号，低电平有效。 CS： CS： 片选端，低电平有效。 片选端，低电平有效。 计数器0 的时钟输入端。 CLK0～2： 计数器0#、1#、2#的时钟输入端。 计数器0 的门控制脉冲输入端, GATE0～2: 计数器0#、1#、2#的门控制脉冲输入端, 由外部设备送入门控脉冲。 由外部设备送入门控脉冲。 计数器0 的输出端， OUT0～2： 计数器0#、1#、2#的输出端，由它接至 外部设备以控制其启停。 外部设备以控制其启停。 8253- 的功能体现在两个方面,即计数与定时。 8253-5的功能体现在两个方面,即计数与定时。两者 的工作原理在实质上是一样的，都是利用计数器作减1 的工作原理在实质上是一样的，都是利用计数器作减1计 减至0发信号；两者的差别只是用途不同。 数，减至0发信号；两者的差别只是用途不同。 D0 ～D7 : A0 、A1 :
(二) 寻址方式
8253- 内部有3个计数器和1个控制字寄存器, 8253-5内部有3个计数器和1个控制字寄存器,可通过 地址线A 读写控制线RD WR与选片CS进行寻址 RD、 与选片CS进行寻址, 地址线A0、A1，读写控制线RD、WR与选片CS进行寻址,并 实现相应的操作
三、8253-5的6种工作方式及时序关系 82538253- 的方式控制字格式如图7.4所示，各计数器有6 8253-5的方式控制字格式如图7.4所示，各计数器有6 7.4所示 种可供选择的工作方式，以完成定时、 种可供选择的工作方式，以完成定时、计数或脉冲发生器 等多种功能。 等多种功能。
(1)写入控制字后，OUT端输出高电平作为起始电平。 (1)写入控制字后，OUT端输出高电平作为起始电平。当计数 写入控制字后 端输出高电平作为起始电平 初值送到计数器后，若无GATE的上升沿，不管此时GATE GATE的上升沿 GATE输 初值送到计数器后，若无GATE的上升沿，不管此时GATE输 入的触发电平是高电平还是低电平,都不开始减1计数， 入的触发电平是高电平还是低电平,都不开始减1计数，必 须等到GATE端输入正跳变触发脉冲时,计数过程才会开始。 GATE端输入正跳变触发脉冲时 须等到GATE端输入正跳变触发脉冲时,计数过程才会开始。 (2)工作时 (2)工作时,由GATE输入触发脉冲的上升沿使OUT变为低电平， 工作时, GATE输入触发脉冲的上升沿使OUT变为低电平， 输入触发脉冲的上升沿使OUT变为低电平 每来一个计数脉冲，计数器作减1计数，当计数值减为0 每来一个计数脉冲，计数器作减1计数，当计数值减为0时, OUT再变为高电平 OUT端输出的单稳负脉冲的宽度为计数 再变为高电平。 OUT再变为高电平。OUT端输出的单稳负脉冲的宽度为计数 器的初值乘以CLK端输入脉冲周期。 CLK端输入脉冲周期 器的初值乘以CLK端输入脉冲周期。 (3)如果在计数器未减到 (3)如果在计数器未减到0时,门控端GATE又来一触发脉冲,则 如果在计数器未减到0 门控端GATE又来一触发脉冲, GATE又来一触发脉冲 由下一个时钟脉冲开始,计数器将从初始值重新作减1计数. 由下一个时钟脉冲开始,计数器将从初始值重新作减1计数. 当减至0 输出端又变为高电平。这样, 当减至0时，输出端又变为高电平。这样,使输出脉冲宽度 延长。 延长。
(3) 计数过程中可重新装入计数初值。 计数过程中可重新装入计数初值。
如果在计数过程中，重新写入某一计数初值， 如果在计数过程中，重新写入某一计数初值，则在写 完新的计数值后，计数器将从该值重新开始作减1计数。 完新的计数值后，计数器将从该值重新开始作减1计数。
(二)方式1 可编程单稳触发器 方式1
二、8253-5的内部结构和寻址方式 8253-
(一) 内部结构
8253- 的内部结构有3个独立结构完全相同的16 8253-5的内部结构有3个独立结构完全相同的16位计 16位计 数器和1 位控制字寄存器。在每个计数器内部, 数器和1个8位控制字寄存器。在每个计数器内部,又可分 为计数初值寄存器CR 计数执行部件CE和输出锁存器OL CR、 CE和输出锁存器 为计数初值寄存器CR、计数执行部件CE和输出锁存器OL 个部件，它们都是16位寄存器，也可以作8位寄存器来用。 16位寄存器 3个部件，它们都是16位寄存器，也可以作8位寄存器来用。 在计数器工作时,通过程序给初值寄存器CR送入初始值， CR送入初始值 在计数器工作时,通过程序给初值寄存器CR送入初始值， 该值再送入执行部件CE作减1计数；而输出锁存器OL CE作减 OL则用 该值再送入执行部件CE作减1计数；而输出锁存器OL则用 来锁存CE的内容，该内容可以由CPU进行读出操作。 CE的内容 CPU进行读出操作 来锁存CE的内容，该内容可以由CPU进行读出操作。

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新编16/32位 微型计算机原理及应用
李继灿 主编
第7章 可编程接口芯片及应用
微机与外设交换信息, 都必须通过接口电路来实现。 微机与外设交换信息, 都必须通过接口电路来实现。 随着大规模集成电路技术的发展， 随着大规模集成电路技术的发展，现已生产了各种各样 通用的可编程接口芯片， 通用的可编程接口芯片，不同系列的微处理器都有其标 准化、系列化的接口芯片可供选用。因此， 准化、系列化的接口芯片可供选用。因此，学会典型通 用接口芯片的工作原理和使用方法， 用接口芯片的工作原理和使用方法，是掌握微机接口技 术的重要基础。 术的重要基础。 本章主要介绍Intel系列的8255A 8250、8253Intel系列的8255A、 本章主要介绍Intel系列的8255A、8250、8253-5、 8259A等几种典型通用的接口芯片 8259A等几种典型通用的接口芯片
(三)方式2 分频器 方式2
（又叫分频脉冲产生器） 又叫分频脉冲产生器） 此方式是n分频计数器,n是写入计数器的初值。 此方式是n分频计数器,n是写入计数器的初值。写入 ,n是写入计数器的初值 控制字后，OUT端输出高电平作为起始电平 端输出高电平作为起始电平。 控制字后，OUT端输出高电平作为起始电平。当计数初值 写入计数器后，从下一个时钟脉冲起，计数器开始作减1 写入计数器后，从下一个时钟脉冲起，计数器开始作减1 计数。当减到1 OUT端输出将变为低电平 端输出将变为低电平。 计数。当减到1时，OUT端输出将变为低电平。当计数端 CLK输入 个计数脉冲后,在输出端OUT输出一个n分频脉冲, 输入n OUT输出一个 CLK输入n个计数脉冲后,在输出端OUT输出一个n分频脉冲, 其正脉冲宽度为（ 个输入脉冲时钟周期, 其正脉冲宽度为（n-1）个输入脉冲时钟周期,而负脉冲宽 度只是一个输入脉冲时钟周期。 度只是一个输入脉冲时钟周期。 GATE用来控制计数,GATE=1,允许计数 GATE=0， 用来控制计数,GATE=1,允许计数； GATE用来控制计数,GATE=1,允许计数；GATE=0，停止 计数。因此，可以用GATE来使计数器同步。要注意的是， GATE来使计数器同步 计数。因此，可以用GATE来使计数器同步。要注意的是， 在方式2 不但高电平的门控信号有效， 在方式2下，不但高电平的门控信号有效，上升跳变的门 控信号也是有效的。 控信号也是有效的。
7.1 接口的分类及功能 7.2 可编程计数器/定时器8253-5 可编程计数器/定时器8253 82537.3 可编程中断控制器8259A 可编程中断控制器8259A 7.4 可编程并行通信接口芯片8255A 可编程并行通信接口芯片8255A 7.5 可编程串行异步通信接口芯片8250 可编程串行异步通信接口芯片8250 7.6 新型通用I/O接口标准 新型通用I/O I/O接口标准
7.1 接口的分类及功能
一、 接口的分类 按接口的功能可分为通用接口和专用接口两类。 按接口的功能可分为通用接口和专用接口两类。通用 接口适用于大部分外设，如行式打印机、 接口适用于大部分外设，如行式打印机、电传打字机和键 盘等都可经通用接口与CPU相连。 CPU相连 盘等都可经通用接口与CPU相连。通用接口又可分为并行 接口和串行接口。并行接口是按字节传送的； 接口和串行接口。并行接口是按字节传送的；串行接口和 CPU之间按并行传送 而和外设之间是按串行传送的。 之间按并行传送， CPU之间按并行传送，而和外设之间是按串行传送的。专 用接口仅适用于某台外设或某种微处理器，用于增强CPU 用接口仅适用于某台外设或某种微处理器，用于增强CPU 的功能。 的功能。 此外， 此外，在微机控制系统中专为某个被控制的对象而设 计的接口，也是专用接口。 计的接口，也是专用接口。
二、接口的功能
接口的功能很丰富，视具Байду номын сангаас的接口芯片而定， 接口的功能很丰富，视具体的接口芯片而定，其主 要的功能有： 要的功能有：