6.5 并行通信（课件）-《计算机原理》(电工版第五版) 同步精品课堂

计算机原理 -第29课时- 电工版第五版 并行通信 教学目标 理解并行通信的概念、特点及适用场合 掌握简单并行输入与输出接口的电路组成和操作方法 熟悉 8255A 并行通信接口的内部结构、特点和端口寻址方式 教学重难点 并行通信与串行通信的区别及并行通信的特点 理解并行接口中异步握手信号的作用 掌握 8255A 每种工作方式的具体工作过程和控制信号的时序关系 让我们一起开启单片机的学习之旅。 导入新课 在计算机与外部设备的信息交换中，我们已经了解了串行通信。那么，有没有一种更快的数据传输方式呢？这就是并行通信。 并行通信。它有着怎样的特点和应用呢？ 让我们一起开启并行通信的学习之旅。 新知讲授 并行通信就是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，并行通信的信息传输速度快，信息率高。 并行通信概述 并行接口适合速度和响应时间要求高的场合，如实时控制、快速采样等，也用于一些低速应用，连接时需异步到同步的联络过程。 新知讲授 并行通信与串行通信比较 新知讲授 通常，一个可编程并行接口电路应包括下列组成部分： (1) 两个或两个以上具有缓冲能力的数据寄存器。 (2) 可供CPU访问的控制及状态寄存器。 (3) 片选和内部控制逻辑电路。 (4) 与外设进行数据交换的控制与联络信号线。 (5) 与CPU用中断方式传送数据的相关中断控制电路。 并行通信接口 8255A 新知讲授 并行输入接口电路由 3 态门组成的数据传送通路和地址译码器组成的控制电路构成。 简单并行输入与输出接口 - 并行输入 执行 IN 指令周期产生 IOR 信号，设备信息量通过 3 态门到数据总线并装入 AL 寄存器，可用指令 MOV DX,port 和 IN AL,DX 取数，也可用 DEBUG 程序验证。 新知讲授 并行输出时控制量需保持，线路原理图中 D 型触发器由 IOW 信号后沿打入数据。 简单并行输入与输出接口 - 并行输出 可用指令 MOV AL,DATA、MOV DX,port 和 OUT DX,AL 驱动，也可用 DEBUG 动态调试，若与发光二极管相接可检查结果。 新知讲授 并行通信接口 8255A -概述 新知讲授 端口A：8位，数据输入输出锁存； 端口B：8位，数据输入缓冲、输出锁存； 端口C：8位，数据输入缓冲、输出锁存；端口C也可分成2个4位端口，也可作为端口A和端口B的输入输出控制线和状态信号线，与端口A、端口B配合使用； A组控制和B组控制：接受CPU对控制端口的控制字，设置8255A中三个端口的工作方式； 读写控制逻辑电路：接受CPU发送的读写信号，其中A0、A1寻址8255A内部寄存器，共有三个数据端口，一个控制端口； 数据总线缓冲器：双向三态8bit数据缓冲器，与CPU的数据总线相连，同时与8255A的内部数据总线相连，接受从CPU发出的控制字, 输入输出数据, 向CPU传输8255A的状态字； 并行接口芯片Intel 8255A 新知讲授 CPU 接口部分有数据总线缓冲器和读 / 写控制逻辑。 数据总线缓冲器是 8 位双向 3 态缓冲器，3 态控制由读 / 写控制逻辑控制， 读 / 写控制逻辑与 CPU 的 6 根控制线相连，控制内部操作。 并行通信接口 8255A - CPU 接口部分 新知讲授 内部逻辑部分有 A 组和 B 组控制电路。每组从读 / 写控制逻辑接受命令，从内部数据总线接收控制字并发出命令到相应端口，还可根据 CPU 命令字对端口 C 按位 “置位” 或 “复位”。控制内部操作。 并行通信接口 8255A - 内部逻辑部分 新知讲授 外设接口部分有 3 个端口 A、B 和 C，经 24 根输入 / 输出端口线和外部设备相连。根控制线相连，控制内部操作。 并行通信接口 8255A - 外设接口部分 新知讲授 8255A 有 3 个输入 / 输出端口和 1 个控制字寄存器，共 4 个端口，由地址总线最低两位 A0 和 A1 选择。不同的 A0、A1、RD、WR 及 CS 组合实现不同功能，如读端口 A、B、C 数据，写端口 A、B、C 数据及控制字寄存器等。连，控制内部操作。 并行通信接口 8255A - 端口寻址 新知讲授 方式0：基本输入输出方式 Inter 8255A的工作方式 控制方式：程序方式，是一种简单的输入 / 输出方式； 作无条件传输接口电路：由CPU用简单的I/O指令对三个端口进行读/写； 作查询式接口电路：可用任一（或多）位端口充当查询信号（但通常都是选用C口承 担），由CPU用简单的I/O指令对三个端口进行读/写； 新知讲授 方式1：选通输入输出方式 Inter 8255A的工作方式 控制方式：查询方式 / 中断方式； A口 / B口工作在方式1时，C口各位做联络应答信号线，有固定的定义与时序（自动进行，不可改变）； 在输入输出操作中，产生固定格式的状态字，供CPU查询或向CPU申请中断。CPU从端口C中读取状态字； 单向传送，初始化后只能向一个方向上传送，反方向传送必须再次初始化； 方式1时的状态字（通过C口查询）： 新知讲授 方式1：输入过程 Inter 8255A的工作方式 方式1：输出过程 新知讲授 方式2：双向应答式输入输出方式 Inter 8255A的工作方式 控制方式：查询方式 / 中断方式； A口工作在方式2时，C口高5位做联络应答信号线（实质是方式1的组合），有固定的定义与时序（自动进行，不可改变）； 在输入输出操作中，产生固定格式的状态字，供CPU查询或向CPU申请中断。CPU从端口C中读取状态字； 方式2时的状态字（通过C口查询）： 新知讲授 Inter 8255A的初始化 8255A 的控制字分为方式选择控制字和C端口置位/复位控制字。 方式选择控制字设定 3 个端口工作方式，将端口分为 A 组和 B 组； 端口 C 置 1 / 置 0 控制字使端口 C 任何一位置 1 或置 0，控制字最高位 D7 为标志位。 新知讲授 端口工作方式控制字 Inter 8255A的初始化——方式选择控制字 方式选择控制字格式规定了 A 组和 B 组的工作方式、端口输入输出方向。 例如要求端口 A 方式 0 输出、端口 B 方式 0 输入、端口 C 高 4 位方式 0 输出、端口 C 低 4 位方式 0 输入。 方式选择控制字为 10000011B (83H)，可通过指令 MOV AL,83H 和 OUT 0D6H,AL 写入控制口。 新知讲授 C端口置位/复位控制字 Inter 8255A的初始化——C端口置位/复位控制字 端口 C 置 1 / 置 0 控制字用于对端口 C 按位单独置 1 / 置 0，控制字写入控制口，Do 位决定置 1 或置 0 操作，D3、D2、D1 位决定对端口 C 哪一位操作。 例如要对端口 C 的 PC6 位置 0， 控制字为 00001100B (0CH)，通过指令 MOV AL,0CH 和 OUT 0D6H,AL 实现。 随堂检测1 可编程序同步和异步接口片的接收部分在异步方式下的主要功能是什么？ 答案：能把接收到的数据去掉起始位和停止位，检查有无奇偶错，然后经过移位寄存器变为并行格式后，送至接收缓冲寄存器，以便 CPU 用输入指令取走。 解析：这是接口片接收部分在异步方式下的基本工作流程和功能描述。 8251A 在同步传送时，字符位数范围是多少？ 答案：5 - 8 位 / 字符。 解析：这是 8251A 同步传送的基本特性之一，明确规定了字符位数范围。 练一练 随堂检测2 8251A 的 TxRDY 信号在什么条件下有效？ 答案：仅在 CTS 有效并且 TxEN（允许发送）为高时，TxRDY 才有效。 解析：这是 8251A 发送器就绪信号有效的必要条件，是其工作原理的重要内容。 8251A 的读 / 写控制逻辑电路中，当 CS = 0，C/D = 1，RD = 0，WR = 1 时，实现的功能是什么？ 答案：CPU 从 8251A 读状态。 解析：根据 8251A 读 / 写操作真值表，这种输入组合对应的功能就是读状态。₀ 练一练 随堂检测3 并行接口适合的场合不包括（ ） A. 速度要求高 B. 主机响应时间要求快 C. 传送信息距离远 D. 实时控制 【答案】C 【解析】并行接口传送距离较近，串行接口经济且传送信息距离较远。并行接口适合速度要求高、主机响应时间要求快的场合，如实时控制等。所以答案选 C。 练一练 随堂检测4 8088 CPU 数据总线为 8 位，它每次可以（ ） A. 只能并行发送和接收 8 位数据 B. 只能分两次发送和接收 16 位数据 C. 既可以并行发送和接收 8 位数据，也可以分两次发送和接收 16 位数据 D. 既不能并行发送和接收 8 位数据，也不能分两次发送和接收 16 位数据 【答案】C 【解析】8088 CPU 数据总线为 8 位，每次可通过 8 位数据线并行发送和接收 8 位数据，也可以分两次发送和接收 16 位数据。所以答案选 C。 练一练 师生互动 1 在 8251A 实现双机通信的应用中，若要提高通信的可靠性和效率，我们可以从哪些方面对硬件连接和程序设计进行优化？ 课题小结 1. 并行通信概述 并行通信 2. 简单的并行输入与输出接口 并行输入接口 并行输出接口 并行通信特点与适用场景 并行接口连接与数据传输 8255A 概述 8255A 工作方式 8255A 控制字 3. 并行通信接口 8255A 谢谢观看 THANKS $