第７章. 可编程接口芯片及应用.ppt

第7章 可编程接口芯片及应用  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8253-5、8255A、8259A、ADC0809等几种典型通用的接口芯片 7.1 接口的分类及功能 一、 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。 二、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： (一)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。 (二) 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。 (三) 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。 (四) 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。 (五) 电平转换 一般CPU输入输出的信号都是TTL电平(电平的高低代表0，1），而外设的信号就不一定是TTL电平，如RS232(电压的正负表示0，1）。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。 一、 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。 二、8253-5的内部结构和寻址方式 (一) 内部结构 8253-5的内部结构有3个独立的结构完全相同的16位计数器和1个8位控制字寄存器。在每个计数器内部,又可分为计数初值寄存器CR、计数执行部件CE和输出锁存器OL 3个部件，它们都是16位寄存器，也可以作8位寄存器来用。在计数器工作时,通过程序给初值寄存器CR送入初始值，该值再送入执行部件CE作减1计数；而输出锁存器OL则用来锁存CE的内容，该内容可以由CPU进行读出操作。(二) 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 三、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。 二、计数启动方式 软件启动过程 硬件启动过程 工作方式 方式0 (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，允许计数；GATE=0时，停止计数。GATE信号的变化并不影响输出OUT端的状态。 (3) 计数过程中可重新装入计数初值。 如果在计数过程中，重新写入某一计数初值，则在写完新的计数值后，计数器将从该值重新开始作减1计数。 工作方式 方式1 (1)写入控制字后，OUT端输出高电平作为起始电平。当计数初