7.常用接口技术

这是一篇关于7.常用接口技术的思维导图

常用接口技术

• 8253可编程计数器
  • 8253的结构与引脚
    • 数据总线缓冲器
      • 数据总线缓冲器是三态，双向，8位的缓冲器，作为系统总线和8253的接口，缓冲器根据CPU的输入和输出指令实现数据传送
      • CPU向8253写入的控制字经过数据总线缓冲器和8253的内部数据总线传送给控制字寄存器进行寄存
      • CPU向某计数器写入计数初值送入指定的计数器
      • CPU读取某个计数器的现行值时，该现行值经过内部总线和缓冲器传送到系统的数据总线上，被CPU读取
    • 读/写逻辑
      • CS片选信号，低电平有效
      • RD读信号，低电平有效
      • WR写信号，低电平有效
      • A1A0地址信号
        • 00 计数器0
        • 01 计数器1
        • 10 计数器2
        • 11 控制寄存器
    • 控制寄存器
      • 寄存数据总线缓冲器送来的控制字，控制寄存器有3个，都是8位寄存器，分别对应3个计数器，控制字的最高2位决定送入哪个计数器的控制寄存器寄存，各自的控制字决定各自的工作方式和所执行的操作
    • 计数器
      • 计数器0与计数器1和计数器2是三个独立的计数器，它们的内部结构相同，都具有计数器的初始值，减一计数器，输出寄存器
      • 计数初值寄存器：接收CPU写入的计数器的初始值
      • 减一计数器：在ClK脉冲（GATE允许）作用下进行递减计数，直至计数值为0，输出OUT信号
      • 输出寄存器：输出寄存器的值随着减一计数器变化，仅当写入锁存控制字时，它锁存减一计数器的当前计数值，CPU读取后，解除锁存状态。
      • CLK：时钟脉冲
      • GATE：允许标志
      • OUT：计数器输出信号
  • 8253的控制字
    • D7D6
      • 计数器选择
      • 00 ：选计数器0
      • 01 ：选计数器1
      • 10 ： 选计数器2
      • 11 ：无效
    • D5D4
      • 计数初值长度选择
      • 00 ：计数器的数据锁存于缓冲器
      • 01 ： 只读 /写低8位，高8位默认为0
      • 10 ：只读/写高8位，低8位默认为0
      • 11 ：先读/写低8位，再读/写高8位
    • D3D2D1
      • 工作方式选择
      • 000 ：方式0
      • 001 ：方式1
      • X10 ：方式2
      • X11 ：方式3
      • 100 ：方式4
      • 101 ：方式5
    • D0
      • 数制选择
      • 0 ：二进制
      • 1 ：BCD码
    • 读出计数值
      • 在计数过程中，当8253收到控制字D5D4=00时，计数器的当前值被锁存到16位的输出锁存器中。CPU读取计数值的方法：先读写低8位，在读写高8位
    • 计数范围
      • 二进制的计数范围0~65536，0为最大计数初值，代表65536
      • 十进制的计数范围0~10000，0为最大计数初值，代表10000，十进制的计数初值以BCD码的形式写入计数器
  • 8253的工作方式
    • 方式0 (计数结束中断)___----
      • 软件启动：GATE为高电平
      • 不自动重复计数
      • OUT初始状态为低电平，计数结束后OUT端输出高电平
    • 方式1（硬件触发单稳负脉冲）out端输出 N*clk 个负脉冲
      • 硬件启动： GATE端由低到高触发，在下一个CLK脉冲开始计数
      • 不自动重复工作方式，可重复触发(计数结束后，GATE端由低到高跳变，开始新一轮计数)
      • OUT初始状态为高电平，计数开始，OUT端由高变低，计数结束OUT端输出高电平，OUT端的负脉冲宽度 = 计数初值N * Tclk
    • 方式2（分频器）
      • 可以软件启动，也可以硬件启动
      • 软件启动：在写入控制字和计数初值期间GATE一直为高电平，则在下一个CLK开始计数
      • 硬件启动：若写入计数初值时GATE为低电平，则要等到GATE由低到高时才启动
      • 计数器自动重复工作
      • OUT端初始状态为高电平，计数结束，OUT端由高变低，输出一个宽度为Tclk的负脉冲信号，其脉冲周期为 To = N * Tclk，脉冲频率： fo = Fc/N
    • 方式3（方波发生器）
      • 可以软件启动，也可以硬件启动
      • 软件启动：写入控制字后，如果GATE为高，写入初值后开始减一计数
      • 硬件启动：写入控制字后，等待GATE由低到高的跳变，计数器开始工作
      • 计数器自动重复工作
      • OUT端初始状态为高电平，当计数值减到N/2时，OUT端输出变为低电平，直到计数值为0，自动重新装入初值，OUT变为高电平，计数器自动重复工作，OUT端输出对称方波
    • 方式4（软件触发选通) out端输出一个负脉冲
      • 软件启动：GATE为高电平，写入控制字，计数器装入初值，启动计数，在计数过程中若GATE为低，则停止计数
      • 不自动重复计数方式
      • OUT端初始状态为高电平，计数结束后，OUT端输出宽度为Tclk的负脉冲
    • 方式5（硬件触发选通）out端输出一个负脉冲
      • 硬件启动：写入控制字，计数初值，GATE由低到高跳变，计数器开始计数（在计数过程中，GATE产生由低到高跳变，则重新装入计数初值，开始计数）
      • 不自动重复的工作方式
      • OUT端初始状态为高电平，计数结束后，OUT端输出一个脉冲宽度为Tclk的负脉冲信号
  • 8253的初始化编程
    • 进行控制字的写入，和写入计数初值
    • 控制字写入8253的控制寄存器，3个控制字可以连续写入控制寄存器
    • 计数初值应写入相应的计数器中，计数初值的写法要符合控制字的要求
• 8255A可编程并行通信接口芯片
  • 8255A的内部结构
    • 数据总线缓冲器
      • 是一个三态双向8位缓冲器，它是8255与系统数据总线的接口。输入输出的数据以及CPU发出的命令控制字和外设的状态信息，都通过数据总线缓冲器传送
    • 读/写控制逻辑：负责控制8255A与CPU之间的数据传送过程
    • A组控制
      • 控制A端口与C端口的上半部分（PC7~PC4）
      • 根据CPU的命令字控制8255工作方式的电路
    • B组控制
      • 控制B端口与C端口的下半部分（PC3~PC0）
      • 根据CPU的命令字控制8255工作方式的电路
    • 端口A,B,C
      • 端口A,B,C都是8位端口，可以选择作为输入或输出，可以将端口C的高四位和低四位分开使用，分别作为输入或输出
      • 当端口A和端口B作为选通输入或输出的数据端口时，端口C的指定位与端口A和端口配合使用，用作控制信号或状态信号
    • A0,A1
      • 芯片内部寄存器地址选择信号
      • A1A0 = 00 A口地址，A1A0 = 01 B口地址，A1A0 = 10 C口地址 A1A0 = 11 控制端口地址
    • RD，WR
      • 读，写信号，低电平有效
    • CS
      • 芯片选择信号，输入，低电平有效
    • RESET
      • 复位信号，高电平有效，当RESET有效时，将所有内部寄存器，包括控制寄存器清零，把A,B,C三个端口都设置为输入方式，对应的引脚为高阻态
  • 8255A的工作方式
    • 8255A在使用之前要先写入一个工作方式控制字，指定A,B,C三个端口各自的工作方式
    • 方式0（基本输入输出方式）
      • 方式0最适用于无条件传送方式，也可以用于查询工作方式，不能工作在中断方式
      • 三个端口的均可工作在方式0
      • A口，B口，C口的高四位，C口的低四位，可分别定义为输入和输出
      • C口可按位进行置位和复位
    • 方式1（选通输入输出方式）
      • 方式1适用于程序查询和中断控制方式，不能工作在无条件传送方式
      • A口，B口可以工作在方式1
      • 选通输入输出方式：A口，B口作为数据的输入口或输出口，C口的某些位来提供控制信号
      • 方式1选通输出
        • A口，B口都可以选通输出数据，C口的6条线作为选通控制信号，PC3,PC6,PC7配合A口，PC0,PC1,PC2配合B口
        • ACK：外设收到数据的应答信号
        • OBF：输出缓冲器满信号
        • INTR：中断请求信号
        • INTE：中断允许状态
        • • 查询方式工作过程：CPU先查询PC7,查看输出缓冲器是否满，如果未满，则发送数据，如果已满，则继续查询等待
          • 中断方式工作过程：置位PC6,使INTE为1允许中断请求，如果外设收到数据，发出应答信号，OBF将被置为1，8255A将发出中断请求，CPU响应中断，向8255A发送数据，缓冲器满OBF将会为低电平，外设再次接收数据，并发出应答信号，OBF被置1，8255A再次发出中断请求
        • • 查询方式工作过程：CPU先查询PC1，查看输出缓冲器是否满，如果未满，则发送数据，如果已满，则继续查询等待
          • 中断方式工作过程：置位PC2,使INTE为1允许中断请求，如果外设收到数据，发出应答信号，OBF将被置为1，8255A将发出中断请求，CPU响应中断，向8255A发送数据，缓冲器满OBF将会为低电平，外设再次接收数据，并发出应答信号，OBF被置1，8255A再次发出中断请求
      • 方式1选通输入
        • A口，B口都可以选通输入数据，C口的6条线作为选通控制信号，PC3,PC4,PC5配合A口，PC0,PC1,PC2配合B口
        • STB：输入选通信号
        • IBF：数据输入缓冲器满信号
        • INTR：中断请求信号
        • INTE：中断允许状态位
        • • 查询工作过程：CPU查询PC5,如果数据输入缓冲器满，则取走数据，否则将继续等待查询
          • 中断工作过程：CPU置位PC4，允许中断，外部设备输入数据，发出输入选通信号，当数据输入缓冲器满，则向CPU发出中断请求，CPU响应中断，取走数据，数据输入缓冲器满信号消失，外设继续发送数据，当数据输入缓冲器满，再次请求中断
        • • 查询工作过程：CPU查询PC1,如果数据输入缓冲器满，则取走数据，否则将继续等待查询
          • 中断工作过程：CPU置位PC2，允许中断，外部设备输入数据，发出输入选通信号，当数据输入缓冲器满，则向CPU发出中断请求，CPU响应中断，取走数据，数据输入缓冲器满信号消失，外设继续发送数据，当数据输入缓冲器满，再次请求中断
    • 方式2（双向输入输出方式）
      • 方式2适用于程序查询和中断控制方式，不能工作在无条件传送方式
      • 只有A口可以工作在方式2
      • A口的输入输出均具有数据锁存能力，数据的输入输出均可以引起中断，在此方式下，C端口的PC3~PC6作为应答控制信号和中断请求线配合A口
  • 8255A的编程
    • 8255A的内部有两种控制字工作方式控制字和C端口按位置位/复位控制字
    • 工作方式控制字：用于设置各个端口的工作方式，规定接口功能
    • C端口按位置位/复位控制字：专门用于对C端口的任何一位实现置"1"或置"0"的控制字
    • 工作方式控制字
      • 8255A的方式控制字通过8255A的控制口写入到8255A的控制寄存器中
      • D7位：方式控制字的特征位，D7=1，表示向作方式控制字写入数据，D7=0，表示向C端控制字写入数据
      • D6D5：选择A口工作方式
        • 0 0 ：方式0
        • 0 1 ：方式1
        • 1 0 ：方式2
      • D4 : 选择A口输入/输出
        • 0 ：输出
        • 1 ：输入
      • D3：PC7~PC4输入/输出
        • 0：输出
        • 1：输入
      • D2：B口工作方式
        • 0：方式0
        • 1：方式1
      • D1：B口输入/输出
        • 0：输出
        • 1：输入
      • D0：PC3~PC0输入/输出
        • 0：输出
        • 1：输入
    • C端口按位置位/复位控制字
      • C口的按位置位/复位控制字必须跟在方式选择控制字之后写入控制字寄存器，即使仅使用该功能，也应先选送一个方式控制字，方式控制字只需要写入一次，之后就可以多次使用C口按位置位/复位控制字对C口的某些位进行置1或清0
      • D7：特征位，D7 = 0
      • D6D5D4：未定义，为 000
      • D3D2D1：C口的位选择
      • D0： D0=0,即对C的某一位进行清0，D0=1,即对C的某一位进行置1