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第6章 并行IO口扩展技术.ppt

第6章 并行IO口扩展技术

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2019-06-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第6章 并行IO口扩展技术ppt》,可适用于高等教育领域

主讲:陈燕慧年月日概念:并行接口:是实现并行通信的接口电路并行接口在多根数据线上以字节字为单位与IO设备交换数据。计算机内部数据是并行传送的并行接口电路与串行相比相对简单。并行IO口扩展概述IO接口的作用、单片机扩展IO口的原因在计算机应用系统中需要进行两种数据传送操作:一类是CPU和存储器之间的数据读写操作另一类是CPU与外部设备之间的数据输入输出(IO)操作。由于CPU与外部设备之间的数据传送非常复杂不能与外设进行直接连接故必须在两者之间加一个接口电路。如图所示:图并行接口连接外设的示意图、接口电路的作用)实现速度协调解决高速主机与低速外围设备间的矛盾。)实现数据锁存处理外围设备与CPU之间的不同信息格式)实现三态缓冲使主机与外设协调工作)实行数据转移外设和主机在信号电平一致。IO端口的编址方式常用的IO编址有以下两种:、独立编址方式是把IO端口和存储器分开进行编址在指令系统中分别设立存储器读写指令和IO端口读写指令。优点:IO端口不占用存储器地址空间单独IO指令比较短地址译码方便指令执行速度快。缺点:需要单独的IO指令指令功能简单通常只有读写功能需要专门的IO控制线增加了CPU本身控制逻辑的复杂性。Intel系列和Zilog系列采用此方法。、统一编址是把系统中的IO端口和存储器统一编址即把IO中的端口与存储器的存储单元同等对待。优点:CUP访问存储器的指令都可以访问IO端口不需要专门的IO指令。使IO控制逻辑简单其引脚减少。缺点:IO端口占用了一部分存储器空间访存储器的指令通常比占用的IO指令长故执行时间较长。如MCS系列和MOTOROLA的微机系列等都是采用这种方法。、无条件传送、查询状态传送、中断传送方式、直接存储器存取(DMA)方式单片机与IO设备的数据传送方式A可编程并行接口芯片扩展IO接口常用的可编程接口芯片如表所示:、A的结构图A的内部结构图)数据总线缓冲器是双向三态的位驱动器用于和单片机的数据总线连接以实现单片机与A芯片的数据传送。)并行IO端口有三个端口:①A口:具有一个位数据输出锁存缓冲器和一个位数据输入锁存器可编程为位输入输出或双向寄存器。②B口:具有一个位数据输出锁存缓冲器和一个位数据输入缓冲器(不锁存)可编程为位输入输出或输出寄存器但不能双向输入输出。③C口:具有一个位数据输出锁存缓冲器和一个位数据输入缓冲器(不锁存)在方式控制下可分为两个位口使用。除了作输入、输出口使用外还可作A口、B口选通方式操作时的状态控制信号。)读写控制逻辑用于控制所有数据、控制字或状态字的传送接收单片机的地址线和控制信号来控制各个口的工作状态。)工作方式控制电路A三个端口可分为A、B组。A组:包括A口位和C口高位B组:包括B口位和C口低位。、A引脚说明、PB~PB:B口的输入输出数据线双向。由软件确定输入或输出、PC~PC:C口数据信号线双向。、AA:端口控制信号A共有四个端口分别是A口、B口、C口和控制寄存器供用户编程。AA的不同编码可分别选择上述三个口和一个控制寄存器。地址编码如表所示:、A工作方式和控制寄存器)当AA=时选中控制寄存器CPU通过IO指令可输出一个控制字到控制寄存器。)当最高位为时这个控制命令字用于选择端口的工作方式)当最高位为时这个控制字用于对端口C的任一位置位复位。表A基本操作)工作方式控制字功能:确定A的工作方式及数据的传送方向。各位的控制功能如图所示:说明:最高位是标志位作方式字控制字使用时其值固定“”。)C口位操作控制字可按字节输入输出也可按位进行操作。其中最高位必须固定“”各位功能如图所示:)工作方式方式:基本的输入输出方式。适合A口、B口和C口方式:选通输入输出方式。适合A口和B口方式:双向数据传送方式(即可接收又可发送数据)只适合A口。、A初始化编程初始化的内容:向控制字寄存器写入工作方式控制字和C口置位复位控制字。例如:对A各口作如下设置:A口方式输入B口方式输出C口高位部分为输出地位部分为输入。控制寄存器的地址为FFFH。写出初始化程序。分析:根据各口的设置要求其工作方式控制字为:即H初始化程序如下:MOVDPTR#FFFHMOVA#HMOVXDPTRA)地址确定:根地址线由图知A=当AA=选中A口则地址为FFCH。同理可得B、C和控制寄存器的地址分别为:FFDH、、FFEH、FFFH。初始化程序举例:例:在单片机上扩展一片A芯片设端口A为方式输入端口B方式输出端口C高位输入端口C第位输出。要求从A口读入的数据从B口输出。试设计扩展接口电路并给出初始化程序。MOVA,#HMOVDPTR,#FFFHMOVXDPTR,AMOVDPTR,#FFCHMOVXA,DPTRINCDPTRMOVXDPTR可编程RAMIO芯片扩展IO口、内部结构图内部结构图图外部引脚由内部结构图知由三部分组成:⑴存储单元为B的静态RAM⑵三个可编程并行IO端口:两个位端口A和B一个位端口C⑶个位定时器计数器。、外部引脚封装形式:DIP使用单一+V电源。)RESET:复位输入信号高电平有效。复位后A、B、C端口变为输入方式。)AD~AD:三态地址数据线。AD~AD上的地址由ALE的下降沿锁存到的内部的地址锁存器。用ALE信号来区分AD~AD上出现的是地址信息还是数据信息。AD~AD上的地址为IO口地址对IO进行读写CPU输出到AD~AD上的数据写入内部RAM单元或IO口。)PA~PA:端口A的通用IO口线)PB~PB:端口B的通用IO口线)PC~PB:端口C的通用IO口线)TIN:定时器时钟信号输入端)TOUT:定时器输出根据工作方式可输出方波或脉冲信号。、的RAM和IO端口寻址表端口地址分布表、的命令状态寄存器)命令寄存器:用来存放工作方式控制字而工作方式控制字对命令寄存器只能写不能读。各功能如图所示:图工作方式控制字各位功能设置命令寄存器共有位:DD:定时器工作方式控制位D:B口中断控制位D:A口中断控制位DD:工作方式控制位D:B口输入输出控制位D:A口输入输出控制位。)状态寄存器用来存放状态字共位最高位未定义。各功能如图所示:)INTRA、INTRB:端口有无中断请求。INTR=有中断请求否则无)ABF、BBF:端口的缓冲器满空标志。BF=表示装满可由外设或单片机取走BF=表示为空可接收外设或单片机发送数据。)INTEA、INTEB:端口中断允许禁止标志。为允许否则禁止、定时器计数器及输出波形)定时器的定时器是一个位减法计数器对TIN端输入的脉冲进行减法计数。在到达最后一个计数值时输出一个矩形波或脉冲。外部有两个定时器引脚端TIMERIN(输入)和TIMEROUT(输出)最高计数频率为MHz位定时器由高位和低位两个字节组成。)定时方式及输出波形①计数长度为H~FFFH之间的任意值②计数器的启动或停止由命令寄存器的最高两位(D、D)控制③任何时候都可以置定时器的长度和工作方式但必须将启动命令自写入命令寄存器后才能按新的工作方式。④计数器由两个位寄存器组成以其中的低位组成计数器剩余的两个高位D、D用于规定定时器的输出方式。计数器寄存器的格式为:其中D、D定义如下:DD单个方波连续方波单脉冲连续脉冲)的计数①定时器在计数的过程中计数器的值不直接表示外部输入的脉冲。②计数的终值是初值是~FFFH之间③若作为外部事件计数由计数器的状态求输入脉冲的方法如下:A停止计数器计数B分别读出计数器的两个字节C取低位的计数值D若计数的长度偶数输出的方波是对成的E若为奇数则脉冲宽度比脉冲间隔宽一个计数脉冲。、与单片机的接口电路由图可知单片机与可直接连接且不需要任何外加逻辑可直接为系统增加个字节的RAM、根IO线以及个位的定时器。根据图的连接方式知以下的地址分别为:RAM字节地址:EH~EFFH命令状态口、PA口、PB口、PC口、定时器低位、定时器高位地址分别为:FH、FH、FH、FH、FH、FH、应用举例要求对计数脉冲进行千分频即计数后电平状态变化并重新置数以产生连续方波假设PA为输入方式PB为输出方式PC为输入方式禁止中断。设命令字寄存器的口地址为FDH。解:确定计数初值和命令字分析:要求输出连续方波故计数器的最高两位DD=。计数器的其他位装入计数初值。由于计数器工作于减法状态所以计数器的初值应为或EH。故计数的高位为H低位为EH。根据题目要求的命令字为CH。程序初始化如下:MOVDPTR#FDH命令状态寄存器MOVA#CH命令字MOVXDPTRA装入命令字MOVA#EH计数器低位的计数值MOVDPTR#FDH计数器低位地址MOVXDPTRA写入计数器低位INCDPTR计数器高位地址MOVA#H计数器高位的计数值MOVXDPTRA写入计数器的高位

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