微机原理 第六节 接口.ppt

第六章  单片机的接口技术 学习内容 本章主要介绍MCS-51系列单片机的I/O接口技术，内容包括： 基本概念 常用的I/O接口电路芯片的特性和功能 单片机与这些芯片的连接方法和相关软件的设计 第一节  单片机接口技术的基本方法 接口的扩展：由于可供用户使用的输入／输出端口只有P1口的8位和P3口的某些位。因此，需要对I/O口进行扩展。 接口的任务：外设的种类多。工作速度相差很大，与单片机的运行速度也不同。字符格式不同。I/O接口电路应解决外设与单片机之间速度匹配问题，字符格式问题。 输入/输出接口（或称为I/O口）：通常是指在计算机和外部设备之间起连接或传输作用的芯片和器件。 I/O端口：指I/O芯片上起输入/输出作用的端口（寄存器）。 单片机的接口技术：是解决单片机如何与接口芯片连接的问题，解决单片机与外部设备的信息交流问题。 一、MCS—51单片机的接口信号和编址方法 1、单片机是通过三总线与外设交换信息的。 地址总线 AB 数据总线 DB 控制总线 CB 所有外部芯片都通过这三组总线进行扩展 单片机的接口信号 2、I/O口的编址方式 1、统一编址 2、独立编址 MCS—51单片机系统的I/O口是和外部RAM统一编址的，用户可以把外部64KB的RAM空间的一部分作为扩展I∕O接口的地址空间，CPU像访问外部RAM存储单元那样访问外部I∕O接口。一个外部I/O接口往往占用多个端口地址。 二、单片机与外设的数据交换方式 四种方式： 1、查询方式 2、延时等待方式 3、中断方式 4、DMA直接存储器访问方式 1、查询方式特点 a）发启动外设的信号； b）然后读入外设的状态或标志； c）判断其是否已作好数据交换的准备； d）如外设未作好准备，则一直查询； e）外设准备好了，用输入／输出指令进行数据交换。 优点：能够自动适配外设的工作速度 缺点：花费CPU时间较多。在CPU不太忙的情况下可采用此方式。 2、延时等待方式特点 a）发启动外设的信号； b）延时等待一段时间； c）用输入／输出指令进行数据交换； 特点：将查询方式下循环判断的时间用软件延时来等待，CPU可用这段时间执行别的程序。但是，必须事先计算好外设从得到启动信号到作好数据交换的时间。 3、中断方式特点 a）设置中断，开中断； b）当外设需要与单片机交换数据时，发中断请求； c）单片机响应中断请求，执行中断服务程序，与外设交换数据。 特点：可充分利用单片机的工作效率并适配外设的工作速度。因此，中断方式是应用最多的一种I/O数据交换方式。但中断方式需要的硬件资源较多一些 。 4、DMA直接存储器访问方式 不需CPU干预，只需让出总线。 基本由硬件DMA控制器完成。 适合大批量的数据的交换。 三、I/O指令与编程方法 因统一编址，没有专用的I／O接口指令，接口指令就是单片机与外部RAM单元之间的数据传送指令 MOVX A ，＠Ri ；输入 MOVX ＠Ri ，A ；输出 MOVX A ，＠DPTR ；输入 MOVX @DPTR ，A ；输出 例： 设单片机需要将端口地址为78F7H中的数据DDH读入累加器A中，试编写程序。 解1：如果采用R0或R1间址，程序如下： MOV P2，#78H ；将高8位地址送P2口 MOV R0，#F7H ；将低8位地址送R0 MOVX A ，＠Ri ；输入 指令执行后，（A）＝DDH。 例： 设单片机需要将端口地址为78F7H中的数据DDH读入累加器A中，试编写程序。 解2：如果采用DPTR间址，程序如下： MOV DPTR，#78F7H MOVX A，@DPTR ；将16位端口地址送数据指针寄存器DPTR ；输入 指令执行后，（A）＝DDH 。 第二节 并行接口技术 一、常用扩展电路：并行接口是使用最多的接口,当需要时就要扩展。 1、简单并行I∕O接口扩展 利用锁存器、三态门缓冲器实现。成本低，配置灵活。 常用的有74LS273、74LS373、74LS244、74LS377等。其中74LS244为双4位三态门缓冲器。 2、用串行接口扩展数量较多的并行输入和输出口。 串行口工作在方式0的移位寄存器方式 扩展输出口的串入并出74LS164 扩展输入口的并入串出74LS165 3、常用的并行可编程I/O接口 常用的并行可编程I/O接口：8255、8155 可编程I/O接口的优点 简单接口和串行口扩展的并行口功能固定。 可编程接口的功能可以通过软件程序设定。 8155的功能更强一些，它除了能提供扩展所需的并行口外，还包括有RAM存储器和定时器/计数器 二、8155可编程I∕O接口及扩展技术 8155