第8章 输入输出接口

OUT 0D6H ， AL
MOV AL ， 0DH OUT 0D6H ， AL
LPST：IN AL ， 0D4H
AND AL ， 04H JNZ LPST
MOV AL ， CL
OUT 0D0H ， AL MOV AL ， 0CH
OUT 0D6H ， AL
D7~D0 8086
PA7~PA0 8255A PC0 PC6 PC3 驱动 ACK
数字量、模拟量、开关量 二、状态信息
三、控制信息 脉冲量
8.1.2 输入/ 输出的控制方式
1. 程序控制方式
2. 中断控制方式 3. DMA控制方式 4. 输入/输出处理机控制方式
返回本节
外设通过接口和系统的连接
接口
数 据 总 线 控 制 总 线 地 址 总
数据输入寄存器
数据线
数据输出寄存器
控制线
S1
EP
PEN
L2
L1
B2 波特率因子
B1
是否需要校验位 0— 无校验位 1— 有校验位
00— 无意义 01— 1个停止位
00— 同步模式 01— 波特率因子为1
10— 1.5个停止位
11— 2个停止位
10— 波特率因子为16
异步模式
11— 波特率因子为64
图 8.28 8251A的方式选择控制字
2.
8.5 可编程串行通信接口8251A
一、8251A芯片内部结构及其功能
二、8251A芯片的控制字及其工作方式
三、8251A串行接口的应用举例
发送器
D7~D0
数据总线 缓冲器
内
发送 缓冲器
并—>串 转换
TxD
RESET CLK C/D 部
发送控制电路 读/写控制 逻辑电路
总 线
TxRDY TxE TxC
PA7~PA0 PC6 PC7 PC3 PC4,5 PB7~PB0 PC2 PC1 PC0 STBB IBFB ACKA OBFA INTRA I/O
INTRB
INTRB
(a) 方式1A口输入.B口输出
(b) 方式1A口输出.B口输入
图8-15 方式1输入/输出端口状态

PC3 PA7～PA0 PC7 INTE A PC6
堆栈
IRET
10、返回被中断的程序
8.2 并行通信和并行接口
一、并行通信 二、并行接口
数据输入准备好
数据总线 读出信号 写入信号 控制寄存器 输入缓冲寄存器 数据输入 输出缓冲寄存器 状态寄存器 数据输出 地址 译码 片选 A0 A1 数据输出准备好 数据输出回答 输 出 设 备 数据输入回答 输 入 设 备
第8章
微型计算机和外设的数据传输
8.1 微型计算机的输入/输出接口 8.2 并行通信与并行接口 8.3 可编程并行通信接口芯片8255A 8.4 串行通信与串行接口
8.5 可编程并串通信接口芯片8251A
8.1 微型计算机的输入/输出接口
8.1.1 CPU和输入/ 输出设备之间的信号与连接
一、数据信息
控制寄存器
线
状态线
外部输入 或 输出设备
状态寄存器
返回本节
8.1.2 输入/ 输出的控制方式
D7~D0
无条件传送方式 条件传送方式
1. 程序控制方式
地址总线
M/IO
端 口 译 码 器
输 出 锁 存 器
往 输 出 设 备
WR RD
输 入 缓 冲 器 图8.1 无条件传送方式的工作原理
来 自 输 入 设 备
否
查 询 式 输 入 过 程 流 程 图
条件传送方式
数 据 锁 存 器
选通信号
数据总线 WR 地址 总线
输 出 设 备
数据
ACK R D +5V
端口 译码
RD M/IO
Q
状 态 寄 存 器 图8.3 查询式输出的接口电路
BUSY
返回本节
输 入 设 备
数据
选 通
输 入 锁 存 器
中断 请求
三 态 缓 冲 器
MOV AL ， 0DH
OUT 0C6H ， AL STI TINTR： MOV AL ， [DI] OUT 0C0H ， AL
MOV AL ， 00
OUT 0C6H ， AL INC AL
MOV [2CH] ， AX
MOV AX ， 1000H MOV [2EH] ， AX
OUT 0C6H ， AL
复位
CPU 准备好 中断请求
地址
图8-4 并行接口连接外部设备的示意图
8.3 可编程并行通信接口芯片8255A
一、8255A芯片的内部结构及其功能
二、8255A芯片的控制字及其工作方式
三、8255A并行接口应用举例
一、8255A芯片的内部结构及其功能
图 8-5 8255A的内部结构流程图
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
数 据 总 线
3、中断类型号N送CPU
控 制 总 线
地 址 总 线
接口
5、清除IF和TF
6、（4*N）作为IP，（4*N+2）作为CS 7、执行中断子程序 被中断的程序
新(IP) 新(CS)
中断 向量
…
…
8、开中断
STI …
…
旧(IP)
9、IRET指令使IP、 CS和PSW弹出堆栈
旧(CS) 旧(PSW)
0
0 0 0 1
1
0 1 X X
0
1 1 1 x
1
0 0 1 X
读状态
写数据 写控制字 8251A总线浮空 8251A未被选中
二、8251A芯片的控制字及其工作方式
1.方式选择控制字
数据位的数目： 00— 5位 奇/偶校验类型 0— 奇校验 1— 偶校验 01— 6位 10— 7位
11— 8位
S2 停止位的数目
系数为16，允许发送。
MOV AL, 0FAH OUT 42H, AL MOV AL, 37H OUT 42H, AL
2. 同步模式下的初始化程序
将8251A定义为同步方式;7位数据，2个同步字符，偶校验;允许发送。
MOV AL, 038H MOV AL, 97H
OUT
OUT
PC2
PC1
STBb
IBFb
RD
PC 3
INTRa I/O
PC0
INTRb
PC ,Байду номын сангаас6
RD
(a)端口A方式1输入
(b)端口B方式1输入
图8-11 方式1时输入端口对应的控制信号
PA 7~PA 0 INTE
A PC7 PC6 OBFa ACKa INTE
PB7~PB0
B
PC1 PC2
OBFb STBb
来自地址总线
CS A0 数据输出寄存器 发送时钟 接收时钟
1、异步通信方式
图 8-23 异步通信信息格式
2、同步通信方式
（1）面向字符型的数据格式
（2）面向比特型的数据格式
图8.25 面向比特型的数据格式
根据同步数据链路控制规程(SDLC)，面向比特型的数据以帧 为单位传输，每帧由6个部分组成。第1部分是开始标志 “7EH”；第2部分是一个字节的地址场；第3部分是一个字节 的控制场；第4部分是需要传送的数据，数据都是位(bit)的集 合；第5部分是两个字节的循环控制码CRC；最后部分又是 “7EH”，作为结束标志。面向比特型的数据格式如图8.25所 示。
D7~D0
端口 译码
地址总线
+5V
D
Q
RD
2.中断控制方式 3.DMA控制方式 4.I/O处理机控制方式
中断 屏蔽 触发 器
INTA Q INT
图5.6 中断方式输入的接口电路
返回本节
CPU和 总线控 制逻辑 IP CS PSW
4、当前的PSW、CS和IP入栈
1、接口发中断请求信号
2、当前指令执行完后，CPU进行中断回答
INTRa
OBFa ACKa
图 8 18 82 55 方 式 2 引 脚 定 义
A
INTE WR RD B
PC4 PC5
STBa IBFa
PC2～0
I/O
D7~D0 8086
PA7~PA0 8255A PC6 驱动
打印机 STB
PC2
BUSY
现将A口作为传送字符的通道，工作于方式0，输出方式，B端口未用，
图8-8 8255AC口按位置位/复位控制字格式
2.工作方式 (1)工作方式 0 CPU与端口之间交换数据仅通过IN 与OUT 完成； 不提供任何“握手”信息
使用于各种同步并行传送系统
(2)工作方式 1
PA ~PA 7 0
PB7 ~PB0 I NTEB
INTEA
PC 4
PC 5
STB a IBF a
A 口
图 6 10 82 55 引 脚 信 号

-
B 口
A
C 口
8255A的读/写操作控制 A1 A0 RD WR CS 操作
0 0 1 0 0 1 1
X 1 X
0 1 0 0 1 0 1
X 1 X
0 0 0 1 1 1 1
X 0 1
1 1 1 0 0 0 0
X 1 1
0 0 0 0 0 0 0
X 0 0
ACKb
PC3 WR PC4 5、
INTR a I/O WR
PC0
INTRb
(a)端口A方式1输出
(b)端口B方式1输出
图6-28 8255A方式1输出端口状态
PA7~PA0 PC4 PC5 PC3 PC6,7 PB7~PB0 PC2 PC1 PC0 ACKB OBFB STBA IBFA INTRA I/O
端口C也工作于方式0，PC2作为BUSY信号的输入端，故PC3~PC0为输 入方式，PC6作为STB信号输出端。 设8255A的端口地址为： A端口 00D0H ； B端口 00D2H
C端口 00D4H ； 控制口
00D6H
具体程序段如下： PP： MOV AL ， 81H
INC AL OUT 0D6H ， AL
（2）条件传送方式 锁 存 器
选 通
R
D Q
RD
输 入 设 备
+5V
数 据 缓 冲 器
数据
D7~D0
D7~D0
地址
译码
三 态 缓 冲 器
住址的总 线 地址总线
READY
M/IO
图8.2 查询式输入接口电路
WR
初始化 否
测试数据是否准备好 是 输入一个字节或字到CPU 对数据进行处理 传送到内存缓冲区 操作完成否 是 处理缓冲区中的数据 后续处理
操作命令控制字
图8.298251A操作命令控制字
其使用格式如图8.29所示，TXEN位是允许发送位， TXEN＝1，发送器才能通过TXD线向外部串行发送数据。
3.
状态控制字
TXRDY位是发送准备好标志，它与引线端TXRDY的意义有些 区别。TXRDY状态标志为“1”只反映当前发送数据缓冲存储 器已空，而TXRDY引线端为“1”，除发送数据缓冲存储器已 空外，还有两个附加条件是CTS＝0和TXEN＝1，
端口A 端口B 端口C 数据总线 数据总线 数据总线 数据总线
数据总线 数据总线 数据总线 端口A 端口B 端口C 控制字寄存器
数据总线三态 非法状态 数据总线三态
二、8255A芯片的控制字及其工作方式
方式0—基本输入/输出方式
方式1—选通输入/输出方式
方式2—双向传送方式 1.控制字 1
图8-7 8255A工作方式控制字格式
… IRET
8.4 串行通信及串行接口
一、串行通信线路的工作方式
二、串行接口
三、串行通信数据的收发方式
一、串行通信线路的工作方式
二、 串行接口
状态寄存器 数据总线 收发器 中断请求 读 写
控制寄存器
数据输入寄存器
控制
联络信号 逻 辑
串行输入/并行输出 并行输入/串行输出
串行输入 串行输出
地址译码
RD
WR CS
接收器
接收 缓冲器 串—>并 转换
RxD
DSR
DTR CTS RTS
调制/解调 控制电路 接收控制电路
RxRDY RxC
SYNDET
图 8-26 8251A内部结构流程图
CS，C/D，RD，WR组合起来可以确定8251A的操作，如下表所示：
CS 0
C/D 0
RD 0
WR 1
操作 读数据
复位操作 输出模式字 是同步方式? 否 是 输出第一个同步字符 否 两个同步字符? 是 输出第二个同步字符
输出控制字 是 复位? 否 传送数据 否 传送完了吗? 是
1. 异步模式下的初始化程序
8251A的端口地址为40H、42H。 将8251A定义为异步方式;7位数据，2位停止位，偶校验;取波特率
34 33 32 31 30 29 28 27
A0 A1 CS RD WR RESET
Vcc GND
4 3 2 1 40 39 38 37 18 8255A 19 9 20 8 21 6 22 5 23 36 24 35 25 14 15 16 17 13 26 12 7 11 10
PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7
打印机 STB BUSY
连8259的IR3
…
设8255A的端口地址为： A端口 00C0H ； B端口 00C2H
DI
P R I N
C端口 00C4H ； 控制口
00C6H
设中断类型号是0BH，DI为打印字符 缓冲区指针。
T
…
具体程序段如下： MAIN： MOV AL ， 0A0H OUT 0C6H ， AL MOV AL ， 01 OUT 0C6H ， AL XOR AX ， AX MOV DS ， AX MOV AX ， 2000H