可编程并行接口芯片和串行接口芯片
可编程串行通信接口芯片8251A
可编程串行通信接口芯片8251A可编程串行通信接口芯片8251A2010-05-25 15：058251 A是一个通用串行输入/输出接口，可用来将86系列CPU以同步或异步方式与外部设备进行串行通信。
它能将主机以并行方式输入的8位数据变换成逐位输出的串行信号；也能将串行输入数据变换成并行数据传送给处理机。
由于由接口芯片硬件完成串行通信的基本过程，从而大大减轻了CPU的负担，被广泛应用于长距离通信系统及计算机网络。
8251A是一个功能很强的全双工可编程串行通信接口，具有独立的双缓冲结构的接收和发送器，通过编程可以选择同步方式或者异步方式。
在同步方式下，既可以设定为内同步方式也可以设定为外同步方式，并可以在内同步方式时自动插入一个到两个同步字符。
传送字符的数据位可以定义为5~8位，波特率0~64K可选择。
在异步方式下，可以自动产生起始和停止位，并可以编程选择传送字符为5~8位之间的数据位以及1、1/2位之中的停止位，波特率0~19.2K可选择。
同步和异步方式都具有对奇偶错、覆盖错以及帧错误的检测能力。
一、8251A内部结构及功能图8.5.1为8251A结构框图。
作为常用的通信接口，和8255A类似，8251A 的结构也可以归纳为以下三个部分：第一部分是和CPU或者总线的接口部分，其中包括数据总线缓冲器、读/写控制逻辑。
数据总线缓冲器用来把8251A和系统数据总线相连，在CPU执行输入/输出指令期间，由数据总线缓冲器发送和接收数据，此外，控制字，命令字和状态信息也通过数据总线缓冲器传输，读/写控制逻辑电路用来配合数据总线缓冲器工作。
CPU通过数据总线缓冲器和读写控制逻辑向8251A写入工作方式和控制命令字，对芯片初始化；向8251A写入要发送字符的数据代码，送到发送缓冲器进行并行到串行的转换，并且将接收的、已转换成并行代码的接收缓冲器中的字符数据读入CPU。
第二部分是数据格式转换部分，包括发送缓冲器、并行数据到串行数据转换的发送移位器，接收缓冲器和串行数据到并行数据转换的接收移位器，以及发送控制电路和接收控制电路。
并口转串口芯片
并口转串口芯片并口转串口芯片是一种使用在计算机系统中的芯片，它能够将并行数据转换为串行数据，以便能够在计算机系统中进行串行通信。
接下来，我们将对并口转串口芯片进行详细的介绍。
一、并口和串口介绍在计算机系统中，有两种常见的通信接口类型：并行接口和串行接口。
1. 并行接口并行接口使用多个数据线来同时传输数据。
这些数据线每条都传输一个二进制位，因此可以一次传输多个位。
并口一般包含多条数据线，控制线和地线，可以同时发送和接收大量数据。
在计算机中，常见的并行接口是并行打印口，它可以用来连接打印机或其他外部设备。
2. 串行接口串行接口使用单个数据线来逐位传输数据。
这些数据线包括数据线、时钟线和地线。
串口一次只能传输一个二进制位。
串口一般只包含少量的线缆，适用于需要在长距离上进行通信的场景。
在计算机中，常见的串行接口是RS-232接口，它常用于连接调制解调器、打印机、传感器等外部设备。
二、并口转串口芯片的作用并口转串口芯片的作用是将并行数据转换为串行数据，以便在计算机系统中进行串行通信。
通过将并行数据转换为串行数据，可以减少数据传输所需的线缆数量，并增加数据传输的可靠性和稳定性。
并口转串口芯片通常包含读写控制逻辑和数据缓冲区，可以将计算机系统的数据发送到外部设备，并将外部设备的数据传输到计算机系统。
三、并口转串口芯片的特点1. 高速传输并口转串口芯片支持高速的数据传输，通常可以达到几MB/s的速度。
这使得它适用于需要大量数据传输的场景，如高速数据采集系统、工业自动化等。
2. 多线程支持并口转串口芯片通常支持多个并行接口，可以同时处理多个数据流。
这样可以在多任务环境下提高并行通信的效率。
3. 低功耗设计为了满足移动设备和嵌入式系统的需求，并口转串口芯片通常采用低功耗设计。
它可以在低功耗模式下工作，并且可以在需要时自动进入睡眠状态，以节约能源。
4. 多种接口支持并口转串口芯片通常支持多种接口标准，如RS-232、RS-485、USB等。
08 常用接口芯片-微机原理与接口技术(第3版)-牟琦-清华大学出版社
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图8.2 8255内部结构
8.1 可编程并行接口8255
1) 面向CPU的接口电路 (1) 数据总线缓冲器：是一个三态双向的8位缓冲器，是8255与系统数据
总线的接口。接口的数据线D7～D0直接与CPU数据总线相连， 以实现CPU与8255接口之间的信息传递。CPU向8255写入控制 字或从8255中读状态信息以及所有数据的输入和输出，都需要 通过数据缓冲器来进行传递。
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8.1 可编程并行接口8255
(2) 此时接口也可向CPU发出一个中断请求信号，同上面的输入过程相 同，CPU可以用软件查询方式或中断的方式将CPU中的数据通过接 口输出到外设中。当输出数据送到接口的输出缓冲寄存器后，再输 出到外设。
(3) 与此同时，接口向外设发送一个启动信号，启动外设接收数据。外设 接收到数据后，向接口回送一个“输出回答”信号。
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8.1 可编程并行接口8255
并行接口中包括状态信息、控制信息和数据信息，这些信息分别存放 在状态寄存器、控制寄存器和数据缓冲寄存器中。 1) 状态寄存器：用来存放外设的信息，CPU通过访问这个寄存器来了解某
个外设的状态。 2) 控制寄存器：CPU对外设的操作命令都寄存在控制寄存器中。 3) 数据缓冲寄存器：缓冲器是用来暂存数据的。这是因为外设与CPU交换
(2) 外设接到回答信号后，将撤销“输入数据准备好”信号。在接口 收到数据后，它会在状态寄存器中设置“准备好输入”状态位，以 便CPU对其进行查询。
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8.1 可编程并行接口8255
(3) 接口向CPU发出一个中断请求信号，这样CPU可以用软件查询方 式或中断的方式将接口中的数据输入到CPU中。
可编程并行接口芯片8255A
大规模控制系统的需求。
8255A与可编程逻辑器件的结合，可以实现高速、实时的数据
03
采集和控制。
在数据采集与控制系统中的应用
8255A在数据采集与控制系统中，可以作为数据传输的桥梁，实现快速、稳定的数 据传输。
通过8255A，可以实现多路数据的并行采集和处理，提高了数据处理的效率。
8255A在数据采集与控制系统中，可以作为主控制器，协调各个模块的工作，保证 系统的稳定运行。
微处理器可以通过8255A实现对 外部设备的控制，扩展了微处理
器的控制能力。
8255A可以作为微处理器的输入 /输出接口，实现人机交互和数据
采集。
与可编程逻辑器件连接的应用
01
8255A可以与可编程逻辑器件连接，实现复杂的逻辑控制和数 据处理。
02
通过8255A，可编程逻辑器件可以扩展其输入/输出端口，满足
根据实际需求，设定8255A的数据格式，包括数据位、停止位、 奇偶校验位等。
数据读写操作
通过数据传输编程实现对8255A的数据读写操作，包括读数据、 写数据、读写同时操作等。
PART 05
8255A的应用实例
与微处理器连接的应用
8255A与微处理器连接，可以实 现并行数据传输，提高数据传输
效率。
在现代嵌入式系统中，8255A芯片仍有一 定的应用，尤其在一些需要并行I/O接口的 场合，如人机界面、传感器等。
PART 02
8255A芯片的基本结构 与功能
芯片的基本组成
输入/输出端口
数据总线
8255A包含三个输入/输出端口，分别为 端口A、端口B和端口C。每个端口都有8 个位，可以独立配置为输入或输出模式。
控制信号生成
可编程并行接口芯片8255A
可编程并行接口芯片8255A并行输入 / 输出就是把若干个二进制位信息同时进行传递的数据传输方式。
它拥有传输速度快、效率高的长处。
并行数据传输需用的信号线许多（与串行传输对比），不合适长距离传输。
所以，并行数据传输合用于数据传输率要求较高，而传输距离相对较短的场合。
8255A是 Intel 企业为其 80 系列微办理器生产的通用可编程并行输入输出接口芯片，也能够与其余系列的微办理器配套使用。
因为其通用性强，与微机接口方便，且可经过程序指定达成各样输入输出操作，所以， 8255 获取了宽泛的应用。
8255A 的引脚与构造1． 8255A 的引脚40 个引脚，双列直插8255A是可编程的三端口并行输入输出接口芯片，拥有式封装，由 +5V 供电，其引脚与功能表示图以下图。
A、 B、 C 三个端口各有 8 条端口 I/O 线： PA7PA0，PB7PB0， PC7PC0，共32 个引脚，用于 8255A 与外设之间的数据（或控制、状态信号）的传递。
D0~D7：8 位三态数据线，接至系统数据总线。
CPU经过它实现与8255 之间数据的读出与写入，以及控制字和状态字的写入与读出等。
A0~A1：地点信号。
A0 和 A1 经片内译码产生四个有效地点分别对应A、 B、 C 三个独立的数据端口以及一个公共的控制端口。
在实质使用中，A1、 A0 端接到系统地点总线的A1、 A0。
CS#：片选信号，由系统地点译码器产生，低电平有效。
读写控制信号 RD#和 WR#：低电平有效，用于决定 CPU和 8255A 之间信息传递的方向：当 RD#=0时，从 8255A 读至 CPU；当 WR#=0时，由 CPU写入 8255A。
CPU对 8255 各端口进行读写操作时的信号关系如表所示。
RESRT：复位信号，高电平有效。
8255A 复位后， A、 B、 C 三个端口都置为输入方式。
2． 8255A 的内部构造以下图， 8255A 的内部由以下四部分构成：（ 1）端口 A、端口 B 和端口 C端口 A、端口 B 和端口 C 都是 8 位端口，能够选择作为输入或输出。
并行接口与串行接口
0
D6
D5
不 用 （写0）
D4
D3
D2
位 选 择 000=C口0位 001=C口1位 … 111=C口7位
D1
D0
1=置位 （高电平） 0=复位 （低电平）
特征位
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9.2.2
00000101B或05H。
8255控制字
例2：若要把C口的PC2引脚置成高电平输出，则命令字应该为： 将该命令的代码写入8255A的命令寄存器，就会使得从PC 口的PC2引脚输出高电平，其程序段为： MOV DX，303H MOV AL，05H OUT DX，AL MOV DX，303H MOV AL，04H OUT DX，AL ；8255A命令口地址 ；使PC2=1的命令字 ；送到命令口 ；8255A命令口地址 ；使PC2=0的命令字 ；送到命令口
9.2.2
一、
8255控制字
C口 作用：指定8255A A口 3个并行端口（PA、PB、PC）的工作方式及该方式下 A口 C口上半 B口 B口 下半 的功能(传输方向）——是作输入还是作输出。 方式 方向 方向 方向 方式 方向 格式：8位，其中最高位是特征位，一定要写1，其余各位定义如下，
工作方式选择控制字
Байду номын сангаас
例1： 要把A口指定为方式1 ，输入，C口上半部为输出；
B口指定为方式0 ，输出，C口下半部定为输入，则工作 方式命令代码是：
8255A命令口地址 10110001B或B1H。 就应该是303H吗？ 若将此命令代码写到8255A的命令寄存器，即实现了
对8255A工作方式及端口功能的指定，或者说完成了对 8255A的初始化。初始化的程序段为：
13
如果要使引脚PC2输出低电位，则程序段为：
微机原理与应用第八章
无条件传送的输出实例：
300 x 8 数 据 总 线
+5V
74LS373
LE OE
CS WR
MOV DX, 160H MOV AL, [BX] OUT DX, AL
可认为： LED发光二极管 是“始终就绪” 的外设。
无条件传送的输入输出接口：
A0～A15
IOR IOW
译码 8000 H +5V G LS244 三态 缓冲器 CLK LS273 8D 锁存器 LS06 反相 驱动器
⑴ CPU对DMA控制器进行初始化设置 ⑵ 外设、DMAC和CPU三者通过应答信号建立 联系：CPU将总线交给DMAC控制 传送流程 ⑶ DMA传送
DMA读存储器：存储器 → 外设 DMA写存储器：存储器 ← 外设
8.1 8.2 8.3 8.4
微型计算机的输入/输出接口 并行通信与并行接口 可编程并行通信接口芯片8255A 串行通信与串行接口
DB
数据 信息
主
AB
机
CB
接口 电路
外 设
数据通常有四种类型：
状态 信息
控制 信息
模拟量不能直接进 入计算机，必须经 过A/D转换器
数字量：二进制形式的数据，或 是已经编过码的二进制 形式的数据。 （1位、8位、16位或32位） 模拟量：用模拟电压或电流幅值大 小表示的物理量。 开关量：有两个状态，即“开”或“关” 一位二进制数就可表示的量 脉冲量：以脉冲形式表示的一种信号
LED7
K0 K1
…
LED0
K7
+5V …
D0～D7
8086
next:
mov dx,8000h in al,dx not al out dx,al call delay jmp next
计算机硬件技术基础 微型计算机原理与接口技术3 可编程并行接口芯片8255
MOV AL,10000010B OUT 43H,AL ;灯全部熄灭 MOV AL,0FFH OUT 40H,AL MOV BX,7FFEH L1：IN AL,41H TEST AL,02H JZ EX TEST AL,01H JZ SS ；K0打开 MOV AL,BH OUT 40H,AL ROR BH,1
7.3.2 内部结构和外部引脚
8255的外部引脚
1. 与外设接口部分
这部分有A、B、C三个8位端口寄存器，通过这24根端口线 PA7-PA0、PB7-PB0、PC7-PC0与外部设备相连。
A、B、C这三个端口的工作方式和A口、B口、C口上半部 、C口下半部的输入输出状态可通过程序来选择。
2. 与微处理器接口部分
MOV CX，10 LEA DI，BUFFER MOV AL，10011000B OUT 63H，AL MOV AL,00000001 OUT 63H,AL LP： IN AL,62H TEST AL,80H JNZ LP AGN：MOV AL,00000000
OUT 63H,AL MOV AL,00000001 OUT 63H,AL IN AL,60H MOV [DI],AL INC DI LOOP LP HLT
基础知识
一、并行通信与串行通信 微机之间或微机中部件之间数据通信的基本方式有两种： 并行通信：利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送。
特点：传输速度快，适用于短距离通信。
基础知识
微机之间或微机中部件之间数据通信的基本方式有两种： 串行通信：利用一条传输线将数据一位位地顺序传送.
特点：通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信， 成本低，适用于远距离通信，但传输速度慢。
OUT 60H,AL MOV AL,00000000 OUT 63H,AL MOV AL,00000001 OUT 63H,AL INC DI LOOP LP HLT
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• 对“可可编编程程序序接接口口芯芯片片中”的的控初制始口化(控制寄存器) 写入控制字(控制内容)，以设定接口芯片的接 口功能和工作特性。
• 通过指令 •MOV AL , CW
•OUT PORT-CNT , AL
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可编程接口芯片概述
• 在中断控制的I／O 接口电路中，还要求有中断控制逻辑电路（通常由 中断请求触发器、中断屏蔽触发器、中断请求信号形成逻辑、中断优先 链电路、中断优先编码器、中断优先级比较器和中断类型码发生器等部 件组成） ，以便CPU 实现不同的中断管理方式；在DMA 方式的接口电 路中，还需要有命令／状态寄存器、存储器地址寄存器和传送字节计数 器等。此外，随着微型计算机的广泛应用，还要求具有定时和计数功能 的接口电路、具有串行输入输出功能的串行接口电路及具有信号转换功 能的接口电路等。
•CW---Control Word / Command Word • PORD-CNT为控制口地址
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4 .“联络”的概念
•
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“联络”的概念
接口芯片常常需要和外设间有一定的 “联络”信号，以保证信息的正常传送。
通常采用两个“联络”（Handhake）
（响
应）表示的。
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“联络”信号
• 通常输入接口中，联络信号是 STB( 或 STB )和IBF • 输出接口中，联络信号是 ACK )和
• STB 输入O的BF选通信号
• IBF 输入缓冲器满信号
•
输出缓冲器满信号
• OBF 响应信号
ACK
ACK
(或
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• 可编程接口的概念
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可编程接口的概念
在接口芯片内，各硬件单元不是固定 接死的，可由用户在使用中选择即:
通过计算机的指令来选择不同的 通道和不同的电路功能，称为“编程 控制”。
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可编程接口的概念
接口电路的组态（即电路工作状态） 可由计算机指令来控制的接口芯片称 为“可编程序接口芯片”。
第11章
可编程并行接口芯片 和串行接口芯片
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可编程并行接口芯片和串行接口芯片
• 11.1 并行接口与串行接口 • 11.2 可编程并行接口芯片8255A • 11.3 可编程串行接口芯片8251
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11.1 并行接口与串行接口
• 11.1.1 可编程接口芯片概述 • 11.1.2 并行接口、串行接口和模拟接口
信号： STB （选通信号，strobe）和
RDY（就绪信号，Ready）。
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“联络”信号
•
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“联络”信号
• CPU通过外设接口芯片同外设交换信息时，接口芯片和外设间常常
需要有一定的“联络”信号，以保证信息的正常传送。通常采用两个
“联络” (Handshake)信号：一般用
(选通信号，strobe)和
RDY(就绪信号，Ready)表示，如图11-4所示。
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输入接口
• RDY＝”H”表示准备就绪，是接口向外设发出的信号， 说明接口芯片中输入寄存器已空，可接受外设信息以 实现外设与接口的输入操作。
• ＝”L”表示接口选通，是外设向接口发出的。2020/8/19来自上海交通大学7
片选概念（图11-1）
•
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2.读/写概念
•
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3. 可编程接口的概念
可编程接口芯片大部分是多通道、多功 能的。 多通道是指一个接口芯片一面与CPU连接， 另一面可接几个外设； 多功能是指一个接口芯片能实现多种接 口功能，实现不同的电路工作状态。
• 外设把数据送上接口芯片端口后，用 信号有效打 入接口芯片输入寄存器，在 的后沿，把RDY信号 拉为“L”，表明输入寄存器已有数据。RDY＝”L”正 是接口与外设的通信标志，外设接收RDY＝”L”后， 暂不送数据，CPU发出读数指令( = L)，读入该数据， 并使RDY置“H”。然后，又开始新一轮的输入操作。 其时序图见图11-5。在输入接口中，RDY信号也有用 IBF（输入缓冲器满）表示的。
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可编程接口芯片概述
• 随着大规模集成电路技术的发展，针对接口电路的不同功能，芯片制造 商生产出许多通用的可编程I／O 接口电路芯片。所谓可编程I／O 接口 电路芯片是指用户可通过编制相应的程序段，使一块通用的I／O 接口 电路能按不同的工作方式完成不同功能的接口任务。也可在工作过程中， 通过编程手段对通用的I／O 接口电路芯片进行动态操作，如改变工作 方式、发送操作命令、读取接口电路内部有关端口的现状等。
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11.1.1 可编程接口芯片概述
• CPU 是通过接口电路与外围设备（简称外设）实现信息交换的。在接口 电路中，必有输入输出数据锁存器和三态缓冲器组成的数据端口，以便 实现CPU 与外设之间的数据传送。在程序查询的I／O 接口电路中，还 应有状态／命令寄存器，以便CPU 与接口电路或外设之间用应答方式来 交换信息；
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几个重要概念
•必１须.要片有选一的概个念地址信号选中接口芯片后， 才能使该接口芯片进入电路工作状态，实 现数据的输入/输出。
•接口芯片的选通端 (Chip Enable)，又 称片选端 (Chip Select)，如图11-1所 示。 端是控制接口芯片进入电路工作状 态的引脚端。
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输出接口
• 若是输出接口，则：
• RDY=”H”，表示接口中的输出寄存器已有数据，通知外设来取数；
•
＝”L”，表示端口数据已为外设接收，且已处理，CPU可送新数
据到接口寄存器，
的后沿使RDY变为“L”。在输出接口中，RDY
信号也有用 （输出缓冲器满）表示， 信号也有 用