4.1微型計算機接口的基本概念

輸入/輸出設(shè)備即I/O設(shè)備統(tǒng)稱為外部設(shè)備（外設(shè)），它是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。主機將數(shù)據(jù)送到外設(shè)，稱為輸出外設(shè)將數(shù)據(jù)送到主機，稱為輸入簡稱I/O操作

接口——“橋梁”，系統(tǒng)與外部設(shè)備之間，主機與外設(shè)進行數(shù)據(jù)傳輸，必須經(jīng)過接口，協(xié)助完成數(shù)據(jù)傳送和傳送控制任務(wù)的電路。4.1.1I/O接口傳遞的信息I/O接口傳遞的信息包括數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息。1.數(shù)據(jù)信息2.狀態(tài)信息3.控制信息I/O接口傳遞的最基本信息包括數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量。CPU通過I/O接口與外設(shè)之間傳遞的反映外設(shè)工作狀態(tài)的信息。CPU向外設(shè)發(fā)出的控制信號或CPU寫給可編程接口控制字等。4.1.2I/O接口的端口

I/O接口傳遞信息的通道，稱為“端口”，

I/O接口的基本單元，端口有自己的地址（稱為端口地址），CPU用地址對每個端口進行讀寫操作。1.端口的定義端口有寬度，一般以字節(jié)為單位，也可以用兩個地址相鄰的8位端口構(gòu)成1個16位寬度的端口，其中較低的1個地址可作為16位端口的共同地址在16位I/O指令中使用。2.端口的分類（1）數(shù)據(jù)端口（2）狀態(tài)端口（3）控制端口

執(zhí)行輸入指令時，無論對數(shù)據(jù)端口還是狀態(tài)端口，讀入的內(nèi)容都送到數(shù)據(jù)總線DB上，進而到達(dá)CPU；執(zhí)行輸出指令時，無論是對數(shù)據(jù)端口還是控制端口，寫出的內(nèi)容也都經(jīng)過數(shù)據(jù)總線DB輸出。所以對I/O指令而言，三類端口僅地址不同而已，其內(nèi)容全都可以看成是“數(shù)據(jù)”在數(shù)據(jù)總線上傳輸。CPU與I/O設(shè)備傳送數(shù)據(jù)信息的中轉(zhuǎn)站。CPU讀取I/O設(shè)備的工作狀態(tài)的通道。CPU向I/O設(shè)備的發(fā)送控制命令的通道。4.1.3I/O接口的主要功能1.數(shù)據(jù)緩沖、隔離、和鎖存2.對信號的形式和數(shù)據(jù)的格式進行變換3.對I/O端口進行尋址4.1.4I/O接口編址1.統(tǒng)一編址方式2.獨立編址方式I/O端口和存儲單元統(tǒng)一編址，又稱為I/O的存儲器映像編址。I/O端口和存儲單元各自編址，即使地址編號相同也無妨。4.1.5I/O接口控制方式1.程序控制方式用程序控制CPU與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送，可分為無條件傳送方式和有條件傳送方式。（1）無條件傳送方式（同步傳送方式）

在傳送數(shù)據(jù)時總是假定外部設(shè)備已準(zhǔn)備就緒，因而不必查詢外部設(shè)備的狀態(tài)而直接進行數(shù)據(jù)傳送。（2）有條件傳送方式（異步傳送方式）為了保證數(shù)據(jù)可靠傳送，CPU通過執(zhí)查詢行程序不斷讀取并測試外部設(shè)備狀態(tài)，如果輸入設(shè)備處于已準(zhǔn)備好發(fā)送狀態(tài)或輸出設(shè)備為空閑狀態(tài)時，則CPU才執(zhí)行傳送數(shù)據(jù)指令。由于條件傳送方式是CPU在不斷查詢外部設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)后才進行數(shù)據(jù)傳送，所以又稱為“查詢傳送方式”。條件傳送方式的接口電路應(yīng)包括：數(shù)據(jù)端口和狀態(tài)端口。查詢傳送方式輸入接口電路查詢傳送方式輸出接口電路2.中斷控制方式查詢傳送方式中，CPU需要不斷的查詢外設(shè)狀態(tài)，當(dāng)外設(shè)沒有準(zhǔn)備好時，CPU需要等待，而多數(shù)外設(shè)（如鍵盤、打印機等）的工作速度比CPU要慢的多，CPU等待將浪費掉大量的時間。由此為提高CPU利用率，可采用中斷控制方式，中斷控制數(shù)據(jù)傳送方式一般用于低速外部設(shè)備與CPU之間的信息交換。3.DMA控制方式DMA控制方式是一種塊傳送數(shù)據(jù)的方式。當(dāng)某一外部設(shè)備需要輸入/輸出一批數(shù)據(jù)時，向DMA控制器發(fā)出請求，DMA控制器接收到這一請求后，向CPU發(fā)出總線請求；若CPU響應(yīng)DMA的請求把系統(tǒng)總線使用權(quán)賦給DMA控制器，數(shù)據(jù)傳送不再通過CPU，而直接在DMA控制器操縱下進行。當(dāng)這批數(shù)據(jù)傳送完畢后，DMA控制器向CPU發(fā)出“結(jié)束請求”，CPU響應(yīng)這一請求，收回總線使用權(quán)。因此，采用DMA控制方式，CPU只需在數(shù)據(jù)傳送結(jié)束時收回中斷控制權(quán)，不僅減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，同時提高了數(shù)據(jù)的傳送速度。4.1.6I/O接口的驅(qū)動程序?qū)τ贗/O接口的驅(qū)動程序而言，CPU執(zhí)行I/O指令僅僅作用于端口而已。由于I/O接口的引入，微機I/O驅(qū)動程序從面向設(shè)備變成了面向端口，I/O端口與I/O設(shè)備之間，往往靠電路信號再進一步完成傳送。I/O接口的驅(qū)動程序?qū)嵸|(zhì)上是CPU通過狀態(tài)端口讀取外設(shè)狀態(tài)信息（可缺省），分析狀態(tài)信息后滿足條件通過控制端口發(fā)出設(shè)定的控制信息（命令字等），最后利用數(shù)據(jù)端口實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳送，所以I/O技術(shù)是軟件、硬件緊密結(jié)合的技術(shù)。4.2I/O接口結(jié)構(gòu)及芯片分類4.2.1I/O接口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)寄存器，輸入時保存外設(shè)發(fā)往CPU的數(shù)據(jù)（輸入寄存器）；在輸出時保存CPU發(fā)往外設(shè)的數(shù)據(jù)（輸出寄存器）。狀態(tài)和控制寄存器，分別用來保存狀態(tài)和命令；通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線，CPU可以從狀態(tài)口中讀取當(dāng)前的接口狀態(tài)，也可向控制口寫入命令。4.2.2I/O接口的外部特性I/O接口的外部特性由其對外的引出信號體現(xiàn)。接口信號分為面向主機或CPU一側(cè)的信號和面向外設(shè)一側(cè)的信號。對面向CPU一側(cè)的信號，有數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。面向外設(shè)一側(cè)功能定義、時序及有效電平等差異較大。4.2.3I/O接口芯片分類1.通用接口芯片2.面向微機系統(tǒng)的專用接口芯片3.面向外設(shè)的的專用接口芯片支持通用的輸入/輸出及控制接口芯片；它適用于大部分外部設(shè)備，在某些專用的接口電路中也會用到它們。例如并行接口芯片8255，串行接口芯片8251等。與CPU配套使用，以增強其整體性能。例如用來擴展系統(tǒng)中斷功能的中斷控制器8259A，用來支持DMA數(shù)據(jù)高速傳送的DMA控制器8237，用來為系統(tǒng)提供定時和計數(shù)功能的定時/計數(shù)器8253等。針對某種外設(shè)而設(shè)計，僅用于某些特定的外設(shè)接口，例如鍵盤/顯示器接口芯片8279可支持簡易鍵盤和數(shù)碼顯示器。4.2.4I/O接口芯片編程控制可編程的意思是指接口芯片的功能和工作方式可以通過程序來進行設(shè)定（控制字或命令字）。可編程接口芯片往往具有多種功能和工作方式，可以通過程序來選定其中的一種，有的芯片還可選定引腳信號的形式，為設(shè)定芯片的工作方式而編寫的程序段一般被稱為初始化程序段。由于可編程芯片具有多種工作方式和內(nèi)部資源，可以通過程序加以設(shè)置和選用，并且還可以在系統(tǒng)運行過程中隨時加以改變，不僅簡化了接口的設(shè)計，并且為靈活運用接口開辟了很大的空間。4.3可編程并行接口芯片8255A4.3.18255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能4.3.1.18255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.與外部設(shè)備設(shè)接口PA口(雙向8位)PB口(雙向8位)PC口(雙向8位),可單獨使用,也可以拆成兩個4位使用。PC口(高4位)PC口(低4位)A組B組與外設(shè)連接2.內(nèi)部控制邏輯電路設(shè)有專門的控制寄存器，可根據(jù)CPU送來的命令控制8255的工作方式或?qū)C口的指定位進行置位/復(fù)位操作。3.與CPU接口數(shù)據(jù)線D0～D7PA、PB和PC3個I/O口與CPU進行數(shù)據(jù)傳輸通道；地址線A0A1對PA、PB、PC口及控制寄存器進行區(qū)分選擇；

控制線所以為片選、復(fù)位、讀、寫信號。1.面向CPU的引腳功能4.3.1.2引腳功能（1）D0~D7。8位三態(tài)數(shù)據(jù)線，雙向，連接系統(tǒng)數(shù)據(jù)線。（2）RESET。復(fù)位信號，輸入，高電平有效。RESET有效時，清除8255A中所有控制寄存器，并將各端口置成輸入

方式。（3）CS片選信號，輸入，低電平有效。CS有效，表示8255A被選中。（4）RD/WR讀寫控制信號，輸入，低電平有效。若RD有效，表示CPU讀8255A,即8255A向CPU傳送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。若WR有效，表示CPU寫8255A,即8255A將控制字或數(shù)據(jù)寫入8255A。（5）A1A0。端口選擇信號，輸入。8255A內(nèi)部包含PA端口、PB端口、

PC端口和控制端口（控制字寄存器）4個端口。2.面向外部設(shè)備的引腳及功能（1）PA0～PA7。PA數(shù)據(jù)口，雙向，用來連接外部設(shè)備。（2）PB0～PB7。PB數(shù)據(jù)口，雙向，用來連接外部設(shè)備。

（3）PC0～PC7。

PC數(shù)據(jù)口，雙向，用來連接外部設(shè)備數(shù)據(jù)口或其

控制及狀態(tài)信號。4.3.28255A控制字8255A有兩類控制字：一類用于定義各I/O口的工作方式，稱為方式選擇控制字；另一類專門用于對PC口的某一位進行置位或/復(fù)位操作，稱為PC口置位/復(fù)位控制字。兩類控制字共用一個端口地址，都必須寫入控制口。1.工作方式選擇控制字用來設(shè)定各I/O口的工作方式及數(shù)據(jù)的傳送方向，通過定義工作方式控制字可將3個I/O口分別定義為不同的工作方式。2.PC口置位/復(fù)位控制字PC口可以對PC口的某一根I/O線實施單獨輸出控制，即位控制方式。PC口的位控功能可用于設(shè)置諸如電機啟停、繼電器開關(guān)、指示燈亮滅等外設(shè)的狀態(tài)，還可用于設(shè)置PA口和PB口工作于方式1時的中斷允許位。3.兩個控制字的差別工作方式控制字特征是最高位為1，放在程序的開始部分；PC口的置位/復(fù)位控制字特征是最高位為0，可放在初始化程序以后的任何地方。4.3.38255A工作方式

8255A有3種工作方式，用戶可通過設(shè)置方式控制字來設(shè)置。1.方式0：基本輸入/出方式PA口、PB口及PC口均可以工作在方式0，CPU可從指定端口輸入信息，也可向指定端口輸出信息，適用于無條件數(shù)據(jù)傳送或查詢方式數(shù)據(jù)傳送。2.方式1:選通輸入/出方式PA、PB口可工作在方式1，可單獨連接外設(shè)，通過控制字可將它們分別設(shè)置為輸入口或輸出口，方式1需要PC口提供聯(lián)絡(luò)信號與外設(shè)連接；PC口的高5位為PA口提供聯(lián)絡(luò)信號線，低3位為PB口提聯(lián)絡(luò)信號線。（1）方式1輸入。3）INTR。中斷請求信號，輸出，高電平有效。在A組和B組控制電路中分別設(shè)置一個內(nèi)部中斷觸發(fā)器INTEA和INTEB。1）STB。選通信號，輸入，低電平有效。STB有效時，將外部輸入的數(shù)據(jù)鎖存到所選端口的輸入鎖存器中。2）IBF。輸入緩沖存儲器滿信號，輸出，高電平有效。IBF有效時，表示由輸入設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)已占用該端口的輸入鎖存器，它實際上是對STB信號的回答信號。8255A工作方式1的輸入時序（2）方式1輸出。3）INTR。中斷請求信號，輸出，高電平有效。在A組和B組控制電路中分別設(shè)置一個內(nèi)部中斷觸發(fā)器INTEA和INTEB。1）OBF。輸出緩沖存儲器滿信號，輸出，低電平有效。OBF有效時，表示CPU已將數(shù)據(jù)寫入該端口正等待輸出。2）ACK。外部應(yīng)答信號，輸入，低電平有效。ACK有效，表示外部設(shè)備已收到8255A輸出的8位數(shù)據(jù)，它實際上是對OBF信號的回答信號。8255A工作方式1的輸出時序3.方式2:雙向選通輸入/出方式

只有PA口可工作于方式2。當(dāng)PA口設(shè)定為方式2時，它的控制信號由PC口提供，并可向CPU發(fā)出中斷請求信號；同時，允許PB口工作于方式0或方式1完成輸入/輸出功能。4.3.48255A的狀態(tài)字

若8255A的工作方式設(shè)定為方式1或方式2時，讀PC口便可讀得相應(yīng)的狀態(tài)字，以便了解8255A的工作狀態(tài)，并供CPU查詢。方式1的狀態(tài)字格式方式2的狀態(tài)字格式4.4定時/計數(shù)技術(shù)及其控制芯片8253A4.3.1定時/計數(shù)技術(shù)1.定時/計數(shù)概念定時：學(xué)校的課間定時打鈴、交通紅綠燈、動態(tài)存儲器的定時刷新、系統(tǒng)的日歷時鐘、定時采樣計數(shù)：生產(chǎn)線產(chǎn)品計數(shù)、出租車計費、點鈔機、電機編碼采樣、智能手環(huán)、心率計、電子投票2.計數(shù)功能的實現(xiàn)方法

計數(shù)功能的實現(xiàn)方法比較單一，大多是利用外部設(shè)備產(chǎn)生計數(shù)器的計數(shù)脈沖完成計數(shù)功能。3.定時功能的實現(xiàn)方法（1）軟件定時

延遲子程序,包含一定的指令,設(shè)計者要求對這些指令的執(zhí)行時間進行嚴(yán)密的計算或者精確的測試,以便確立延遲時間是否符合要求,時間長時用循環(huán)程序。

優(yōu)點：不需添加硬件設(shè)備，只需編制有關(guān)延時程序缺點：增加CPU的開銷，浪費CPU資源。單穩(wěn)態(tài)延時電路或計數(shù)電路來實現(xiàn)延時或定時器件容易老化，導(dǎo)致定時不準(zhǔn)（RC決定脈沖寬度）

優(yōu)點：與CPU并行工作，不占用CPU資源。

缺點：定時時長不靈活，器件老化等（2）不可編程硬件定時（3）.可編程硬件定時

可編程硬件定時器在定時時長可利用CPU對其進行初始化，一旦設(shè)置完畢，啟動定時后，與CPU并行工作，定時結(jié)束時可通過產(chǎn)生溢出信號等方式提供結(jié)束標(biāo)志，供CPU查詢或向CPU提出中斷請求以完成具體的任務(wù)。4.微機系統(tǒng)中的定時器/計數(shù)器

微機系統(tǒng)中的定時器/計數(shù)器都是可編程的，計數(shù)功能和定時功能本質(zhì)上都是由數(shù)字計數(shù)器來完成的，兩者區(qū)別僅在于計數(shù)脈沖特征不同。

定時器的計數(shù)脈沖一般由系統(tǒng)時鐘分頻提供，其脈沖周期是標(biāo)準(zhǔn)時間長度。

計數(shù)器的計數(shù)脈沖則沒有標(biāo)準(zhǔn)時長限制，大多來自外部設(shè)備產(chǎn)生的隨機脈沖信號。4.4.2定時/計數(shù)控制芯片8253A8253A功能特點如下：（1）具有3個獨立的16位減1計數(shù)器通道；（2）每個計數(shù)器通道都可以單獨進行二進制或十進制計數(shù)；（3）每個計數(shù)器的計數(shù)速率可達(dá)2MHz；（4）每個計數(shù)通道都可有程序選擇6種工作方式；（5）所有輸入\出電平都與TTL兼容。4.4.2.18253A內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.與外部設(shè)備的接口8253A內(nèi)部包含三個功能完全相同的通道，每個通道內(nèi)部設(shè)有一個16位計數(shù)器，可進行二進制或十進制（BCD碼）計數(shù)。與計數(shù)器相對應(yīng)，每個通道內(nèi)設(shè)有一個16位計數(shù)值鎖存器，必要時可用來鎖存計數(shù)值。

計數(shù)過程中，計數(shù)器受門控信號GATE的控制。計數(shù)器的輸入與輸出以及門控信號之間的關(guān)系，取決于工作方式。2.與CPU的接口（1）數(shù)據(jù)總線緩沖器

8位三態(tài)緩沖器,CPU通過數(shù)據(jù)總線緩沖器向8253寫入數(shù)據(jù)和命令或從數(shù)據(jù)總線緩沖器向8253讀取數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息。a.向8253寫入確定工作方式的命令b.向8253計數(shù)器寄存器裝入計數(shù)值c.讀出8253的計數(shù)值（2）

讀寫控制電路8253內(nèi)部操作的控制部分,接收來自系統(tǒng)總線的信息,產(chǎn)生控制整個芯片的控制信號。4.4.2.2引腳功能1.面向CPU的引腳及功能（1）D7~D0。8位三態(tài)數(shù)據(jù)線，雙向，用來與系統(tǒng)數(shù)據(jù)線連接。（2）CS

。片選信號，低電平有效。

（3）A1A0—端口選擇信號，由CPU輸入，選擇3個通道和控制端口。

（4）RD/WR。讀寫控制信號，輸入，低電平有效。RD—CPU讀取A1A0所選定通道內(nèi)計數(shù)器的當(dāng)前值WR—CPU向8253控制字寄存器或向計數(shù)器置計數(shù)初值。2.面向外部設(shè)備的引腳及功能（1）CLKi（i=0，1，2）。計數(shù)脈沖輸入端，輸入。計數(shù)脈沖上升沿檢測門控信號GATEi，計數(shù)脈沖下降沿實現(xiàn)計數(shù)器減1計數(shù)，8253A計數(shù)脈沖最高頻率不能超過2MHz。（2）GATEi（i=0，1，2）。門控信號，輸入。8253A計數(shù)過程需要檢測門控信號，門控信號可以使能和禁止計數(shù)。門控信號可以是高電平也可以是上升沿。（3）OUTi（i=0，1，2）。計數(shù)結(jié)束的輸出信號，輸出。8253A計數(shù)結(jié)束時OUTi輸出一個結(jié)束信號表示本次計數(shù)過程結(jié)束，結(jié)束輸出信號形式由其對應(yīng)工作方式確定。4.4.38253A控制字及工作方式4.5.48253A初始化編程及鎖存命令1.8253A的初始化編程（2）設(shè)置計數(shù)器初值，即設(shè)置計數(shù)的初始值，其初始值可以是8位，也可以是16位，若是16位則需要用兩次輸出指令完成計數(shù)初值設(shè)定，順序是先送低字節(jié)，后送高字節(jié)。計數(shù)器的初值必須在開始計數(shù)之前，由CPU用輸出指令預(yù)置。

（1）設(shè)置控制字，由CPU向8253A的控制寄存器輸出一個控制字，用來選擇計數(shù)器、設(shè)定工作方式和計數(shù)格式；

8253初始化后進入工作狀態(tài),鎖存命令是配合CPU讀計數(shù)器當(dāng)前值而設(shè)置的，在讀計數(shù)值時，必須先用鎖存命令，將當(dāng)前計數(shù)值在輸出鎖存器中鎖定，方可由CPU讀取，否則計數(shù)器的數(shù)值有可能正在改變過程中，可能讀取一個不確定的結(jié)果。鎖存命令一旦寫入8253，減法計數(shù)器計到某一個值，該值被鎖定，輸出鎖存器跟隨減法計數(shù)器，所以鎖存器鎖定的值就是計數(shù)器在同一時刻的值。2.8253的鎖存命令

注意：當(dāng)CPU將鎖定值用輸入指令在讀走時，鎖存器自動失鎖，又跟隨減法計數(shù)器工作，在鎖存和讀出計數(shù)值的過程中，不影響計數(shù)進行。4.4.58253A的工作方式6種方式，遵從3個基本原則：

①控制字寫入8253A后，控制邏輯復(fù)位，OUTi進入初始狀態(tài)；

②裝入計數(shù)初值后，要經(jīng)過一個時鐘周期，計數(shù)器才開始工作，時鐘下降沿使計數(shù)器減1計數(shù)；

③CLK上升沿，采樣門控信號。1.工作方式0—計數(shù)結(jié)束中斷2.工作方式1—可編程單脈沖發(fā)生器3.工作方式2—速率發(fā)生器4.工作方式3—方波發(fā)生器5.工作方式4—軟件觸發(fā)方式6.工作方式5—硬件觸發(fā)方式4.5.1串行通信基礎(chǔ)知識1.串行通信基本概念所謂串行通信，就是使數(shù)據(jù)一位一位依次進行傳輸進行通信。在傳輸過程中，每一位數(shù)據(jù)占用1個固定的時間長度。只用幾根數(shù)據(jù)線就可以在系統(tǒng)之間進行信息交換。與并行通信相比，串行通信可實現(xiàn)較遠(yuǎn)距離從幾十米到幾千米的通信，節(jié)省傳輸介質(zhì)。全球互聯(lián)網(wǎng)就是串行通信方式最典型的應(yīng)用。2.傳輸方式分類4.5串行通信及其接口芯片8251A（1）按通信的方向和時間分類，可分為單工、半雙工和全雙工。

串行通信在信息格式的約定上可分為兩種方式異步串行通信同步串行通信1）.異步串行通信方式

異步串行通信規(guī)定了字符數(shù)據(jù)的傳輸格式，即每個數(shù)據(jù)以相同的幀格式傳送。（2）.按數(shù)據(jù)格式分類

起始位：通信線上沒有數(shù)據(jù)傳送時處于邏輯“1”狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送1個字符數(shù)據(jù)時，首先發(fā)出1個邏輯“0”信號，此信號就是起始位。起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，當(dāng)接收設(shè)備檢測到起始信號后，就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位。因此，起始位所起的作用就是表示通信過程開始，從而實現(xiàn)通信雙方的同步。

數(shù)據(jù)位：當(dāng)接收設(shè)備收到起始位后，緊接著就是數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位數(shù)可以選擇5、6、7或8位。在字符數(shù)據(jù)傳送過程中，數(shù)據(jù)位從最低位開始傳送。

奇偶校驗位：數(shù)據(jù)位發(fā)送完之后，發(fā)送奇偶校驗位。奇偶校驗用于差錯檢測，通常分為奇校驗和偶校驗兩種方式，通信雙方在通信時須約定一致的奇偶校驗方式。該位可以發(fā)送也可以不發(fā)送。

停止位：奇偶位或數(shù)據(jù)位（當(dāng)無奇偶校驗時）之后發(fā)送的是停止位。停止位可以是1位、1.5位或2位。停止位是1個字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。

空閑位：在發(fā)送間隙，即空閑時，通信線路總是處于邏輯高電平（“1”）狀態(tài)，每個字符數(shù)據(jù)的傳送均以邏輯低電平（“0”

）開始。2）.同步串行通信方式特點:利用同步字（SYN）獲得雙方的同步信息，數(shù)據(jù)之間無間隔符（數(shù)據(jù)流）所以傳輸速率較高，同步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式：

傳送數(shù)據(jù)作為被除數(shù)，發(fā)送器本身產(chǎn)生一固定除數(shù)，前者除以后者得到余數(shù)即為該“冗余”字符。當(dāng)數(shù)據(jù)和冗余字符一起被傳送到接收器時，接收器產(chǎn)生和發(fā)送器相同的除數(shù)，和數(shù)據(jù)位相除，得到余數(shù)進行比較。（99%）3串行通信的時鐘和波特率（1）.發(fā)送時鐘和接收時鐘發(fā)送方要靠發(fā)送脈沖（移位脈沖）將數(shù)據(jù)移出，經(jīng)TXD引腳→對方

接收方要靠接收脈沖（移位脈沖）將數(shù)據(jù)接入，經(jīng)RXD引腳→串口

在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送器用發(fā)送時鐘的下降沿將移位寄存器的數(shù)據(jù)串行移位輸出，并且對準(zhǔn)數(shù)據(jù)位的前沿；在接收數(shù)據(jù)時，接收器用接收時鐘的上升沿將數(shù)據(jù)位移入移位寄存器，對準(zhǔn)數(shù)據(jù)位的中間位置，以保障可靠的接收數(shù)據(jù)。（2）.檢測時鐘

接收方需對發(fā)送方發(fā)來的數(shù)據(jù)位進行檢測，以決定是”0“還是”1“。

通常檢測脈沖是移位脈沖的16和64倍（常選16）。

檢測脈沖的上升沿采樣RxD線，在一個字符的結(jié)束或若干個空閑位之后，每當(dāng)連續(xù)采樣到RxD線上8個低電平（起始位之半）后，便確認(rèn)對方發(fā)送的是起始位，認(rèn)為下一位送來的應(yīng)是數(shù)據(jù)位，此后，便每隔16個檢測脈沖連續(xù)采樣RxD線三次，按三中取二的原則確定采到的數(shù)據(jù)位是0還是1，并把采樣到的數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)，由移位脈沖將數(shù)據(jù)移入接收移位寄存器。（3）.波特率（bps）波特率就是傳送數(shù)據(jù)位的速率（用位/秒）表示。例數(shù)據(jù)傳送速率為120字符/秒，每幀包括10個數(shù)據(jù)位，則波特率為120×10=1200位/秒=1200bps

常用的異步通信的波特率的值為：9600、19200、115200。4.5.28251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能（1）可用于異步串行通信，也可用于同步串行通信。（2）在異步通信時，8251A可設(shè)定1位、1.5位或2位停止位。數(shù)據(jù)位可以在5~8位之間選擇，時鐘頻率可設(shè)定為通信波特率的1倍、16倍或64倍，通信波特率為0-9600bps。（3）在同步通信時，8251A可設(shè)定為內(nèi)同步和外同步工作方式，同步字符的個數(shù)有單同步字符和雙同步字符之分，由用戶根據(jù)情況選定。數(shù)據(jù)位可以在5~8位之間選擇，通信波特率為0~56000bps。（4）8251A有奇偶校驗、幀校驗和溢出校驗等3種字符數(shù)據(jù)的校驗方式，校驗位的插入、檢出和出錯標(biāo)志的建立均可由芯片自動完成。（5）8251A能提供和MODEM直接相連接的聯(lián)絡(luò)線，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)均可存放在各自的緩沖器內(nèi)，以便實現(xiàn)全雙工通信。4.5.2.18251A內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.與外部設(shè)備的接口8251A與外部設(shè)備的接口由兩部分組成，連接外部串行設(shè)備。一部分是發(fā)送數(shù)據(jù)，包含發(fā)送緩沖器和發(fā)送控制電路，將內(nèi)部并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)在發(fā)送脈沖控制下向外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；另一部分是接收數(shù)據(jù)部分，包含接收緩沖器和接收控制電路，將接收脈沖控制下接收到的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并傳送至內(nèi)部總線。2.調(diào)制/解調(diào)控制電路

當(dāng)進行遠(yuǎn)程通信時，需要使用調(diào)制/解調(diào)器。8251A的調(diào)制/解調(diào)電路提供1組通用的控制信號，使8251A可以直接與調(diào)制解調(diào)器相連，完成遠(yuǎn)程通信。3.與CPU接口（1）數(shù)據(jù)總線緩沖器。（2）讀/寫控制邏輯電路。4.5.2.2引腳功能1.面向CPU的引腳及功能（1）D7~D0。8位三態(tài)數(shù)據(jù)線，雙向，用來與系統(tǒng)數(shù)據(jù)線連接。（2）RESET。復(fù)位信號，輸入，高電平有效。RESET有效時，清除8251A中所有寄存器內(nèi)容。（3）CS

。片選信號，低電平有效。CS有效，表示8251被選中。

（4）RD/WR。讀寫控制信號，輸入，低電平有效。RD—CPU讀取8251A的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。WR—CPU向8251A寫入控制字和數(shù)據(jù)。

（5）C/D。命令數(shù)據(jù)選擇線，輸入。與CPU地址總線中的A0相連，若使C/D=0，則選中8251A的數(shù)據(jù)口；若使C/D=1,則選中8251A的命令和狀態(tài)口。（6）CLK。時鐘輸入線，輸入。用于產(chǎn)生8251A內(nèi)部時序。在同步通信時，CLK至少為發(fā)送或接收時鐘的30倍；在異步通信時，CLK至少為發(fā)送或接收時鐘的4.5倍。2.面向外部設(shè)備的引腳及功能（1）接收和接收控制線1）RXD。接收數(shù)據(jù)線，輸入。3）RXRDY。接收準(zhǔn)備好信號，輸出。2）RXC。接收時鐘輸入線，輸入。4）SYNDET。同步檢測線，輸入/輸出。（2）接收和接收控制線1）TXD。發(fā)送數(shù)據(jù)線，輸出。3）TXRDY。接收準(zhǔn)備好信號，輸出。2）TXC。發(fā)送時鐘輸入線，輸入。4）TXE。發(fā)送空信號，輸出。（3）MODEM控制線1）DTR。數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好信號，輸出，低電平有效。3）RTS。請求發(fā)送線，輸出，低電平有效。2）DSR。數(shù)據(jù)通信裝置準(zhǔn)備好信號，輸入，低電平有效。4）CTS。同步檢測允許發(fā)送輸入線，輸入，低電平有效。4.5.38251A控制字及工作方式8251A控制字是其初始化和編程的基礎(chǔ)，共有方式控制字、命令控制字和狀態(tài)字3個。1.方式控制字

8251A的方式控制字用于確定8251A的工作方式、校驗方式、波特率和數(shù)據(jù)位數(shù)等。2.命令控制字8251A的命令控制字用于接收/發(fā)送控制字、中斷控制、復(fù)位和出錯復(fù)位等操作，由CPU通過程序在命令方式下送出。8251A的狀態(tài)字能夠反映8251的出錯狀態(tài)和有關(guān)控制引腳的電平狀態(tài)，CPU通過對控制/命令口讀出操作可以獲取狀態(tài)字。3.狀態(tài)字4.5.48251A的初始化8251A使用前均需初始化。8251A初始化由復(fù)位狀態(tài)開始，CPU先輸入方式控制字，以決定8251A的通信方式、數(shù)據(jù)位數(shù)和校驗方式等。若為同步通信，則緊接著輸入1個或兩個同步字符；若為異步通信，則在輸入方式控制字后可直接輸入命令控制字。命令控制字送入后，8251A便可發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。4.6D/A、A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)及接口芯片4.6.1模擬信號的輸入/輸出通道1.模擬信號輸入通道2.模擬信號輸出通道（1）傳感器。（2）信號處理環(huán)節(jié)。（3）多路轉(zhuǎn)換開關(guān)。（4）采樣保持器。（5）A/D轉(zhuǎn)換器。4.6.2D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號1.D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理n位D/A轉(zhuǎn)換器則2.D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率。

描述D/A轉(zhuǎn)換器對微小輸入量變化的敏感程度，通常用數(shù)字量的位數(shù)來表示，如8位、10位等。

基準(zhǔn)電壓為10V的8位D/A轉(zhuǎn)換器分辨率為10×2-8=39mV（2）穩(wěn)定時間。（3）輸出電平。（4）轉(zhuǎn)換精度。（5）相對精度。（6）線性誤差。（7）溫度系數(shù)。1.引腳功能（1）DI7~DI0。D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量輸入信號。（2）CS。片選輸入信號，低電平有效。（3）WR1。D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)寫入信號，低電平有效。4.6.3D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832（4）ILE。輸入寄存器的允許信號，高電平有效。（5）CS、WR1。輸入寄存器的選通信號，低電平有效，配合ILE=1產(chǎn)生IE1=1，選通8位輸入寄存器。（6）XFER、WR2。DAC寄存器的選通信號，低電平有效，產(chǎn)生IE2=1，裝入數(shù)據(jù)并啟動換換。（7）VCC。芯片電源，其值可在+5~+15V之間，典型值為+15V。（8）Vref。基準(zhǔn)電源，DAC的最大輸出電壓，即數(shù)字量全1對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電壓值。（9）AGND。模擬信號地。（10）DGND。數(shù)字信號地。

（11）Rfb。內(nèi)部反饋電阻引腳，用來外接D/A轉(zhuǎn)換器輸出增益調(diào)整電位器。（12）IOUT1。D/A轉(zhuǎn)換器輸出電流1。（13）IOUT2。D/A轉(zhuǎn)換器輸出電流2。2.主要技術(shù)性能（1）電流穩(wěn)定時間：1μS。（2）分辨率：8位。（3）線性誤差：0.2%FSR，即該芯片的線性誤差為滿量程的0.2%。（4）非線性誤差：0.4%FSR。（5）三種輸入方式：雙緩沖、單緩沖和直接輸入三種方式。（6）數(shù)字量輸入與TTL兼容。（7）增益溫度系數(shù)：0.002%FSR/℃。（8）低功耗：20mW。（9）單電源：+5V~+15V。（10）參考電壓：－10V~+10V。3.工作方式單緩沖方式DAC0832工作方式包括直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式3種工作方式。雙緩沖方式4.6.3A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號1.A/D轉(zhuǎn)換過程A/D轉(zhuǎn)換器主要有逐位比較（逐次逼近）型、積分型以及計數(shù)型、并行比較型、電壓-頻率型（即V/F型）等。（1）采樣。香農(nóng)-奈奎斯特采樣定理表明，采樣頻率一般應(yīng)高于或至少等于輸入信號最高頻率的2倍，才能完全恢復(fù)和表征被采樣信號。（2）量化。量化是把采樣值取整為最小單位的整數(shù)倍，這個最小單位稱為量化單位?。它等于輸入信號的最大范圍與數(shù)字量的最大范圍的比值，對應(yīng)于數(shù)字量1。（3）編碼。量化得到的數(shù)值通常用二進制表示，對有正負(fù)極性（雙極性）的模擬量一般采用偏移碼表示，數(shù)值為負(fù)時符號位為0，數(shù)值為正時符號位為1。3.A/D轉(zhuǎn)換器（1）逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器。（2）雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。3.A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率。反映A/D轉(zhuǎn)換器對輸入微小模擬信號變化響應(yīng)的能力，通常用數(shù)字量輸出最低位（LSB）所對應(yīng)的模擬輸入的電平值表示。3.A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（2）精度。精度有絕對精度和相對精度兩種表示方法。1）絕對精度。對應(yīng)于1個給定的數(shù)字量的實際模擬量輸入與理論模擬

量輸入之差。通常以數(shù)字量的最小有效位（LSB）的分?jǐn)?shù)值表示絕

對精度，如±1LSB、±LSB/2、±LSB/4等。2）相對精度。絕對誤差與滿量程之比，一般用百分比來表示。

例如

，滿量程為5V的8位A/D轉(zhuǎn)換器芯片，若其絕對精度為

±LSB/2，則其最小有效位的量化單位△=19.53mV，其絕對精度

為△/2=9.77mV，其相對精度為9.77mV/5V=0.195%。3.A/