微处理器原理及应用---第九章可编程并行接口芯片与串行通信技术
微机原理及接口第九章作业答案
“微机系统原理与接口技术”第九章习题解答（部分）1. 什么是并行接口和串行接口？它们各有什么作用？答：并行接口是指接口与外设之间按字长传送数据的接口，即4位、8位或16位二进制位同时传送；而串行接口是指接口与外设之间依时间先后逐位传送数据的接口，即一个时刻只传送一个二进制位。
并行接口传送速度较快，但在远距离传送数据时成本高，损耗大，且平行数据线之间干扰大，所以并行接口一般适用于近距离的高速传送，而串行接口则适用于远距离传送。
2. 试画出8255A与8086CPU连接图，并说明8255A的A o、A i地址线与8086CPU的A i、A2地址线连接的原因。
答：8255A与8086CPU的连线图如下图所示：题9-2图8086系统有16根数据线，而8255只有8根数据线，为了软件读写方便，一般将8255 的8条数据线与8086的低8位数据线相连。
8086在进行数据传送时总是将总线低8位对应偶地址端口，因此8086CPU要求8255的4个端口地址必须为偶地址，即8086在寻址8255 时A0脚必须为低。
实际使用时，我们总是将8255的A0、A1脚分别接8086的A1、A2脚，而将8086的A0脚空出不接，并使8086访问8255时总是使用偶地址。
4. 简述8255A工作在方式1时，A组端口和B组端口工作在不同状态（输入或输出）时，C端口各位的作用。
注：带*的各中断允许信号由 C 口内部置位/复位操作设置，非引脚电平。
5. 用8255A控制12位A/D转换器，电路连接如下图所示。
设B 口工作于方式1输入，C 口上半部输入，A 口工作于方式0输入。
试编写8255A的初始化程序段和中断服务程序（注：CPU采用中断方式从8255A中读取转换后的数据）。
答：设8255的A、B、C及控制端口的地址分别为PORTA、POATB、PORTC和PCON，则一种可能的程序段实现如下：初始化8255AMOV AL,10011110B;设置8255A的工作方式控制字OUT PCON,ALMOV AL,00000101B;设置C 口置位復位控制字，使INTEA （PC2）为OUT PCON,AL;高电平，允许B 口中断MOV AL,00000010B;设置C 口置位/复位控制字，使PC1（IBF B）输出OUT PCON,AL；低电平，启动第一次A/D转换6. 用8255A作为CPU与打印机接口，8255的A 口工作于方式0,输出；C 口工作于方式0。
微型计算机原理作业第九章 习题与思考题
第九章习题与思考题典型例题解析一、填空题：1．8255A把①和②分别称为A组和B组，可组成两个独立的并行接口。
答案：①A口和C口的上半部分（PC4～PC7）；②B口和C口的下半部分（PC0～PC3）。
分析：8255A的内部控制部分包括A组和B组控制部分，A组控制电路控制端口A和端口C 的上半部分，B组控制电路控制端口B和端口C的下半部分。
每组控制部件从读写控制逻辑接受各种命令，从内部数据总线接收控制字，并发出适当的命令到相应的I/O端口，以确定各个端口的工作方式。
2．8255A中，A组有①种工作方式，它们是②，B组有③种工作方式，它们是④。
当A组工作于方式2时，B组可以工作于⑤。
答案：①3；②方式0、方式1和方式2；③2；④方式0和方式1；⑤方式0或方式1。
分析：8255A的A组和B组可以通过程序分别设置于不同的方式组合，在此要注意只有A组能工作于方式2。
3．当8255A的PC4～PC7全部为输出线时，表明8255A的A端口的工作方式是。
答案：方式0分析：A口工作在方式1或方式2时，均要使用PC4～PC7中部分或全部信号线作为固定的应答信号线和中断请求线。
此题全部PC4～PC7为输出线，说明A口工作时无固定的应答控制线，由此判断A口只能工作在方式0。
二、选择题1．并行接口和串行接口的区别主要表现在（）之间的数据传输前者是并行，后者是串行。
A．接口与CPU B.接口与外设 C.CPU与外设 D.接口与CPU和外设答案：B分析：无论是并行接口还是串行接口，接口与CPU之间的数据传输都是并行的，主要区别是在接口与外设之间。
2．8255A有两种控制字，分别为工作方式字和C口位控字，其工作方式控制字一定是（）。
A．不等于80H B．小于等于80H C．大于等于80H D．都不是答案：C分析：8255A的方式控制字最高位D7是特征位，固定为1，所以只有答案C是正确的。
3．8255A工作在方式1的输入状态时，可以通过（）知道端口是否已经准备好了输入的数据。
单片微型计算机原理及接口技术串行通信及其接口
USB接口
03
通用串行总线接口，支持热插拔，广泛用于外部设备的连接。
03 串行通信
串行通信的基本概念
串行通信
指数据在单根传输线上一位一位地顺序传输，具有节省传输线、 成本低、适合长距离通信等优点。
异步串行通信
通信双方以字符为单位进行通信，发送端发送一个字符后，接收 端收到字符并确认后再发送下一个字符。
应用场景
用于远程控制、数据采集、设 备调试等场景。
单片微型计算机与单片机串行通信实例
硬件连接
通过串行通信线将两个单片微型计算 机连接，通常使用相同的接口或交叉 线连接。
通信协议
根据两个单片机型号和编程语言的不 同，需要实现相同的串行通信协议。
编程实现
在两个单片微型计算机上分别编写串 行通信程序，通过发送和接收数据实 现相互通信。
用于设备扩展、功能增强等场景，如实现 远程打印、GPS定位等。
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控制逻辑电路
实现串行通信的协议控制和时 序控制。
电源电路
为串行通信接口提供所需的电 源。
串行通信接口的应用实例
01
02
03
智能仪表
通过RS-485接口实现仪表 与上位机之间的数据传输 和控制。
打印机
通过USB接口实现打印机 与计算机之间的数据传输 和控制。
GPS模块
通过SPI接口实现GPS模块 与微控制器之间的数据传 输和控制。
同步串行通信
通信双方以数据块为单位进行通信，发送端连续发送多个字符， 接收端同步接收。
串行通信的传输方式
单工方式
数据只能单向传输，发送端和接 收端固定，通常用于控制信号传
微型计算机原理与接口技术 第9章 尹建华 高教版
一、串行接口标准RS-232C
美国电子工业协会EIA制定的通用标准串行接口 制定的通用标准串行接口 美国电子工业协会
1962年公布，1969年修订 年公布， 年公布 年修订 1987年1月正式改名为 月正式改名为EIA-232D 年 月正式改名为
设计目的是用于连接调制解调器 现已成为数据终端设备DTE（例如计算机）与数 现已成为数据终端设备 （例如计算机） 据通信设备DCE（例如调制解调器）的标准接口 据通信设备 （例如调制解调器） 可实现远距离通信， 可实现远距离通信，也可近距离连接两台微机 属于网络层次结构中的最低层： 属于网络层次结构中的最低层：物理层
3. 数据传送方式（续）
(3) 全双工方式 允许通信双方同时进行发送和接收。这时，A 允许通信双方同时进行发送和接收。 这时， 站在发送的同时也可以接收， 站亦同 站亦同。 站在发送的同时也可以接收，B站亦同。 全双工方式相当于把两个方向相反的单工方式 组合在一起，因此它需要两条传输线。 组合在一起，因此它需要两条传输线。
调制解调器MODEM 调制解调器
具有调制和解调功能的器件合制在一个装置
9.2.1 串行接口的标准
串行接口标准： 串行接口标准： 指的是计算机或终端(数据终端设备 指的是计算机或终端 数据终端设备DTE)的 串行 数据终端设备 的 接口电路与调制解调器MODEM等(数据通信设备 接口电路与调制解调器 等 数据通信设备 DCE)之间的连接标准。 之间的连接标准 之间的连接标准。
起止式异步通信协议
起始位——每个字符开始传送的标志 ， 每个字符开始传送的标志， 起始位 每个字符开始传送的标志 数据位——数据位紧跟着起始位传送 。 数据位紧跟着起始位传送。 数据位 数据位紧跟着起始位传送 校验位——用于校验是否传送正确 ； 可 用于校验是否传送正确； 校验位 用于校验是否传送正确 停止位——表示该字符传送结束 。 停止 表示该字符传送结束。 停止位 表示该字符传送结束 电平， 空闲位——传送字符之间的逻辑 电平， 传送字符之间的逻辑1电平 空闲位 传送字符之间的逻辑 起始位采用逻辑0电平 起始位采用逻辑 电平 ，低位先传送 个二进制位组成， 由5～8个二进制位组成 ～ 个二进制位组成 选择奇检验、 选择奇检验、偶校验或不传送校验位位 位采用逻辑1电平 可选择1、 或 电平， 位采用逻辑 电平，可选择 、1.5或2位 表示没有进行传送
第九章 串行IO接口 微型计算机原理与应用 电子教案 教学课件
停
起始位（5～8）
止 位
D0 D1 D2 D3 D4 … DX 1/0
起
奇
始
偶
位
位
图 9.4 异步通信的数据格式
有效数据5-8位，另有附加位。其中起始位1位，恒为低电平；奇偶校 验位1位，可选；停止位可以是1位、1.5位或者2位，高电平。传送一 个字符必须以起始位开始，停止位结束，称为一帧（Frame）。 通 信时每秒传送二进制数据的位数（bit）称为传输率，也称为波特率 （Band Rate），比如300、600、1200、4800、9600、19200等。 异步数据传送时，发送设备按照格式约定插入起始位、奇偶校验位和 停止位。
25
未定义
(辅信道)允许发送CTS
在使用电话线远距离通信时，发送端要用调制器把数字信号附 加到载波上接收端则用解调器进行解调，从载波上还原出数字 信号，其示意如图9.6所示。
数字 信号
计算 机
RS 23 2C
Mode m
模拟 传输
数字 信号
Mode m
RS 23 2C
计算 机
图9.6 RS-232C串行通信
D2 D3 Rx GDND D4 D5 D6 D7 T xC WR CS C/D RD RxRDY
1
28
2
27
3
26
4
25
5
24
8
21
9
20
10
19
11
18
12
17
13
16
14
15
D1 D0
+5V RxC
DT R RT S DSR RESE CTLK T xD T xEMPT CTS SYNDET /BRKD TE xRDY
微处理器原理与应用
流水线技术
流水线技术是一种将处理器划分为多个阶段，每个阶段执行处理器操作的一部分，从而实现并行处理的技术。通过流水线技 术，处理器可以在一个时钟周期内完成多个操作，提高了处理器的吞吐量。
计算机系统
计算机系统是微处理器应用的另一个重要领域，包括个人计算机、服务器、工作 站等。微处理器作为计算机系统的核心，负责执行指令、处理数据和控制外设等 任务。
计算机系统中的微处理器需要具备高性能、低功耗、可扩展性和可靠性等特点， 以满足不同应用场景的需求。
通信与网络
通信与网络是微处理器应用的又一重要领域，涉及到移动通 信、卫星通信、光纤通信、互联网等领域。微处理器在网络 设备中扮演着重要的角色，负责数据处理、路由控制和网络 安全等功能。
对未来微处理器的展望
1
随着人工智能、物联网等技术的快速发展，未来 微处理器的需求将进一步增加，性能要求也将更 高。
2
未来微处理器将更加注重能效比的提升，以适应 绿色环保的发展需求，同时不断缩小制程工艺尺 寸，提高集成度。
3
未来微处理器将更加智能化和个性化，具备更强 大的数据处理和学习能力，能够更好地满足人们 多样化的需求。
VS
人工智能与机器学习中的微处理器需 要具备高性能计算能力、低功耗、可 扩展性和灵活性等特点，以满足不断 变化的应用需求。
04 微处理器的性能优化
指令级并行处理
指令级并行处理是一种通过同时执行 多个指令来提高处理器性能的技术。 它利用了程序中的指令依赖性，将相 互独立的指令并行执行，从而加快了 程序的执行速度。
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可编程并行接口芯片和串行接口芯片
PC6
S
编程过程：
MOV
MOV OUT MOV
AL，88H
DX，2F83H DX，AL DX，2F82H
IN
MOV AND JZ MOV OUT JMP L1： MOV OUT END1：
AL，DX
DX，2F81H AL，20H L1 ；条件成立时PC5=0，S闭合 AL，0 DX，AL END1
8255A内部结构
数据总线缓冲器
◆ 读写控制逻辑 CPU通过输入和输出指令，将地址信息和控制信息送至该部件，使 其向A组、B组发出控制信号。 ◆ A组和B组控制部件 A组控制部件：控制A口及C口的高4位。 B组部件控制：控制B口及C口的低4位。 这两组控制部件接受读写控制逻辑来的命令，从数据总线接受控 制字，向响应的端口发出命令，以控制其动作。 ◆ 数据端口A、B、C A口具有输出锁存器/缓冲器和输入缓冲器，在模式2下输入/输出均锁 存。 B口具有输出锁存器/缓冲器和输入缓冲器。 C口具有输出锁存器/缓冲器和输入缓冲器。 C口除作输入和输出口 外，还可作控制口，C口的高4位PC7—PC4配合A口工作，C口的低 位PC3—PC0配合B口工作，它们分别用于输出控制信号和输入状态 信号 。
AL，40H DX，AL
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HLT
9.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8251串行接口
9.2.1 串行接口的概念 9.2.2 Intel 8251A可编程串行接口 9.2.3 Intel 8251A编程
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9.2.1 串行接口的概念
串行数据是1位1位地沿着一条传送线 从一个设备传送到另一个设备。在传输 过程中，每1位数据占据一个固定的时 间长度。 备注：可编程的串行接口有许多种 。
微处理器原理与应用
微处理器原理与应用
微处理器是一种用于执行程序的电子芯片，是现代计算机科技中
的重要组成部分。
微处理器通常由许多晶体管组成，可以在极短的时
间内执行数百万条指令，控制着计算机的各种操作，包括输入、输出、运算、控制等。
微处理器应用广泛，从个人电脑到智能手机、汽车、医疗设备等
各种智能设备中都有微处理器的身影。
微处理器的运算速度越来越快，功能越来越复杂，让我们的生活更加方便和高效。
在微处理器的应用中，人们经常使用汇编语言或高级编程语言进
行编程。
汇编语言是一种底层的机器语言，需要将代码转化为机器语
言才能执行，但是可以对微处理器进行更精细的控制和编程。
高级编
程语言则更加易于学习和使用，包括C语言、Java、Python等。
这些
编程语言可以转化为汇编语言或机器语言，让程序员快速开发出各种
应用程序。
尽管微处理器的结构、原理和应用非常复杂，但是它们的功能对
于我们日常生活和工作来说有着非常重要的影响。
在不断发展的计算
机行业中，微处理器的发展也将会不断提高我们的生产力和生活品质。
微机原理可编程接口芯片及应用
微机原理在可编程接口芯片中也可以应用于智能家居领域， 如智能照明、智能安防等，通过智能化控制提高家居生活 的便利性和舒适性。
医疗设备
微机原理在可编程接口芯片中还可以应用于医疗设备领域， 如监护仪、治疗仪等，通过精确的控制和数据处理提高医 疗设备的准确性和可靠性。
04
可编程接口芯片的发展 趋势
自动驾驶
应用于汽车自动驾驶系统，提高车辆的安全性和行驶效率。
智能家居
支持智能家居设备的互联互通，提升家庭生活的便利性和舒适度。
可编程接口芯片的市场发展前景
市场规模持续增长
随着技术的不断创新和市场需求的不断扩大，可编程接口芯片市 场规模将持续增长。
市场竞争格局变化
随着新技术的涌现和应用领域的拓展，市场竞争格局将发生变化， 新兴企业将有机会脱颖而出。
03
微机原理在可编程接口 芯片中的应用
微机原理在可编程接口芯片中的重要性
1 2
控制与协调
微机原理为可编程接口芯片提供了强大的控制和 协调能力，使得芯片能够按照预设的程序执行各 种操作。
数据处理与传输
微机原理使得可编程接口芯片能够高效地处理和 传输数据，提高了系统的整体性能。
3
故障检测与诊断
微机原理在可编程接口芯片中可以实现故障检测 和诊断功能，有助于及时发现和解决系统故障。
用于连接各个部件，实现数据传输和控制 信号传递。
微机的软件系统
系统软件
包括操作系统、编译程序、调试程序等，用于管理和 控制计算机的硬件资源。
应用软件
根据具体应用需求编写的程序，用于实现特定的功能 和任务。
软件系统的作用
使计算机能够按照人们的意愿进行工作，实现人机交 互。
02
微处理器系统原理应用与开发
微处理器系统原理应用与开发微处理器系统是由微处理器、存储器、输入输出接口以及其他辅助设备构成的一种计算机系统。
它具有计算能力强、体积小、功耗低等特点，在现代电子产品中得到广泛应用。
微处理器系统的原理、应用与开发是现代计算机科学与技术的重要研究领域，下面将从这三个方面进行分析。
微处理器系统的原理主要涉及到微处理器的结构和工作原理。
微处理器是计算机的核心部件，它负责执行计算机指令、管理数据和控制各种外部设备的接口。
微处理器的结构包括算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)、寄存器和总线。
ALU负责进行各种算术和逻辑运算，CU负责解析和执行指令，寄存器用于存储数据和指令，总线用于连接各个部件和传输数据。
微处理器通过时钟信号控制各个部件的操作和协调。
微处理器根据指令的类型和操作码执行不同的任务，包括加减乘除、逻辑运算、数据存取和控制流程等。
微处理器系统的原理研究对于提高微处理器的性能和可靠性具有重要意义。
微处理器系统的应用广泛涉及到各个行业和领域。
微处理器已经成为现代电子产品的核心部件，包括计算机、手机、平板电脑、智能家居、工业自动化等等。
在计算机行业中，微处理器是计算机的核心，它决定了计算机的性能和功能。
在移动通信领域，微处理器被广泛应用于手机和平板电脑中，实现了移动通信的功能和服务。
在智能家居领域，微处理器被用于控制各种家庭设备和系统，实现了智能化的家庭生活。
在工业自动化领域，微处理器被用于控制各种生产设备和机器人，提高了工业生产的效率和质量。
微处理器系统的应用研究对于推动技术创新和产业发展具有重要意义。
微处理器系统的开发主要包括硬件设计和软件编程两个方面。
硬件设计涉及到微处理器的电路设计、系统集成和测试验证等方面。
在微处理器的电路设计中，需要考虑电路的时序、功耗、可靠性等因素，通过逻辑门、寄存器、时钟等组件将电路连接在一起。
在系统集成中，需要将微处理器连接到其他部件和外围设备，并进行各种接口协议的设计和实现。