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1、会计学1微型计算机原理及应用微型计算机原理及应用(yngyng)第三电第三电子子第一页，共113页。8.1 8.1 微型计算机的输入微型计算机的输入微型计算机的输入微型计算机的输入/输出接口输出接口输出接口输出接口8.1.1 8.1.1 输入输入输入输入/输出接口的交换输出接口的交换输出接口的交换输出接口的交换(jiohun)(jiohun)信号信号信号信号计算机计算机I/OI/O接口电路与外部设备间交换的信号，通常有以接口电路与外部设备间交换的信号，通常有以下下4 4种类型种类型(lixng)(lixng)：(1)(1)数字量数字量:二进制形式的数据，或是已经过编码的二进二进制形式的数据，或
2、是已经过编码的二进制形式的数据。最小单位为制形式的数据。最小单位为“位位”(bit)”(bit)，8 8位称为一位称为一个字节个字节(BYTE)(BYTE)。(2)(2)模拟量模拟量:用模拟电压或模拟电流幅值大小表示的物理用模拟电压或模拟电流幅值大小表示的物理量。模拟量信号不能直接进入计算机，必须经过量。模拟量信号不能直接进入计算机，必须经过A/DA/D(模拟模拟/数字数字)转换器，把模拟量转换成某种形式的数字转换器，把模拟量转换成某种形式的数字量，才能输入计算机。当外部设备需要模拟量信号控量，才能输入计算机。当外部设备需要模拟量信号控制时，制时，I/OI/O接口电路接口电路D/A(D/A(数
3、字数字/模拟模拟)转换器又能把数字转换器又能把数字量转换成模拟量信号。量转换成模拟量信号。第2页/共113页第二页，共113页。(3)开关量:开关量信号只有两种状态，即“开”或“闭”。这样，只要(zhyo)用一位二进制数就可表示。(4)脉冲量:在计算机控制系统中还经常用到计数脉冲、定时脉冲或控制脉冲。脉冲量信号是以脉冲形式表示的一种信号。第3页/共113页第三页，共113页。8.1.2 输入输入/输出的控制输出的控制(kngzh)方式方式在微机系统中，可采用的输入/输出控制方式一般有4种：程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式(DMA方式)和输入/输出处理机方法(fngf)。1.程序控
4、制方式这是指在程序控制下进行信息传送。第4页/共113页第四页，共113页。(1)无条件传送方式：当外设已准备就绪，那就不必查询外设的状态而进行信息传输，这就称为无条件传送。这种信息传送方式只适用于简单的外设，如开关和数码段显示器等。当简单外设作为输入设备时，输入数据保持时间要比CPU的处理速度慢得多，所以可直接使用三态缓冲存储器与数据总线相连(xin lin)，如图8.1所示。CPU执行输入指令时，读信号RD有效，选通信号M/IO0，因而三态缓冲存储器被选通，于是已准备好的输入数据便可进入数据总线。第5页/共113页第五页，共113页。图图8.1第6页/共113页第六页，共113页。当简单(
5、jindn)外部设备作为输出设备时，一般都需要锁存器。这是因为CPU送出的数据应在接口电路的输出端保持一段时间。在图8.1中，当CPU执行输出指令时，M/IO0及WR0，于是接口中的输出锁存器被选中，CPU输出的信息经过数据总线送入输出锁存器。(2)条件传送方式：CPU通过执行程序不断读取并测试外部设备状态，如果输入外部设备处于已准备好状态或输出外部设备为空闲状态时，则CPU执行传送信息指令。由于条件传送方式是CPU在不断调查外部设备的当前状态后才进行信息传送，所以也称为“查询式传送”。因此，条件传送方式的接口电路应包括：传送数据端口及传送状态端口。当输入信第7页/共113页第七页，共113页
6、。息时，查询到外部设备准备好后，则使接口的“准备好”标志位置1。当输出信息时，外部设备取走一个数据后，传送状态端口使标志为“空闲”状态，可以接收下一个数据。图8.2为查询式输入的接口电路。输入设备在数据准备好后便往接口发出(fch)一个选通信号。第8页/共113页第八页，共113页。图图8.2第9页/共113页第九页，共113页。这个选通信号起两个作用，一是把外部设备的数据送到接口的锁存器中；另一方面，它使接口中的一个D触发器置1，从而使三态缓冲存储器的READY1。在查询输入过程中，CPU先从外部设备输入数据中读取状态字，检查“准备好”标志位是否为“1”。若已准备好，这时数据已进入接口锁存器
7、，则执行输入传送指令。同时把“准备好”标志位清“0”，接着便可开始下一个数据传输过程。图8.3为查询式输出接口电路(dinl)。CPU执行输出指令时，由选择信号M/IO及写信号WR产生的选通信号把数据送入数据锁存器，同时使D触发器输出“1”。此信号一方面告诉外部设备在接口中已有数据要输出，另一方面D触发器的输出信号使状态寄第10页/共113页第十页，共113页。存器的对应标志位置“1”，告诉(o s)CPU；当前外部设备处于“忙”状态，从而阻止CPU输出新的数据。当外部设备从接口中取走数据后，通常也会送出一个应答信号ACK，ACK使接口中的D触发器置“0”，从而使状态寄存器中的对应标志位置“0
8、”，这样便可开始下一个数据的输出过程。第11页/共113页第十一页，共113页。图图8.3第12页/共113页第十二页，共113页。2.中断控制方式中断控制方式一般用来传送低速外部设备与CPU之间的信息交换。当外部设备需要与CPU进行数据交换时，由接口部件的CPU发出一个中断请求信号，CPU响应这一中断请求，便可在中断服务程序中完成一个字节或一个字的信息交换。这样每操作一次，CPU要打断(d dun)原来执行的程序去执行一般中断服务程序，对速度较高的外部设备会产生信息丢失，因此不能采用。3.DMA控制方式DMA控制方式是一种成块传送数据的方式。当某一外部设备需要输入/输出一批数据时，向DMA控
9、制器发出请求，DMA控制器接收到这一请求后，第13页/共113页第十三页，共113页。向CPU发出总线请求；若CPU响应DMA的请求把总线使用权赋给DMA控制器，数据不通过CPU，可直接在DMA控制器操纵下进行。当这批数据传送完毕后，DMA控制器再向CPU发出“结束中断请求”，CPU响应这一中断请求，即可收回总线使用权。因此，采用DMA控制方式，CPU只需在数据传送结束时响应一次中断，减轻了CPU的负担，但DMA控制器一般只能对一台或几台同类型的外部设备完成控制功能。4.输入/输出处理机控制方式对于有大量输入/输出设备的微机系统，DMA控制方式已不能满足(mnz)这种需要。Intel公司生产与
10、86系列配套的输入/输出处理机(IOP)8089。系统中设置了第14页/共113页第十四页，共113页。IOP后，86系列CPU必须工作在最大工作模式。当CPU需要进行输入或输出操作时，只需在存储器中建立一个规定格式的信息块，设置(shzh)好需要执行的操作和有关参数，然后把这些参数送入8089，IOP即会执行输入/输出操作。如果在数据传送过程出现差错，8089会进行重复传送或做必要的处理。在整个数据块的传送过程中，CPU可去完成其他作业。在微型计算机系统中，通常是用各种类型的输入/输出接口芯片来完成CPU与其外部设备之间的信息交换。下面介绍几种常用接口芯片及工作原理。第15页/共113页第十
11、五页，共113页。8.2 8.2 并行并行并行并行(bngxng)(bngxng)通信与并行通信与并行通信与并行通信与并行(bngxng)(bngxng)接口接口接口接口8.2.1 8.2.1 并行并行并行并行(bngxng)(bngxng)通信通信通信通信并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。但它比串行通信所用的电缆多，因此，并行通信常用(chn yn)在传输距离较短(几米至几十米)和数据传输率较高的场合。第16页/共113页第十六页，共113页。8.2.2 8.2.2 并行接口并行接口并行接口并行接口实现并行通信的接口就是并行接口。一个并行接口可设计为实现
12、并行通信的接口就是并行接口。一个并行接口可设计为只作为输出接口，如一个并行接口连接一台打印机；还只作为输出接口，如一个并行接口连接一台打印机；还可设计为只作为输入接口，如一个并行接口连接卡片可设计为只作为输入接口，如一个并行接口连接卡片(kpin)(kpin)读入机。另外，还可以设计成既作为输入又作读入机。另外，还可以设计成既作为输入又作为输出的接口。它可以用两种方法实现，一种是利用同为输出的接口。它可以用两种方法实现，一种是利用同一个接口中的两个通路，一个作输入一个接口中的两个通路，一个作输入通路，一个作输出通路；另一种是用一个双向通路，既作为通路，一个作输出通路；另一种是用一个双向通路，既
13、作为输入又作为输出。前一种方法是用在主机需要同时输入输入又作为输出。前一种方法是用在主机需要同时输入和输出的情况，如此接口既接纸带读入机，又接纸带穿和输出的情况，如此接口既接纸带读入机，又接纸带穿孔机。后一种方法是用在输入输出动作并不同时进行的孔机。后一种方法是用在输入输出动作并不同时进行的主机与外部设备之间，如连接两台磁盘驱动器。主机与外部设备之间，如连接两台磁盘驱动器。第17页/共113页第十七页，共113页。图图8.4典型的并行接口和外部设备连接如图典型的并行接口和外部设备连接如图8.4所示。图中的并所示。图中的并行接口用一个通道和输入设备相连，用另一个通道和输出行接口用一个通道和输入设
14、备相连，用另一个通道和输出设备相连，每个通道中除数据线外均配有一定设备相连，每个通道中除数据线外均配有一定(ydng)的的控制线和状态线。控制线和状态线。第18页/共113页第十八页，共113页。从图8.4中看到，并行接口中应该有一个控制寄存器用来接收CPU对它的控制命令，有一个状态寄存器提供各种状态位供CPU查询。为了实现输入和输出，并行接口中还必定有相应的输入缓冲寄存器和输出缓冲寄存器。1.并行接口的输入过程外部设备首先将数据送给接口，并使状态线“数据输入准备好”成为高电平。接口把数据接收到数据输入缓冲寄存器的同时，使“数据输入回答”线变为高电平，作为对外部设备的响应。外部设备接到此信号，
15、便撤除数据和“数据输入准备好”信号。数据到达接口中后，接口会在状态寄存器中设置(shzh)“输入准备好”状态位，以便CPU对其进行查询，接口也第19页/共113页第十九页，共113页。可以在此时向CPU发一个中断请求。所以，CPU既可以用软件查询方式，也可以用中断方式来设法读取接口中的数据。CPU从并行接口中读取数据后，接口会自动清除(qngch)状态寄存器中的“输入准备好”状态位，并且使数据总线处于高阻状态。此后，又可以开始下一个输入过程。2.并行接口的输出过程每当外部设备从接口取走一个数据之后，接口就会将状态寄存器中的“输出准备好”状态位置“1”，以表示CPU当前可以往接口中输出数据，这个
16、状态位可供CPU进行查询。此时，接口也可以向CPU发一个中断请求。所以，CPU既可以用软件查询方式，也可以用中断方式设法往接口中输出一个数据。当第20页/共113页第二十页，共113页。CPU输出的数据到达(dod)接口的输出缓冲寄存器中后，接口会自动清除“输出准备好”状态位，并且将数据送往外部设备，同时，接口往外部设备发送一个“驱动信号”来启动外部设备接收数据。外部设备被启动后，开始接收数据，并往接口发一个“数据输出回答”信号。接口收到此信号，便将状态寄存器中的“输出准备好”状态位重新置“1”，以便CPU输出下一个数据。第21页/共113页第二十一页，共113页。8.3 8.3 可编程并行可
17、编程并行可编程并行可编程并行(bngxng)(bngxng)通信接口芯片通信接口芯片通信接口芯片通信接口芯片8255A8255A8255A是Intel86系列微处理机的配套并行接口芯片，它可为86系列CPU与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式，所以，用8255A连接外部设备时，通常不用再附加(fji)外部电路，给使用者带来很大方便。第22页/共113页第二十二页，共113页。8.3.1 8255A8.3.1 8255A芯片芯片芯片芯片(xn pin)(xn pin)内部结构及其功能内部结构及其功能内部结构及其功能内部结构及其功能n n由图8
18、.5和图8.6可见，8255A由以下几部分(b fen)组成：图图8.5第23页/共113页第二十三页，共113页。图图8.6第24页/共113页第二十四页，共113页。1.并行输入/输出端口A，B，C8255A芯片内部包含3个8位端口，其中：端口A包含一个8位数据输出锁存/缓冲存储器和一个8位数据输入锁存器；端口B包含一个8位数据输入/输出、锁存/缓冲存储器和一个8位数据输入缓冲存储器；端口C包含一个输出锁存/缓冲存储器和一个输入缓冲存储器。必要时端口C可分成两个4位端口，分别与端口A和端口B配合工作，通常将端口A和端口B定义为输入/输出的数据端口，而端口C可作为状态或控制信息的传送端口。2
19、.A组和B组控制部件端口A与端口C的高4位(PC7PC4)构成A组，由A组控制部件实现(shxin)控制功能，端口B与端口C的低4位第25页/共113页第二十五页，共113页。(PC3PC0)构成B组，由B组控制部件实现控制功能。它们各有一个控制单元，可接收来自读/写控制部件的命令和CPU通过数据总线(D7D0)送来的控制字，并根据它们来定义各个端口的操作方式。3.数据总线缓冲存储器这是一个三态双向8位数据缓冲存储器，它是8255A与8086CPU之间的数据接口。CPU执行输出指令时，可将控制字或数据通过数据总线缓冲存储器传送给8255A。CPU执行输入指令时，8255A可将状态信息或数据通过
20、总线缓冲存储器向CPU输入。因此(ync)它是CPU与8255A之间交换信息的必经之路。第26页/共113页第二十六页，共113页。4.4.读读/写控制部件写控制部件这是这是8255A8255A内部完成读内部完成读/写控制功能的部件，它能接写控制功能的部件，它能接收收CPUCPU的控制命令，并根据它们向片内各功能部件的控制命令，并根据它们向片内各功能部件发出操作命令。可接收的控制命令如下：发出操作命令。可接收的控制命令如下：(1)CS(1)CS片选信号。由片选信号。由CPUCPU输入，通常由端口的输入，通常由端口的高位地址码高位地址码(A15(A15A2)A2)译码得到，译码得到，CSCS有效
21、，表示该有效，表示该8255A8255A被选中。被选中。(2)RD(2)RD，WRWR读、写控制信号。由读、写控制信号。由CPUCPU输入，输入，RDRD有效，表示有效，表示CPUCPU读读8255A8255A，应由，应由8255A8255A向向CPUCPU传传送数据或状态信息。送数据或状态信息。WRWR有效，表示有效，表示CPUCPU写写8255A8255A，应由应由CPUCPU将控制字或数据写入将控制字或数据写入8255A8255A。(3)RESET(3)RESET复位复位(f wi)(f wi)信号。由信号。由CPUCPU输入。输入。RESETRESET有效时，清除有效时，清除8255A
22、8255A中所有控制字寄存器内中所有控制字寄存器内容，并将各端口置成输入方式。容，并将各端口置成输入方式。第27页/共113页第二十七页，共113页。(4)A1和A0端口选择信号(xnho)。当A1A000，选择端口A；当A1A001，选择端口B；当A1A010，选择端口C；当A1A011，选择控制字寄存器。第28页/共113页第二十八页，共113页。8.3.2 8255A8.3.2 8255A芯片的控制字及其工作芯片的控制字及其工作芯片的控制字及其工作芯片的控制字及其工作(gngzu)(gngzu)方式方式方式方式8255A8255A中各端口可有中各端口可有3 3种基本工作方式种基本工作方式
23、(fngsh)(fngsh)：方式方式(fngsh)0(fngsh)0基本输入基本输入/输出方式输出方式(fngsh)(fngsh)；方式；方式(fngsh)1(fngsh)1选通输入选通输入/输出方式输出方式(fngsh)(fngsh)；方式；方式(fngsh)2(fngsh)2双向传送方式双向传送方式(fngsh)(fngsh)。端口端口A A可处于可处于3 3种工作方式种工作方式(fngsh)(fngsh)(方式方式(fngsh)0(fngsh)0，方式，方式(fngsh)1(fngsh)1和方式和方式(fngsh)2)(fngsh)2)，端口，端口B B只可处于两种方式只可处于两种方式
24、(fngsh)(fngsh)(方式方式(fngsh)0(fngsh)0和方式和方式(fngsh)1)(fngsh)1)，端口，端口C C常常常被分成高常被分成高4 4位和低位和低4 4位两部分，可分别用来传送数据或控制信位两部分，可分别用来传送数据或控制信息。息。用户可用软件来分别定义用户可用软件来分别定义3 3个端口的工作方式个端口的工作方式(fngsh)(fngsh)，可使，可使用的控制字有定义工作方式用的控制字有定义工作方式(fngsh)(fngsh)控制字和置位控制字和置位/复位控复位控制字。制字。第29页/共113页第二十九页，共113页。1.控制字控制字(1)定义工作方式控制字：定
25、义工作方式控制字：格式如图格式如图8.7所示。通过定所示。通过定义工作方式控制字可将义工作方式控制字可将3个端口分别定义为个端口分别定义为3种不同方种不同方式的组合，当将端口式的组合，当将端口A定义为方式定义为方式1或方式或方式2或将端口或将端口B定义为方式定义为方式1时，要求时，要求(yoqi)使用端口使用端口C的某些位的某些位作控制用，这时需要使用一个专门的置位作控制用，这时需要使用一个专门的置位/复位控制字复位控制字来对控制端口来对控制端口C的各位分别进行置位的各位分别进行置位/复位操作。复位操作。第30页/共113页第三十页，共113页。图图8.7第31页/共113页第三十一页，共11
26、3页。(2)置位/复位控制(kngzh)字：只对端口C有效，其使用格式如图8.8所示。图图8.8第32页/共113页第三十二页，共113页。2.工作方式(1)工作方式0：这是8255A中各端口的基本输入/输出方式。它只完成(wn chng)简单的并行输入/输出操作，CPU可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息。如果3个端口均处于工作方式0，则可由工作方式控制字定义16种工作方式的组合，这种情况下，工作方式控制字的具体格式应如图8.9所示。第33页/共113页第三十三页，共113页。图图8.9第34页/共113页第三十四页，共113页。(2)工作方式1:被称作选通输入/输出方式，在这种工作
27、方式下，数据输入/输出操作要在选通信号控制下完成。采用工作方式1进行输入操作时，需要使用的控制信号如下:STB选通信号。由外部输入，低电平有效(yuxio)。STB有效(yuxio)时，将外部输入的数据锁存到所选端口的输入锁存器中。对A组来说，指定端口C的第4位(PC4)用来接收向端口A输入的STB信号；对B组来说，指定端口C的第2位(PC2)用来接收向端口B输入的STB信号。IBF输入缓冲存储器满信号。向外部输出，高电平有效(yuxio)。第35页/共113页第三十五页，共113页。IBF有效时，表示由输入设备输入的数据已占用该端口的输入锁存器，它实际上是对STB信号的回答信号，待CPU执行
28、IN指令(zhlng)时，RD有效，将输入数据读入CPU，其后沿把IBF置“0”，表示输入缓冲存储器已空，外部设备可继续输入后续数据。对A组来说，指定端口C的第5位(PC5)作为从端口A输出的IBF信号；对B组来说，指定端口的第一位(PC1)作为从端口B输出的IBF信号。INTR中断请求信号。向CPU输出，高电平有效。在A组和B组控制电路中分别设置一个内部中断触发器INTEA和INTEB，前者由STBA(PC4)控制置位，后者由STBB(PC2)控制置位。第36页/共113页第三十六页，共113页。当任一组中的STB有效，则把IBF置“1”，表示当前输入缓冲存储器已满，并由STB后沿置“1”各
29、组的INTE，于是输出INTR有效，向CPU发出中断请求信号。待CPU响应这一中断请求，可在中断服务程序中安排IN指令读取数据后置(hu zh)“0”于IBF，外部设备才可继续输入后续数据。显然，8255A中的端口A和端口B均可工作于工作方式1完成输入操作功能，这种情况下工作方式控制字的具体格式如图8.10所示。经这样定义的端口状态如图8.11所示。第37页/共113页第三十七页，共113页。图图8.10第38页/共113页第三十八页，共113页。图图8.11第39页/共113页第三十九页，共113页。从图8.11中可看出，当端口A和端口B同时(tngsh)被定义为工作方式1完成输入操作时，端
30、口C的PC5PC0被用作控制信号，只有PC7和PC6位可完成数据输入或输出操作，因此这实际上可构成两种组合状态：它们是端口A，B输入，PC7，PC6输入和端口A，B输入，PC7，PC6输出。采用工作方式1也可完成输出操作，这时需要使用的控制信号如下：OBF输出缓冲存储器满信号。向外部输出，低电平有效。OBF有效时，表示CPU已将数据写入该端口正等待输出。当CPU执行OUT指令，WR有效时，表示将数据锁存到数据输出缓冲存储器，由WR的上升第40页/共113页第四十页，共113页。沿将OBF置为有效。对于A组，系统规定端口C的第7位(PC7)用作从端口A输出的OBF信号，对于B组，规定端口C的第1
31、位(PC1)用作从端口B输出的OBF信号。ACK 外部应答信号。由外部输入，低电平有效。ACK有效，表示外部设备已收到由8255A输出的八位(b wi)数据，它实际上是对OBF信号的回答信号。对于A组，指定端口C的第6位(PC6)用来接收向端口A输入的ACK信号；对于B组，指定端口C的第2位(PC2)用来接收向端口B输入的ACK信号。INTR中断请求信号。向CPU输出，高电平有效。第41页/共113页第四十一页，共113页。对于端口A，内部中断触发器INTEA由PC6(ACKA)置位，对于端口B，INTEB由PC2(ACKB)置位。当ACK有效时，OBF被复位为高电平，并将相应(xingyng
32、)端口的INTE置“1”，于是INTR输出高电平，向CPU发出输出中断请求，待CPU响应该中断请求，可在中断服务程序中安排OUT指令继续输出后续字节。对于A组，指定端口C的第3位(PC3)作为由端口A发出的INTR信号；对于B组，指定端口C的第0位(PC0)作为由端口B发出的INTR信号。如果将8255A中的端口A和端口B均定义为工作方式1完成输出操作功能，那么工作方式控制字的具体格式如图8.12所示。第42页/共113页第四十二页，共113页。图图8.12第43页/共113页第四十三页，共113页。经这样定义(dngy)的端口状态如图8.13所示。图图8.13第44页/共113页第四十四页，
33、共113页。从图8.13中可看出，当端口A和端口B同时被定义为工作方式1完成输出操作时，端口C的PC6，7和PC3PC0被用作控制信号，只有PC4，5两位可完成数据输入或输出操作。因此可构成两种组合状态：端口A，B输出，PC4，5输入；端口A，B输出，PC4，5输出。采用工作方式1时，还允许将端口A和端口B分别(fnbi)定义为输入和输出端口。如果将端口A定义为方式1输入端口，而将端口B定义为方式1输出端口，则其方式控制字格式如图8.14所示。第45页/共113页第四十五页，共113页。图图8.14第46页/共113页第四十六页，共113页。经定义(dngy)的端口状态如图8.15所示。图图8
34、.15第47页/共113页第四十七页，共113页。从图8.15(a)可看出，这种情况下端口C的PC5PC0用作控制信号，只有PC7,6可作数据(shj)输入/输出用，这又能构成两种状态：端口A输入，端口B输出，PC7,6输入；端口A输入，端口B输出，PC7,6输出。反之，如果将端口A定义为方式1输出，将端口B定义为方式1输入，其方式控制字如图8.16所示。经过这样定义的端口状态如图8.15(b)所示。从图8.15(b)可看出，端口C的PC7和PC6，PC3PC0分别用作控制信号，只有PC4和PC5可作数据(shj)输入/输出用，根据PC4,5的两种方式又可组合成两种端口状态：端口A输出，端口B
35、输入，PC4,5输入；端口A输出，端口B输入，PC4,5输出。第48页/共113页第四十八页，共113页。图图8.16第49页/共113页第四十九页，共113页。综上所述，8255A中的端口A和端口B工作在方式1时，可构成8种不同的状态组合方式。端口C的低4位总是作控制用，而高4位中总是保持有两位仍然可作数据输入/输出用，因此控制字中的D0位可为任意值，由D1，D3，D4位的不同取值构成8种不同的状态组合方式。当然应该允许将端口A或端口B定义为方式0，与另一端口的方式1配合工作，这种组合状态下所需控制信号减少，情况(qngkung)更简单些，不再详细论述。(3)工作方式2：被称作带选通的双向传
36、送方式。8255A中只允许端口A处于工作方式2，可用来在两台处理机之间实现双向并行通信。其有关的控制信号由端口C提供，并可向CPU发出中断请求信号。第50页/共113页第五十页，共113页。当端口A工作于方式2时，允许端口B工作方式0或方式1完成输入/输出功能，其方式控制(kngzh)字格式如图8.17所示。图图8.17第51页/共113页第五十一页，共113页。端口A工作于方式2的端口状态如图8.18所示。由图可看出，端口A工作于方式2所需要的5个控制信号分别由端口C的PC7PC3来提供。如果端口B工作于方式0，那么(n me)PC2PC0可用作数据输入/输出；如果端口B工作于方式1，那么(
37、n me)PC2PC0用来作端口B的控制信号(图8.18中未示出)。端口A工作于方式2所需控制信号如下：OBFA输出缓冲存储器满信号。向外部输出，低电平有效。OBFA有效，表示要求输出的数据已锁存到端口A的输出锁存器中，正等待向外部输出。CPU用OUT指令输出数据时，由WR信号后沿将OBFA置成有效。系统规定端口C的第7位(PC7)用作由端口A输出的OBFA信号。第52页/共113页第五十二页，共113页。ACKA应答信号。由外部输入，低电平有效。ACKA有效，表示外部已收到端口A输出的数据(shj)，由ACKA后沿将OBF置成无效(高电平)，表示端口A输出缓冲存储器已空，CPU可继续向端口A
38、输出后续数据(shj)。它实际上是OBFA的回答信号。系统规定端口C的第6位(PC6)用来接收输入的ACKA信号。STBA数据(shj)选通信号。由外部输入，低电平有效。STBA有效，将外部输入的数据(shj)锁存到数据(shj)输入锁存器中，系统规定端口C的第4位(PC4)用来接收输入的STBA信号。第53页/共113页第五十三页，共113页。图图8.18第54页/共113页第五十四页，共113页。IBFA输入缓冲存储器满信号。向外部输出，高电平有效。IBFA有效时，表示外部已将数据输入到端口A的数据输入锁存器中，等待(dngdi)向CPU输入，它实际上是对STBA的回答信号。系统规定端口C
39、的第5位(PC5)用作输出的IBFA信号。INTR中断请求信号。向本端CPU输入，高电平有效。无论是进行输入还是输出操作，都利用INTR向CPU发出中断请求。对于输出操作，ACKA有效时将内部触发器INTE1置“1”，当OBFA被置成无效时，表示输出缓冲存储器已空，向CPU发出输出中断请求(INTRA有效)，待CPU响应该中断请求可在中断服务程序中继续输出后续数据；对于输入操作，当STBA有效，外部将数据送入端口第55页/共113页第五十五页，共113页。A的输入锁存器后，使IBFA有效，STBA的后沿将内部触发器INTE2置“1”，向CPU发出输入中断请求(INTRA有效)，待CPU响应该中
40、断请求可在中断服务程序中安排IN指令读入从端口A输入的数据。系统规定(gudng)端口C的第3位(PC3)用作INTRA信号。8255A中端口A工作于方式2时，允许端口B工作于方式0或方式1，完成输入/输出功能。8255A芯片的4种端口状态如图8.19所示。第56页/共113页第五十六页，共113页。图图8.19第57页/共113页第五十七页，共113页。8.3.3 8255A8.3.3 8255A并行接口应用并行接口应用并行接口应用并行接口应用(yngyng)(yngyng)举例举例举例举例可编程并行接口可编程并行接口8255A8255A可为可为8686系列微处理机提供系列微处理机提供3 3
41、个独立的并个独立的并行输入行输入/输出端口。利用输出端口与数模转换器相连，可输出端口。利用输出端口与数模转换器相连，可控制输出模拟量的大小。这个模拟量可以是电压的高低、控制输出模拟量的大小。这个模拟量可以是电压的高低、电流的大小、速度的快慢、声音的强弱以及温度的升降电流的大小、速度的快慢、声音的强弱以及温度的升降等。利用模数转换器又可将它们变换为数字量，通过并等。利用模数转换器又可将它们变换为数字量，通过并行输入端口送回微机系统中。这样行输入端口送回微机系统中。这样(zhyng)(zhyng)一种闭环的一种闭环的调节系统在实践中应用非常广泛。调节系统在实践中应用非常广泛。一个由一个由8086C
42、PU8086CPU和和8255A8255A为主体构成的闭环调节系统的结构流为主体构成的闭环调节系统的结构流程图如图程图如图8.208.20所示。由图可看出，所示。由图可看出，8255A8255A中端口中端口A A工作在工作在方式方式0 0，完成输出功能，用来向数模转换器输出，完成输出功能，用来向数模转换器输出8 8位数字位数字信息。端口信息。端口B B工作在方工作在方第58页/共113页第五十八页，共113页。式1，完成输入功能，用来接收由模数转换器输入的8位数字信息。端口C作控制用，PC7用作模数转换器ADC0809的启动信号，PC2用作输入的STBB信号，PC0用作中断(zhngdun)请
43、求信号INTRB，通过中断(zhngdun)控制器8259A可向CPU发中断(zhngdun)请求，这些都要由初始化程序来定义。第59页/共113页第五十九页，共113页。图图8.20第60页/共113页第六十页，共113页。由由8255A8255A端口端口A A输出的输出的8 8位数字信息，经数模转换器位数字信息，经数模转换器DAC0832DAC0832转换成模拟量。它输出的模拟量是电流值，因此，转换成模拟量。它输出的模拟量是电流值，因此，DAC0832DAC0832常与运算放大器一起使用，以便将模拟电流放大并转换为常与运算放大器一起使用，以便将模拟电流放大并转换为模拟电压，经过调整可达到。
44、当模拟电压，经过调整可达到。当CPUCPU输出的数字量从输出的数字量从00H00HFFHFFH时，运算放大器输出时，运算放大器输出0 04.98V4.98V的模拟电压，该电压经传的模拟电压，该电压经传感器可调节控制现场的温度、速度、声音或流量感器可调节控制现场的温度、速度、声音或流量(liling)(liling)等其他参数。等其他参数。控制现场的模拟信息经传感器和运算放大器可变换为一定控制现场的模拟信息经传感器和运算放大器可变换为一定范围内的电压值，这模拟电压经模数转换器范围内的电压值，这模拟电压经模数转换器ADC0809ADC0809可变换可变换为为8 8位数字信息送回位数字信息送回825
45、5A8255A的端口的端口B B，其转换速度取决于从，其转换速度取决于从CLKCLK端引入的标准时钟，端口端引入的标准时钟，端口B B可采用查询或中断方式与可采用查询或中断方式与CPUCPU联系。若采用中断方式，中断请求信号经联系。若采用中断方式，中断请求信号经8259A8259A中断排中断排队后送队后送CPUCPU的的INTRINTR端。端。第61页/共113页第六十一页，共113页。如果采用中断方式，并定义中断类型码为40H，那么首先应将相应的中断服务程序定位到存储器中，并将其入口(r ku)地址的段基址和偏移地址值置入中断入口(r ku)地址表中从100H地址开始的四个字节中。可使用的初
46、始化和控制程序如下：INTT：MOVDX，8255A控制端口MOVAL，86HOUTDX，AL初始化8255AMOVAL，05HOUTDX，AL；第62页/共113页第六十二页，共113页。MOVDXMOVDX，8259A8259A偶地址偶地址(dzh(dzh)端口端口MOVALMOVAL，13H13HOUTDXOUTDX，ALALMOVDXMOVDX，8259A8259A奇地址奇地址(dzh(dzh)端口端口MOVALMOVAL，40H40HOUTDXOUTDX，ALAL初始化初始化8259A8259AMOVALMOVAL，03H03HOUTDXOUTDX，ALALMOVALMOVAL，0F
47、EH0FEHOUTDXOUTDX，ALAL；POUTPOUT：MOVDXMOVDX，8255A8255A端口端口A AMOVALMOVAL，XXHXXH从端口从端口A A输出输出8 8位数据位数据OUTDXOUTDX，ALAL；第63页/共113页第六十三页，共113页。MOVDXMOVDX，8255A8255A端口端口C CMOVALMOVAL，80H80HOUTDXOUTDX，ALAL启动启动ADC0809ADC0809MOVALMOVAL，0 0OUTDXOUTDX，ALAL；WAITWAIT：STISTIJMPWAITJMPWAIT40H40H类型类型(lixng)(lixng)中断服
48、务程序：中断服务程序：MOVDXMOVDX，8255A8255A端口端口B BINALINAL，DXDXIRETIRET第64页/共113页第六十四页，共113页。上述程序将端口上述程序将端口A A定义为方式定义为方式0 0输出端口，不需要任何控制信号。输出端口，不需要任何控制信号。将端口将端口B B定义为方式定义为方式1 1输入端口，需要输入端口，需要PC2PC2作输入信号作输入信号(SIBB)(SIBB)，用来接受用来接受ADC0809ADC0809的转换结束命令的转换结束命令(mng lng)EOC(mng lng)EOC，由它将，由它将8 8位位数字信息锁存到端口数字信息锁存到端口B
49、B的数据输入锁存器中。需要的数据输入锁存器中。需要PC0PC0用作输出用作输出信号，向信号，向CPUCPU发出中断请求。发出中断请求。由主程序完成初始化功能后，通过端口由主程序完成初始化功能后，通过端口A A输出预置的输出预置的8 8位数字信位数字信息，用来控制现场的某种模拟参数。从现场收集到的模拟量通息，用来控制现场的某种模拟参数。从现场收集到的模拟量通过端口过端口B B以中断方式向以中断方式向8086CPU8086CPU报告，报告，CPUCPU响应该中断请求后可响应该中断请求后可在中断服务程序中利用在中断服务程序中利用ININ指令接收由端口指令接收由端口B B输入的数字信息，输入的数字信息
50、，并完成必要的计算和处理后可向端口并完成必要的计算和处理后可向端口A A输出新的数字信息，以输出新的数字信息，以实现对现场模拟信息的调整过程。对于中断服务程序的具体处实现对现场模拟信息的调整过程。对于中断服务程序的具体处理过程应根据实际需要来编制相应的程序。理过程应根据实际需要来编制相应的程序。第65页/共113页第六十五页，共113页。8.4 串行通信及串行接串行通信及串行接口口8.4.1 串行通信线路的串行通信线路的工作工作(gngzu)方式方式串行通信指的是数据一位一位地依次传输，每一位数据串行通信指的是数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。这种情况只要少数几条线占据