第7章. 可编程接口芯片及通用IO接口.ppt

学习愉快 画面宁静,使人可以安静的进入学习状态,唤醒人的学习意识. 宁静以致远 新编16/32位微型计算机原理及应用（第4版） 李继灿 主编 第7章 可编程接口芯片及通用I/O接口芯片  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，现已生产了各种各样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，学会典型通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。 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，以及常用的DAC0832与ADC0809转换芯片。并简要介绍几种新型的通用I/O标准接口。 7.1 接口的分类及功能 7.1.1 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。通用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。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；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。专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。 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。 7.1.2 接口的功能 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： 1.缓冲锁存数据 通常CPU与外设工作速度不可能完全匹配,在数据传送过程中难免有等待的时候。为此，需要把传输数据暂存在接口的缓冲寄存器或锁存器中，以便缓冲或等待；而且，要为CPU提供有关外设的状态信息，如外设“准备好”、“忙”，或缓冲器“满”、“空”等。 2. 地址译码 在微机系统中，每个外设都被赋予一个相应的地址编码，外设接口电路能进行地址译码，以选择设备。 3. 传送命令 外设与CPU之间有一些联络信号,如外设的中断请求，CPU的响应回答等信号都需要接口来传送。 4. 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，根据通信规程还要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。 5. 电平转换 一般CPU输入输出的信号都是TTL电平，而外设的信号就不一定是TTL电平。为此，在外设与CPU连接时，要进行电平转换，使CPU与外设的电压(或电流)相匹配。 7.2 可编程计数器/定时器8253-5 8253-5是可编程计数器/定时器。 7.2.1 8253-5的引脚与功能结构 8253-5是一种24脚封装的双列直插式芯片。 8253-引脚的定义如下: D0～D7: 数据线。 A0、A1: 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。 RD: 读控制信号，低电平有效。 WR： 写控制信号，低电平有效。 CS： 片选端，低电平有效。 CLK0～2： 计数器0#、1#、2#的时钟输入端。 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。 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。 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计数，减至0发信号；两者的差别只是用途不同。 7.2.2 8253-5的内部结构和寻址方式 2. 寻址方式 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。 7.2.3 8253-5的6种工作方式及时序关系 8253-5的方式控制字格式如图7.4所示，各计数器有6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。 1. 方式０ 计数结束产生中断8253-5在方式0工作时，有以下特点： （1）当写入控制字后，OUT端输出低电平作为起始电平，在有两个负脉冲宽度的信号的上升沿将初值写入初值寄存器CR，待计数初值装入计数器后，输出仍保持低电平。若GATE端的门控信号（图中有两组门控信号，但未画出上面的第1组高电平的GATE信号）为高电平，当CLK端每来一个计数脉冲，计数器就作减1计数，当计数值减为0时，OUT端输出变为高电平；若要使用中断，则可利用此上跳的高电平信号向CPU发中断请求。 （2） GATE为计数控制门。 方式0的计数过程可由门控信号GATE控制暂停，即当GATE=1时，允许计