典型接口芯片原理和應用

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1、1第5章典型接口芯片原理和應用5.1簡單I/O接口電路及其應用5.2可編程外圍接口芯片8255A及其應用5.3可編程計數器/定時器8253及其應用5.4串口通信和可編程接口芯片8251A及其應用25.1簡單I/O接口電路及其應用I/O接口的功能采用I/O接口的必要性計算機和外設之間的信息交換帶來一些問題：速度不匹配信號電平不匹配信號格式不匹配時序不匹配因此I/O設備不能直接與CPU的系統總線相連，必須在CPU與外設之間設置專門的接口電路來解決這些問題。3接口的功能：設置數據緩沖器以解決兩者速度差異所帶來的不協調問題設置信號電平轉換電路設置信息轉換邏輯以滿足對各自格式的要求設置時序控制電路來

2、同步CPU和外設的工作提供地址譯碼電路，使CPU在同一時刻只能選中某一個I/O端口。I/O接口電路是外設和計算機之間傳送信息的交換部件，也稱為界面，它使兩者之間能很好地協調工作，每一個外設都要通過接口電路才能和主機相連。CPU接口外設4隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，出現了許多通用的可編程接口芯片，可用它們來方便地構成接口電路。后面幾章將介紹常見的可編程I/O接口芯片的原理、編程方法及與CPU的連接方法?？删幊讨袛嗫刂破?259A可編程計數器/定時器8253可編程外圍接口芯片8255A串行通信和可編程接口芯片8251AA/D和D/A轉換芯片。本章介紹最常用的簡單I/O接口芯片,主要有緩沖器(

3、Buffer)和鎖存器(Latch)。可編程輸入輸出接口芯片5二、簡單的輸入輸出接口芯片緩沖器74LS244和74LS245連接在總線上的緩沖器都具有三態(tài)輸出能力。在CPU或I/O接口電路需要輸入輸出數據時，在它的使能控制端EN（或G）作用一個低電平脈沖，使它的內部的各緩沖單元接通，即處在輸出0或1的透明狀態(tài)。數據被送上總線。當使能脈沖撤除后，它處于高阻態(tài)。這時，各緩沖單元像一個斷開的開關，等于將它所連接的電路從總線脫開。74LS244和74LS245就是最常用的數據緩沖器。除緩沖作用外，它們還能提高總線的驅動能力。6（1）74LS244—單向數據緩沖器8個三態(tài)緩沖單元，分成兩組，分別由門

4、控信號1G和2G控制。1G和2G為低電平時，數據傳送；高電平時，輸出高阻態(tài)。單向緩沖器，只能從A端到Y端。7（2）74LS245—雙向數據緩沖器8個雙向、三態(tài)緩沖器。門控信號輸入端G。方向控制端DIR，高電平時，數據從A端傳向B端；低電平時，從B端傳向A端。82.鎖存器74LS373鎖存器具有暫存數據的能力，能將數據鎖住，在輸出控制信號的作用下將數據傳送出去。74LS373是一種常用的8D鎖存器，它可以直接掛在總線上，并具有三態(tài)總線驅動能力。兩個控制輸入端：輸入使能端G和允許輸出端OE。OE為低時：G為高時，D端數據到O端；G為低時，O端將是前面鎖存的數據，不受D端的變化影響。OE為高時：

5、輸出將呈高阻態(tài)。OEGDO低高高高低高低低低低X鎖存高XX高阻態(tài)真值表9三、I/O端口及其尋址方式I/O端口CPU與外設通信時，傳送的信息主要包括數據信息、狀態(tài)信息和控制信息。這些信息分別進入不同的寄存器，通常將這些寄存器和它們的控制邏輯統稱為I/O端口（Port），CPU可對端口中的信息直接進行讀寫。數據信息狀態(tài)信息控制信息I/O接口外設數據端口數據端口狀態(tài)端口控制端口10數據端口（DataPort）用來存放CPU與外設之間交換的數據，長度一般為1-2個字節(jié)，主要起緩沖作用。狀態(tài)端口（StatusPort）用來指示外設的當前狀態(tài)。每種狀態(tài)用1位表示，由CPU讀取。幾種最常用的狀態(tài)位有：準

6、備就緒位（Ready）針對CPU輸入端口：1：數據寄存器已準備好數據，等待CPU讀取，取走后，位清0。針對CPU輸出端口：1：輸出數據寄存器已空，可以接收下一個數據；新數據到達后，位清0。忙碌位（Busy）表明外設是否能接收數據。1：外設忙，暫時不允許CPU送信的數據過來。0：外設已空閑，允許CPU發(fā)送下一個數據。錯誤位（Error）1：指示在數據傳送過程中出現錯誤。CPU進行相應的處理，如重新傳送或中止操作等。11命令端口（CommandPort）也稱為控制端口（ControlPort），用來存放CPU向接口發(fā)出的各種命令和控制字，以便控制接口和設備的動作。常見的命令信息有啟動位、停止位

7、、允許中斷位等。接口芯片不同，控制字的格式和內容是各不相同的，常見的控制字有方式控制字、操作命令字等。在微型計算機系統中，CPU通過接口和外設交換數據時，只有輸入（IN）和輸出（OUT）兩種指令，所以只能把狀態(tài)信息和命令信息當作數據來傳送，并且將狀態(tài)信息作為輸入數據，控制信息作為輸出數據，于是三種信息都可以通過數據總線來傳送了。這三種信息被送入三種不同端口的寄存器，因而能實施不同的功能。122.I/O端口的尋址方法存儲器