IO技术-典型接口芯片
芯片设计常用io口和esd器件
芯片设计常用io口和esd器件随着科技的飞速发展，芯片设计在各领域中的应用越来越广泛。
芯片的性能、稳定性与可靠性在很大程度上取决于其输入输出端口（io口）以及ESD （静电放电）器件的选用。
本文将详细介绍芯片设计中io口与ESD器件的相关知识，以帮助大家更好地了解其在芯片设计中的重要性。
一、引言芯片设计作为现代电子产品的核心，其性能、稳定性与可靠性至关重要。
在实际应用中，io口与ESD器件对于芯片的正常工作具有不言而喻的重要性。
合理的io口设计可以提高芯片的传输效率，而ESD器件则能有效保护芯片免受静电放电等外部因素造成的损害。
二、io口的分类与功能io口是芯片与外部电路进行信息交互的通道，根据功能可分为输入、输出、双向等。
1.输入口：负责接收外部信号，如键盘、传感器等设备的输出信号。
2.输出口：负责输出芯片处理后的信号，如控制电机、显示设备等。
3.双向口：既能输入又能输出，可在不同工作阶段实现数据的双向传输。
三、ESD器件的作用与分类ESD（静电放电）器件是用于保护芯片免受静电放电损害的防护元件。
静电放电产生的高电压、大电流可能导致芯片内部电路损坏，严重影响芯片的正常工作。
ESD器件能在静电放电发生时，将电压、电流引导至地面，保护芯片免受损害。
根据防护方式，ESD器件可分为：1.串联型：串联在电路中，降低静电放电电压，限制电流。
2.并联型：并联在电路中，增大电流容量，吸收静电能量。
四、选用ESD器件的注意事项1.匹配电压：选用ESD器件时，需确保其额定电压大于电路工作电压，以保证有效防护。
2.匹配电流：根据电路的最大电流选用相应电流容值的ESD器件。
3.防护等级：根据实际应用场景，选择合适的防护等级。
如汽车电子、医疗设备等领域，防护等级要求较高。
五、芯片设计中io口与ESD器件的实战应用案例1.嵌入式系统设计：在嵌入式系统中，合理选用io口和ESD器件，可提高系统的稳定性和可靠性。
如采用双向口实现串口通信，同时配置合适的ESD 器件，保护芯片免受静电放电损害。
并行IO扩展芯片8255
1
1
1
PC7
8255与单片机的连接
74LS373
AT89C51
P0.0-P0.7 ALE P2.7 WR RD RESET 8D G Q0 Q1 OE
D0-D7
PA
A0 A1
8255
CS WR RD RESET
PC
PB
EA
+5V
接片选/CS端,8255的(一组)寄存器地址可以是：
PA口:7000H PB口:7001H PC口:7002H 命令口:7003H
8255与单片机的连接
74LS373
AT89C51
P0.0-P0.7 ALE 8D G Q0 Q1 Q7 OE WR RD RESET
D0-D7 PA A0 A1 CS PC7 PC0
微型 打印机
8255
WR RD RESET
EA
+5V
Q7接片选/CS端,8255的(一组)寄存器地址可以是：
PA口:0000H PB口:0001H PC口:0002H 命令口:0003H
CPU向PA口输出数据
CPU向PB口输出数据 CPU向PC口输出数据 对控制寄存器写控制字 初始化8255时必须做的工作 没有选中，8255不工作 非法状态 非法状态 8255对系统总线呈高阻态 控制寄存器只能写不能读 8255对系统总线呈高阻态 向8255的I/O口写有效
注意：对PA,PB,PC三个口的任何读/写操作，就是对 PA,PB,PC这三个寄存器进行I/O操作.第4个寄存器是 控制字寄存器(命令字寄存器)
K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7
图8.5 简单I/O接口扩展电路
74HC244
简单并行I/O扩展（锁存器扩展） 在单片机的I/O口线不够用的情况下，可以借助 外部器件对I/O口进行扩展。可资选用的器件很 多，方案也有多种。
主板中常见的IO芯片统计及代换原则
主板中常见的IO芯⽚统计及代换原则I/O芯⽚外型：128 脚的四⽅形，四⾯都有引脚的芯⽚⼚家：Winbond ，ITE，ALI ，SMSC。
作⽤：负责软驱⼝，键盘，⿏标，串⼝，并⼝的数据传输。
1. 集成监控功能的I/O芯⽚有：IT8712F、IT8705F、W83627HF注：当具有监控功能的I/O损坏时，会出现开机进⼊系统之前⾃动关机。
2. 集成电源管理功能的I/O芯⽚有：IT8702F、W83627F/TF/EF W83697F、IT8712F IT8671F 注：虽集成了电源管理功能，但不能替代电源管理芯⽚，不能控制CPU供电。
3. 具有开机功能的I/O芯⽚有： W93637HF、W83627HF 、W83977EF、IT8711、IT8702F、IT8712F注：其中W83627HF，IT8712易损坏。
注：技嘉主板上的I/O更换成功率不⾼，若要更换，必须型号，类型完全⼀样，⽅可更换主板常见的I/O芯⽚ITE（联阳）的IT8712F芯⽚，这是⼀颗标准的I/O芯⽚，PS/2键盘⿏标、串⼝设备、并⼝设备、软驱等则是通过IT8712F连接ICH芯⽚的，IT8712F⽀持24MHz和33MHz的设备，同时也⽀持完整的硬件监控功能，芯⽚采⽤128针PQFP封装。
INTEL⼀贯采⽤SMSC的超级I/O芯⽚，它为INTEL原装主板提供周边I/O设备⽀持，并有硬件监控功能。
华邦（Winbond）的W83697HF-AW，集成了软驱控制器、MIDI接⼝、串⾏/并⾏接⼝等，还提供主板风扇接⼝的监控等功能。
I/O芯⽚与热插拨在平时的使⽤中我们常提醒⽤户⼀定不要进⾏外设的热插拔操作。
其实这就是主要针对保护I/O芯⽚⽽提出的。
因为⼀般经常进⾏热插拔操作的外设主要是键盘、Modem、⿏标和打印机等，⽽这些设备⼜都是由I/O芯⽚来控制的。
我们知道，在这些设备的接⼝上都有⼀定的电压值存在，⽐如像15针的打印⼝，除了接地的针脚以外，其它的针脚都会⼀⼀对应着相应I/O芯⽚上的相关引脚，在这当中也包括提供电压的引脚。
芯片设计常用io口和esd器件
芯片设计常用io口和esd器件（原创版）目录1.芯片设计中的 io 口1.1 io 口的定义与作用1.2 io 口的分类1.3 io 口的保护措施2.ESD 器件在芯片设计中的应用2.1 ESD 器件的定义与作用2.2 ESD 器件的分类与性能参数2.3 ESD 器件在芯片设计中的实践应用正文1.芯片设计中的 io 口1.1 io 口的定义与作用在芯片设计中，io 口（输入/输出端口）是指芯片内部电路与外部设备进行数据传输的接口。
io 口分为输入端口和输出端口，分别用于接收外部设备发送的数据和向外部设备发送数据。
io 口在芯片设计中起着至关重要的作用，它们决定了芯片与外部设备之间的数据传输速度、稳定性和兼容性。
1.2 io 口的分类根据 io 口的功能与特性，可以将其分为以下几类：1.数字 io 口：用于传输数字信号，如高/低电平信号。
2.模拟 io 口：用于传输模拟信号，如连续变化的电压或电流信号。
3.并行 io 口：用于同时传输多个位的数据，可以提高数据传输速度。
4.串行 io 口：用于逐位传输数据，可以降低数据传输线的数量，节省芯片面积。
5.高速 io 口：具有较高的数据传输速度，适用于高速数据通信场景。
6.低速 io 口：具有较低的数据传输速度，适用于低速数据通信场景。
1.3 io 口的保护措施为了保护 io 口免受潜在的损坏，需要在芯片设计中采取一定的保护措施。
这些措施包括：1.限流电阻：限制 io 口输入电流，防止过流损坏。
2.钳位二极管：限制 io 口电压，防止过压损坏。
3.上拉电阻：在 io 口输出端添加上拉电阻，使 io 口在无驱动信号时处于高电平状态。
4.下拉电阻：在 io 口输出端添加下拉电阻，使 io 口在无驱动信号时处于低电平状态。
5.保护二极管：限制 io 口电压，防止反向电压损坏。
2.ESD 器件在芯片设计中的应用2.1 ESD 器件的定义与作用ESD（Electrostatic Discharge）器件，即静电放电保护器件，是一种用于防止静电放电对芯片造成损害的元器件。
io口扩展原理
io口扩展原理
IO口扩展原理
IO口是计算机中的一种通用输入输出接口，它可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机、显示器等。
但是，计算机的IO口数量是有限的，如果需要连接更多的外部设备，就需要进行IO口扩展。
IO口扩展的原理是通过芯片来实现的。
常见的IO口扩展芯片有74HC595、74HC164、74HC573等。
这些芯片都是串行输入并行输出的芯片，可以将一个串行输入的信号转换成多个并行输出的信号。
以74HC595芯片为例，它有三个引脚：SER、SRCLK、RCLK。
SER 是串行输入端，SRCLK是移位寄存器时钟，RCLK是并行输出寄存器时钟。
当输入一个高电平信号到SER引脚时，芯片内部的移位寄存器就会将这个信号存储起来。
每当SRCLK引脚接收到一个上升沿时，移位寄存器就会将存储的信号向左移动一位，同时将新的输入信号存储到最右边的位置。
当移位寄存器中存储的位数达到8位时，就可以通过RCLK引脚将这8位信号输出到外部设备。
通过多个74HC595芯片的级联，可以实现更多的IO口扩展。
例如，如果需要扩展16个IO口，就可以使用两个74HC595芯片级联，将第一个芯片的并行输出连接到第二个芯片的串行输入，这样就可以实现16位的并行输出。
除了74HC595芯片，还有其他的IO口扩展芯片可以使用。
不同的
芯片有不同的特点和应用场景，需要根据具体的需求进行选择。
IO口扩展是一种常见的硬件扩展方式，可以帮助计算机连接更多的外部设备。
通过了解IO口扩展的原理和使用方法，可以更好地应用这种技术，提高计算机的功能和性能。
I／O扩展芯片GM8166的原理与应用
I／O扩展芯片GM8166的原理与应用帷誉三很多设计人员在开发单片}几应用系统时常常会遇到1t0口不够用的情况,此时一般采用的解决方案是利用74HC573,74LS164,74LS165,82C55等芯片来实现I/0扩展,但如果待开发的系统需要使用大量的UO口,使用上述器件就将存在PCB面积增大,成本高等缺点.成都国腾微电子有限公司开发的GM8166芯片通过串人并出,并入申出并人并出转换完成IIO口的扩展I/O口为双向口,最高工作频率为】0MHz,可配合MCU完成对多个外围电路的控制和信号采集工作.1/O口最大OC/EN:并行输出,输入允许控制信号,LE:并行输出数据锁存信号;Sel:接入SPI总线控制信号;ModSel:井串/串井转换模式和井口切换模式选择信号SP/Mux:井串和串井转换选择信号或1路输入3路输出和3路输人1路输出模式选择信号M0,Ml:工作方式控制信号,选择工作的I/O端口PData:32位输入/输出数据口Ilt1I¨糕穗,并串转换功能为井口比较紧张的系统通过串口扩展32位并行口井口切换功能可以将1组8位并口扩展成3组8位并口,通过控制信号在3组并口中切换完成输八,输出功能,SPI总线功能使该芯片可以接人SPI总线中作为从设备进行数据收/发,同样完成串并转换的功能.用户在只使用以上三种功能中的一种时.可以将某些不需要的控制引脚接人固定电平,无需占用系统资源. (详细情况查看成都国腾微电子有限公司发布的GM8】66 产品资料】GM8166与MCU接口及编程应用串并转换典型应用单片机扩展UOgl可以通过串行口工作方式O来实现,图2是单片机通过串口扩展b'O口时与GM8166的按I:1框图.此电路利用单片机89C51串口工作方式0来进行单片机的I/0口电路的扩展.GM8166的各个控制引脚由89C51控制,可在GM8166的各工作模式间进行转换.若只需使用一种或几种工作模式,可将不用的控制引脚置入所需电平,无需接八MCU,例如此例中因为只用1片GM8166,所以将CSN固定接地,同时GM8166只工作在串并/并串转换模式下,所以将ModSel引脚固定接地. Sel目『脚固定接高电平.软件示例(以C51为例):,●蕾4?2004.3,下半月I誊哥矗矗t量 #include<reg5lh>/I,O定义}}$$$sbitSP=PI0:串并/并串模式选择信号sbitMl=P1t;工作方式控制信号1sbitMO=P12//工作方式控制信号0sbitOC=P13:,,并行输出/输人允许信号sbitLE=PI4://并行输出数据锁存信号sbitCLK=P31:,数据变量定义}}$,unsignedcharSendBuff_4J={Oxff,0xff,0x67,Oxbc); unsignedcharReceiveBuff【2]={0x00,OxO0}; unsignedchari=O,j---o:/主程序}}$}{}}}$}$,voldmain(void)(SCON=0x00;//设置MCU串行口工作方式为方式0PC0N--0x00;32位串人井出转换/S—P=I;M1=1:M0=I;设定GM8166工作模式为32位的串人并出模式OC=1;∥输出禁止LE=I:,,输出锁存开如r(I_0:l<4:l++)(SBUF=SendBuff【il;发送数据到GM8166while(Tl~0):TI=0;)LE---O:输出数据锁存OC--.O;,,输出允许/16位并人串出转换/S—P=o:M1=1;M0=0设定GM81667-作模式为16位的并入串出模式OCt;并行输入允许CLK--0:CLK=I//并行口数据置人寄存器OC=1;//并行输人禁止for0=O也0¨)(REN=Iwhile(RI一0);ReceiveBuff[jI=SBUF;串行数据输人89C51RI=0:REN--0;))GM8166设计了SPI总线接口,可接人SPI总线作为从设备进行数据传输.使用该功能时Sel和ModSel引脚囡接低电平,其他不用的控制线也可以根据需要接人固定电平.串入井出时工作方式为SPI传输模式中的CPOL--0,CPHA=O时的模式,并人串出时工作方式为SPI 传输模式中的CPOL=I,CPHA=0时的模式,CSN为总线片选信号.因为该芯片并行输人采用同步方式,所以在进行并人串出转换时,CSN置'0'后,必须先将OC/EN信号置'0'时,同时提供一个时钟上升沿,将输八端日数据井行保存到移位寄存器中,然后将Oc,EN信号置'1'.之后主机才能启动传输(此方式和不接人SPI时相同)当用户系统需要的1/O口超过32位时,可用多片GM8166级连实现缎连方法简单,将上一级8166的SDataIq与MCU的串Iq相接,CData口与下一级8166的SData口相接即可.并口切换功能应用GM8166提供并口切换输入,输出功能,利用该项功能,可以实现3路8位IZl的开关切换.以89C51单片机为例,硬件接KI示例目见图3.软件示例(C5l为例):VcSePSP/IqexePl10M1(1srPPocIENP.1LE89C5lG-8166P1.5CLKPData口:O】PO#include<reg51h>,I,O定义十{}$}$}{}{十十}十,sbitMux=PI0;//1路输人3路输出和3路输入I路输出选择信号sbitMI=PII:flGM81~的工作方式控制信号1sbitM0=PI2:GM8166的工作方式控制信号0sbitOC=PI3;//并行输出允许信号sbitLE=P14;并行输出数据锁存信号sbitCLK=Pl^5;,/l耐钟信号,}}}}{}{十+{主程序}}}}}十}}$}$}$}$voidmain(void){1路输八,3路选择输出tMux=0;∥选择l路输入.3路输出模式M1=l:M0=0;//选择1/0115:8]口输出OC=1:,,禁止输出LE=I;,,输出锁存开P0--0xaa;/,TO口输出数据CLK=0:CLK=I;数据置人寄存器LE=O;,,并行输出数据锁存OC=0;并行输出允许开Ml=0:2004.3,下半月?誊昔矗二t暴?65//选择I/O[23:16]口输出//P0口输出数据CLK=I;//数据置入寄存器LE=1;//并行输出数据进入锁存器LE=0;//并行输出数据锁存3路选择输入,1路输出/Mux=1;//选择3路输入,1路输出模式M1=1;M0=1;//选择I/O[31:24]口输入OC=I;//禁止输出LE=1;//输出锁存开CLK=0;CLK=I;//数据置入寄存器LE=0;//并行输出数据锁存OC=0;//并行输出允许开结语GM8166性能稳定,速度高,使用方法灵活,软件编程简单,适合于大多数单片机应用系统使用,可广泛应用于以下领域:通信设备:IC卡话机,雷达控制;安防电路:报警器,消防控制;仪器仪表:电表控制,多路采集;工业控制:印刷机械控制,注塑机控制,机车控制,相机控制;金融机具:POS机,IC卡机具GM8164在LED显示屏,Ic卡话机等I/O密集形应用中.该芯片不足之处在于由于功能多,所以控制线稍显复杂,但使用过程中多数控制线可根据需要接固定电平, 不需要占用MCU资源.其次,32位I/O口只能同为输入口或同为输出口,对于某些应用不太方便.■Il器也能测量100MHz的正弦波.由于方波之中有部分高频波的频率比基本频率高很多倍,因此示波器必须提供远远超过100MHz的输入带宽才可测量100MHz的方波.取样时若带宽不足,便会遗失原来信号的高频部分及振幅.这样,方波便无法以方波的形状显示在示波器的屏幕上.取样率是A/D转换器将模拟信号转为数字信号的速率.取样率越高,高频信号便可更精确地复原.例如,以1GSPS取样率复原的100MHz信号比以500MHz取样率复原的同一信号更接近原来的信号.因此,像ADC081000这类高取样率,高输入带宽及低位错误率(BER)的数字模拟转换器是将高频信号数字化的理想转换器,最适用于系统的设计及测试.测试设备厂商可以利用这款A/D转换器开发成本低廉的高性能测试设备. 直接将射频或中频下变频的数字接收器在工作原理上,数字接收器与超外差接收器非常相似.但多年来A/D转换技术的发展一日千里,令接收器可以更大量采用数字集成电路.当然接收器的数字电路越靠近天线,便越能发挥接收的优势.因此有人认为可将A/D 转换器置于射频系统的输出端,以便直接进行射频取样. 66?2004.3/'F~,q雷号煮品t摹,II,,II,,II,.eepw.corn.en这个设计看似合理,但会产生另一个问题,我们不得不加以考虑.为了能够预先抑制不需要的带外信号,以及满足A/D转换器所要求的频率范围,已接收的信号在输入A/D 转换器之前必须先加以滤波,以及接受自动增益控制.因此很多数字接收器采用折衷的办法,先由输出端的第一及第二中频级将模拟信号转为数字信号,使带外信号还未进入A/D转换器之前先行接受滤波,也确保部分信号在未进入A/D转换器之前先行在模拟级接受自动增益控制,以尽量避免带内信号过驱动A/D转换器,使信号在进行D转换之前可以达到最大的信号增益.此外,我们若采用中频取样及数字接收技术,便无需另外加设中频级如混频器,滤波器及放大器,可以降低成本,而且系统设计工程师若采用可编程数字滤波器取代固定的模拟滤波器,便可充分发挥设计上的灵活性. 由于1.8GHz的ADC081000芯片可提供3dB的带宽,因此最适用于射频或中频的直接取样.这款转换器芯片可大幅减少所需昂贵模拟芯片的数目,有助减低系统的总体成本.此外,即使采用远比尼奎斯特规定还要高的输入频率操作,总谐波失真也可保持在较低的水平,让卫星接收等取样率不足的系统也可正常工作.■。
主板io芯片
主板io芯片主板IO芯片是主板上的重要电路元件之一，主要负责连接主板和外部设备之间的数据传输和通信。
它包含了一系列接口和端口，用于连接各种外设和扩展卡，如USB接口、网口、音频接口、SATA接口等。
主板IO芯片通常集成在南北桥芯片中，也有独立的IO芯片。
它的主要功能包括以下几个方面：1. 数据传输和通信：主板IO芯片负责处理和控制主板与外设之间的数据传输和通信。
它通过各种接口和端口与外设进行连接，并提供高速、稳定的数据传输通道。
2. USB接口：主板IO芯片通常集成多个USB接口，用于连接外部USB设备，如鼠标、键盘、打印机、摄像头等。
它支持USB 3.0和USB 2.0标准，提供高速的数据传输和充电功能。
3. 网卡接口：主板IO芯片集成了网卡接口，用于连接网络。
它支持有线和无线网络连接，提供快速稳定的网络数据传输能力，用于上网、局域网通信等。
4. 音频接口：主板IO芯片通常集成了多个音频接口，包括麦克风接口、耳机接口、喇叭接口等。
它用于连接音频设备，如麦克风、扬声器、耳机等，提供高质量的音频输入输出功能。
5. 显示接口：主板IO芯片提供显示接口，用于连接显示设备，如显示器、投影仪等。
它支持多种显示接口标准，如VGA、DVI、HDMI等，可以同时连接多个显示设备。
6. 存储接口：主板IO芯片集成了多个存储接口，如SATA接口、M.2接口等。
它用于连接硬盘、固态硬盘等存储设备，提供高速的数据传输通道。
7. 扩展插槽：主板IO芯片提供了扩展插槽，用于安装扩展卡，如显卡、声卡、网卡等。
它提供与扩展卡之间的数据传输和通信功能，扩展了主板的功能和性能。
总之，主板IO芯片是主板上的重要组成部分，它负责处理和控制主板与外设之间的数据传输和通信，连接各种外设和扩展卡，提供丰富的接口和端口，为电脑系统的运行和外设的使用提供了便利和支持。
io口扩展芯片
io口扩展芯片IO口扩展芯片是一种电子器件，用于扩展计算机或其他设备的输入/输出接口。
它可以提供额外的IO口，用于连接更多的外部设备，如传感器、执行器、显示器等。
这种芯片可以增加设备的可扩展性和功能性，并更好地满足用户的需求。
IO口扩展芯片通常由多个IO口、控制器和数据总线构成。
它可以通过SPI（串行外设接口）、I2C（串行总线接口）或其他通信协议与主设备进行通信。
通常情况下，扩展IO口芯片有多个GPIO（通用输入/输出端口），可以用于连接不同类型的外部设备。
通过使用IO口扩展芯片，可以实现以下功能：1. 增加输入/输出端口数量：主设备通常只有有限的IO口，而IO口扩展芯片可以提供更多的IO口，用于连接额外的设备，如按钮、开关、LED灯等。
这样，用户可以更方便地控制和监测多个设备。
2. 适配不同设备接口：某些设备可能具有不同的接口标准，如UART、ADC、PWM等。
IO口扩展芯片可以提供这些不同接口的转换功能，使得主设备可以与多种设备进行兼容。
3. 增强设备通信能力：通过连接多个扩展IO口芯片，可以实现设备之间的并行通信，提高设备之间的数据传输速度和效率。
4. 支持中断功能：扩展IO口芯片通常具有中断功能，可以在外部设备发生特定事件时，向主设备发送中断信号。
这样可以极大地降低对主设备的轮询压力，提高系统的响应速度。
5. 灵活配置IO口：通过IO口扩展芯片，用户可以根据具体需求进行IO口的配置和分配。
这样可以更好地适应各种不同的应用场景，提高系统的灵活性和可扩展性。
IO口扩展芯片在许多领域都有广泛应用，如工业控制、物联网、家庭自动化等。
它们为设备提供了更高的可扩展性和灵活性，使得设备能够更好地满足用户需求。
随着技术的不断发展，IO口扩展芯片也在不断演进，提供更多的功能和更高的性能，为各种应用场景带来更多的可能性。
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&
PC3
&
PC0
方式1下，A、B口均为输出的信号定义
典型接口设计
① OBF 为输出缓冲器满信号，低电平有效。 ② ACK为外设响应信号，低电平有效。 ③ INTR为中断请求信号，高电平有效。 ④ INTE为中断允许状态。
方式1下的数据输出时序
典型接口设计
(2) 方式1下A口、B口均为输入 与方式1下两口均为输出类似，为实现选通输入， 则同样要利用C口的信号线。
0=二进制 1=BCD 000 001 *10 *11 100 101 方式0 方式1 方式2 方式3 方式4 方式5
计数器 读/写格式
00 01 10 11 选择计数器0 选择计数器1 选择计数器2 非法选择
工作方式
00 计数器锁存命令 10 只读/写最高有效字节（高八位） 01 只读/写最低有效字节（低八位） 11 先读写最低有效字节然后读写 最高有效字节
方式4 （软件触发选通）
CW=18 WR CLK GATE=1 OUT
LSB=3
3
2
1
0
FF
FE
FD
方式5 （硬件触发选通）
CW=1A WR CLK GATE OUT
LSB=3
3
2
1
0
FF
3
典型接口设计
3. 控制字
在8253的初始化编程中，由CPU向8253的控制字寄存 器写入一个控制字来规定8253的工作方式。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 数制
计数器1：模式2，OUT1每5ms输出一个脉冲 初值(2×106)/(1/0.005)=10000
计数器0：模式2，OUT0每5s输出一个脉冲 初值(1/0.005)/(1/5)=1000
A6 AEN 号 A5 A4 A3 A2
典型接口设计
8255的寻址与操作
典型接口设计
5. 初始化及应用举例
PA 0 PA 1 PA 7 PC6 PC1 8255 D0 D1 D7
系 统 总 线
打 印 机
8255与打印机的连接
…
…
打印机的工作时序
STROBE BUSY
初始化程序如下： MOV DX，0383H MOV AL，10000011B OUT OUT DX，AL DX ，AL MOV AL，00001101B
DX，403H AL，0B6H DX，AL DX，402H AX，533H DX，AL AL，AH DX，AL
；控制寄存器地址 ；计数器2，先低后高字节 ；写命令字 ；计数器2地址 ；计数初值 ；写计数值低位 ；写计数值高位
典型接口设计
4. 8253的连接与应用
D0 ~ D7 系 统 总 线 信 号 IOR IOW A1 A0 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15 IOR IOW A B C ≥1 G 74138 D0 D7 RD WR A1 A0 CLK0 CLK1 CLK2 GATE0 GATE1 GATE2 OUT 0 OUT 1 OUT 2 ~
方式1(A 口) INTEA PA 7~ 0 PC4 PC5 STBA IBFA 方式1(B口) INTEB PB7~ 0 PC2 PC1 STBB IBFB
&
RD PC3 PC6,7 2 INTRA I/O RD
&
PC0 INTRB
方式1下A、B口均为输入时的信号定义
典型接口设计
① STB 为低电平有效的输入选通信号。 ② IBF为高电平有效的输入缓冲器满信号。 ③ INTR为中断请求信号，高电平有效。 ④ INTE为中断允许状态。
典型接口设计
1 . 结构与功能
典型接口设计
典型接口设计
� 三个八位I/O端口（标识为A、B、C）按组进行编程 � A组：端口A + 端口C的高4位 � B组：端口B + 端口C的低4位 � 由CS引脚选中，进行端口编程、读或写 � 内部寄存器 � A、B、C数据寄存器(读/写) � 命令字寄存器 � PA 八位输出锁存 /缓冲器、八位输入锁存器 � PB 八位输出锁存 /缓冲器、八位输入缓冲器 � PC 八位输出锁存 /缓冲器、八位输入缓冲器 可以被分成两组 4位的输入输出端口使用
典型接口设计
8.6.1 可编程并行接口8255
是 Intel 公司生产的 8 位通用可编程并行输入输出 8255 8255是 Intel公司生产的 公司生产的8 接口芯片，获得了广泛的应用。 � 8255A是一种可编程的并行I/O接口芯片 � 三个八位输入/输出端口 � 具有多种工作方式（可编程） � 一种通用芯片
典型接口设计
典型接口设计
� 简单的输入输出操作，可使用无条件数据读写方式实现 与外设的交互 � 可以将联络信号接入C口，实现查询方式
典型接口设计
� 简单的输入输出操作，可使用无条件数据读写方式实现 与外设的交互 � 可以将联络信号接入C口，实现查询方式
8255作为打印机接口，工作于方式 0
典型接口设计
方式1下数据输入时序
典型接口设计
�
方式2：双向选通输入输出 � A口数据双向传送，只能A组实施 � 具有联络（握手）信号的数据传送 � 借用C口的引脚作为联络信号
≥1 PC3 PA 7~ 0 PC7 PC6 PC4 PC5 PC2~ 0 3 8 OBFA ACK A STBA IBFA I/O INTRA
典型接口设计
写入方式控制字
写入计数值低字节
写入计数值高字节
一个计数器的初始化顺序
典型接口设计
例
将计数器2初始化为工作方式3，计数初值为533H ，为二进 制计数方式，设寄存器地址为40H ~ 43H 字 控制 控制字
1 0 1 1 0 1 1 0
B6H
MOV MOV OUT MOV MOV OUT MOV OUT
数据线
9 11 10 Intel 8253 15 14 13 18 16 17
CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE2 OUT2
计数器 0
计数器 1
控制线
计数器 2
电源线
CLK： 输入脉冲线； GATE：门控信号输入线； GATE=0 禁止计数，GATE=1 允许工作； OUT： 输出引脚；当计数到 “0”时，OUT 端输出一信号。
；通道2初始化程序 MOV DX，FF03H MOV AL， 10011011B OUT DX，AL MOV DX，FF02H MOV AL，26H OUT DX，AL
典型接口设计
例：以2MHz输入8253，实现每5秒定时中断
分析：8253最大初值65536，CLK=2MHz可实现最大时间间隔 65536/(2×106)=32.769ms 所以需要两个计数器串联，一个计数器的输出作为另一个计数 器的输入 每5秒产生 一个脉冲 OUT0 GATE0 CLK0 OUT1 GATE1 CLK1 +5V
& &
WR INTE1 INTE2
RD
图7.11 方式2下的信号定义
典型接口设计
3. 控制字
�
8255A具有两类控制字 � 方式选择控制字 � 定义端口的工作方式 � C口复位/置位控制寄存器 � 负责对C口逐位进行复位/置位控制 � 通过D7位区分
典型接口设计
A组控制 B组控制
8255的控制字格式
典型接口设计
8253的寻址与操作
典型接口设计
2.工作方式
�
六种工作方式
� � � � � �
方式0——计数结束中断 方式1——可编程单稳 方式2——频率发生器 方式3——方波发生器 方式4——软件触发选通 方式5——硬件触发选通
典型接口设计 方式0 （计数结束中断）
CW=10 WR CLK GATE=1 OUT 4 3 2 1 0 FF LSB=4
典型接口设计
C口的按位操作控制字格式
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4. 8255的寻址及连接使用
D0 D7 RESET IOR IOW A1 A0 A9 A8 A7 ~ D0 ~ D7 RESET RD WR A1 A0 PA 0 ~ PA 7
系 统 总 线 信
PC0 ~ PC7
&
≥1
G Y0 G2B G2A C B A 8255 CS PB0 ~ PB7
典型接口设计
PRINT：MOV MOV GOON：MOV PWAIT：IN AND JNZ MOV MOV OUT MOV MOV OUT MOV OUT INC LOOP CL，10 SI, OFFSETDATA DX, 0382H AL，DX AL，02H ；等待不忙 PWAIT AL，[SI] DX ，0380H DX ，AL ；送数据 DX，0382H AL ，00H DX ，AL AL ，40H DX ，AL ；送/STROBE脉冲 SI GOON
Y1 0
CS 8253
&
G2B G2A
端口地址 FF00H～FF03H 8253与PC系统总线的连接
&
典型接口设计
例：用8253产生各种定时波形。要求：
（1）通道0输出频率为2KHz的方波； （2）通道1产生宽度为1ms的负脉冲； （3）通道2以硬件方式触发，输出单脉冲时常为26。 已知：8253基地址为310H，3通道所用时钟脉冲频率为1MHz。 分析： 通道0工作于方式3，控制端GATE0接+5V，时间常数 N0=1MHz/2KHz=500； 通道1工作于方式1，由控制端GATE1的正跳变触发，OUT1 的宽度为时常，单次触发，时间常数 N1=1ms/0.001ms=1000； 通道2工作于方式5，由控制端GATE2的正跳变触发，可连续 触发，时间常数N2=26。