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串行通信和接口技術 1. 并行通信和串行通信各有什么優(yōu)缺點？ 2. 在輸入過程和輸出過程中，并行接口分別起什么作用？ 3. 8255A的3個端口在使用時有什么差別？ 4. 當數(shù)據從8255A的端口C往數(shù)據總線上讀出時，8255A的幾個控制信號CS、A1、A0、RD、WR分別是什么？ 5. 8255A的方式選擇控制字和置1/置0控制字都是寫入控制端口的，那么，它們是由什么來區(qū)分的？ 6. 8255A有哪幾種工作方式？對這些工作方式有什么規(guī)定？ 7. 對8255A設置工作方式，8255A的控制口地址為00C6H。要求端口A工作在方式1，輸入；端口B工作在方式0，輸出；端口C的高4位配合端口A工作；低4位為輸入。 8. 設8255A的4個端口地址為00C0H，00C2H，00C4H，00C6H，要求用置0/置1方式對PC6置1，對PC4置0。 9. 8255A在方式0時，如進行讀操作，CPU和8255A分別要發(fā)什么信號？對這引起信號有什么要求？據此畫出8255A方式0的輸入時序。 10. 8255A在方式0時，如進行寫操作，CPU和8255A分別要發(fā)什么信號？畫出這些信號之間的時序關系。 11. 8255A的方式0一般使用在什么場合？在方式0時，如要使用應答信號進行聯(lián)絡，應該怎么辦？ 12. 8255A的方式1有什么特點？參考教材中的說明，用控制字設定8255A的A口工作于方式1，并作為輸入口；B口工作于方式1，半作為輸入口，用文字說明各個控制信號和時序關系。假定8255A的端口地址為00C0H，00C2H，00C4H，00C6H。 13. 8255A的方式2用在什么場合？說明端口A工作于方式2時各信號之間的時序關系。 　 14. 在并行接口中為什么要對輸入/輸出(特別是輸出)數(shù)據進行鎖存？在什么情況下可以不鎖存？ 15. 并行接口電路中為什么要寄存外設的狀態(tài)？你能舉出兩個例子說明寄存狀態(tài)的必要性嗎？ 16. 根據PC總線的特點，給一個并行接口設計一個譯碼器，并行口占用的I/O端口地址為4F0～4F3H。 17. 請用8255設計一個無條件傳送的輸出接口，要求它的輸出控制八個LED(發(fā)光二極管)，使按照輸出數(shù)據點亮各LED。(注：發(fā)光二極管的陽極接+V，陰極接地，則亮；若兩級同電位，則不亮) 18. 74LS244也可以用簡單的并行接口電路，請查手冊找出該芯片的引腳結構，然后完成上題提出的任務。請問，與8212相比接口有何區(qū)別？ 19. 8255A的方式0和方式1在功能上有什么區(qū)別？在什么情況下使用方式1？ 20. 試說明方式1輸出時的工作過程。 21. 假定8255A的地址為1F0～1F3H，A口用作方式1輸入，請對它作初始化的編程。 22. 利用8255A檢測外部八個開關量的情況，根據開關量輸出兩個獨立的控制信號，請設計基本的邏輯電路，并對8255A進行初始化編程。 23. 試用8255A設計一個并行接口，實現(xiàn)主機與打印機的連接，打印機讀入數(shù)據時需要有一個DS信號選通，接收了一個信號給出一個ACK回答。設并行口地址為1C0～1C3H?！? 24. 請說明串行傳輸?shù)闹饕攸c，并說明串行傳輸與并行傳輸各適合在什么場合下使用。 6.1 并行通信和串行通信各有什么優(yōu)缺點？ 答：并行通信的優(yōu)點是信息實際傳輸速度快，信息率高。缺點是需多條通信線。串行通信的優(yōu)點是只用1至2條通信線，但信息傳輸速度較慢。 6.2 在輸入過程和輸出過程中，并行接口分別起什么作用？ 答：簡單說，并行接口只起著橋梁和聯(lián)絡的作用。具體如下： ① 輸入過程：外設將數(shù)據送給接口，并使狀態(tài)線“輸出準備好”成為高電平。接口把數(shù)據接收到數(shù)據輸入緩沖寄存器的同時，使“數(shù)據輸入回答”線變?yōu)楦唠娖?，作為對外設的響應。外設接到此信號，便撤消數(shù)據和“數(shù)據輸入準備好”信號。數(shù)據到達接口后，接口便在狀態(tài)寄存器中設置“輸入準備好”狀態(tài)位，并發(fā)中斷請求，CPU可用查詢方式或中斷方式來設法讀取接口中的數(shù)據。CPU讀取數(shù)據后，接口會自動清除狀態(tài)寄存器中的“輸入準備好”位，并使數(shù)據總線處于高組狀態(tài)。此后又可以開始下一個輸入過程。 ② 輸出過程：當外設從接口取走一個數(shù)據后，接口就會將狀態(tài)寄存器中的“輸出準備好”狀態(tài)位置1，并發(fā)中斷請求，以表示CPU當前可以通過查詢方式或中斷方式往接口中輸出數(shù)據。當CPU輸出的數(shù)據到達接口的輸出緩沖器中后，接口會自動清除“輸出準備好”狀態(tài)位，并將數(shù)據送往外設，同時，接口往外設發(fā)送一個“驅動信號”來啟動外設接收數(shù)據。外設被啟動后，開始接收數(shù)據，并往接口發(fā)一個“數(shù)據輸出回答”信號。接口收到此信號，便將狀態(tài)寄存器中的“輸出準備好”狀態(tài)位重新置1，以便CPU輸出下一個數(shù)據。 6.3 8255A的三個端口在使用時有什么差別？ 答：端口A和端口B常常作為獨立的輸入端口或者輸出端口，端口C則配合端口A和端口B工作。 6.4 當數(shù)據從8255A的端口C往數(shù)據總線上讀出時，8255A的幾個控制信號、A1、A0、、分別是什么電平？ 答：=0、A1=1、A0=0、=0、=1?！?”為低電平，“1”為高電平。 6.5 8255A的方式選擇控制字和置1/置0控制字都是寫入控制端口的，那么，它們是由什么來區(qū)分的？ 答：由最高位D7位來區(qū)分。D7=1時為方式選擇控制字，D7=0時為端口C置1/置0控制字。 6.6 8255A有哪幾種工作方式？對這些工作方式有什么規(guī)定？ 答：1.8255A有三種工作方式：方式0、方式1、方式2。 2.端口A可以工作于方式0、方式1、方式2；端口B可以工作于方式0、方式1；端口C只能工作于方式0或者配合端口A和端口B工作。 6.7 對8255A設置工作方式，8255A的控制口地址為00C6H。要求端口A工作在方式1，輸入；端口B工作在方式0，輸出；端口C的高4位配合端口A工作；低4位為輸入。 答： MOV DX，00C6H MOV AL，0B1H ;取方式選擇控制字為B1H(10110001B)或B9H OUT DX，AL 6.8 設8255A的4個端口地址為00C0H，00C2H，00C4H，00C6H，要求用置1/置0方式對PC6置1，對PC4置0。 答： MOV DX，00C6H MOV AL，0DH ;對PC6置1的控制字為0DH OUT DX，AL MOV AL，08H ;對PC4置0的控制字為08H OUT DX，AL 6.9 8255A在方式0時，如進行讀操作，CPU和8255A分別要發(fā)什么信號？對這些信號有什么要求？據此畫出8255A方式0的輸入時序。 答：1.CPU要發(fā)、、A2、A1四個信號，8255A要發(fā)數(shù)據信號D7~D0。 2.對信號的要求如下： ① CPU在發(fā)出讀信號前，先發(fā)出地址信號。且在整個讀出期間，地址信號保持有效。 ② 輸入數(shù)據必須保持到讀信號結束后才消失。 ③ 要求讀脈沖的寬度至少為300ns。 3.8255A方式0的輸入時序見書256頁圖6.24所示。 6.10 8255A在方式0時，如進行寫操作，CPU和8255A分別要發(fā)什么信號？畫出這些信號之間的時序關系。 答：1.CPU要發(fā)、、A2、A1控制和地址信號及D7~D0數(shù)據信號，8255A輸出數(shù)據到外設。 2.8255A方式0的輸出時序見書257頁圖6.25所示。 6.11 8255A的方式0一般使用在什么場合？在方式0時，如要使用應答信號進行聯(lián)絡，應該怎么辦？ 答：1.方式0一般使用在同步傳送和查詢式傳送中。 2.將端口A和端口B作為數(shù)據端口，把端口C的4個數(shù)位規(guī)定為輸出口，用來輸出一些控制信號，而把端口C的另外4位規(guī)定為輸入口，用來讀入外設的狀態(tài)。 6.12 8255A的方式1有什么特點？參考教材中的說明，用控制字設定8255A的A口工作于方式1，并作為輸入口；B口工作于方式1，并作為輸出口，用文字說明各個控制信號和時序關系。假定8255A的端口地址為00C0H，00C2H，00C4H，00C6H 答：1.方式1有如下特點： ① 端口A和端口B可分別作為兩個數(shù)據口工作于方式1，并且任何一個端口可作為輸入或輸出口。 ② 若只有一個端口工作于方式1，則端口C有三位被規(guī)定配合其工作，其余共13位可工作于方式0。 ③ 若兩個端口都工作于方式1，則端口C有6位被規(guī)定配合其工作，端口C所剩2位仍可作為輸入或輸出。 2.控制字為10110100B=B4H。 MOV DX，00C6H MOV AL，0B4H ;取方式選擇控制字為B4H(10110100B) OUT DX，AL 3.方式1輸入口A口的各個控制信號和時序關系如下： ① 當外設來的輸入數(shù)據出現(xiàn)之后，接著就到，其寬度至少要求為500ns。 ② 過tSTB時間后，IBFA有效，它可供CPU查詢，為CPU工作于查詢方式提供了條件。 ③ 結束后，過tSIT時間，便會發(fā)出INTRA，為CPU工作于中斷方式輸入數(shù)據提供了條件。 ④ 當CPU發(fā)出的有效后，過tRIT時間，INTRA被清除。在結束之后，數(shù)據已經讀到CPU的寄存器中，經過tRIB時間，IBFA變低，從而可開始下一個數(shù)據輸入過程。 4.方式1輸出口B口的各個控制信號和時序關系如下： ① 方式1的輸出端口一般用于中斷方式與CPU相聯(lián)系。CPU響應中斷后，便往8255A輸出數(shù)據，并發(fā)出。的上升沿一方面清除中斷請求信號INTRB，表示CPU響應了中斷；另一方面，使有效，通知外設接收數(shù)據。 ② 在CPU發(fā)出后的tWB時間后，數(shù)據就出現(xiàn)在端口的輸出緩沖器中。當外設接收數(shù)據后，發(fā)一個信號。一方面使無效，表示數(shù)據已經取走，當前輸出緩沖區(qū)為空；另一方面，又使INTRB有效，申請中斷，從而可以開始一個新的輸出過程。 6.13 8255A的方式2用在什么場合？說明端口A工作于方式2時各信號之間的時序關系。 答：1.方式2應用于分時工作的雙向外設(輸入輸出設備)的連接。 2.端口A工作于方式2時各信號之間的時序關系如下： ① 對于方式2的輸出過程：CPU響應中斷，并往8255A輸出一個數(shù)據，并使有效。一方面清除INTRA信號，另一方面使有效。外設收到后，發(fā)出信號，使8255A的輸出鎖存器打開，從而數(shù)據便出現(xiàn)在8255A與外設之間的數(shù)據連線上。信號也使信號無效，從而可開始下一個數(shù)據傳輸過程(輸入或輸出)。 ② 對于方式2的輸入過程：當外設往8255A送來數(shù)據時，也一起來到，使數(shù)據鎖存到8255A的輸入鎖存器中，從而使IBFA有效。在結束時，便發(fā)出INTRA請求。在CPU響應中斷進行讀操作時，會使有效將數(shù)據從8255A讀到CPU中，于是IBFA又變?yōu)闊o效，INTRA也被清除。 14. 在并行接口中為什么要對輸入/輸出(特別是輸出)數(shù)據進行鎖存？在什么情況下可以不鎖存？ [解答] 因為在并行接口中,數(shù)據同時在幾條線上進行傳輸,在輸入和輸出的過程中,外設和接口之間需要互相通信息,當輸入設備送來信息時,接口要將其放入緩沖器,再將其轉化為CPU能接收的格式。而當CPU送出數(shù)據時,接口也要將其送入緩沖器中,再將其轉化為外部設備所需要的信息格式,因此在這些過程中,需要對數(shù)據進行鎖存。當發(fā)生中斷請求時,可以不鎖存數(shù)據。 15. 并行接口電路中為什么要寄存外設的狀態(tài)？你能舉出兩個例子說明寄存狀態(tài)的必要性嗎？ [解答] 在并行接口電路中，外設將數(shù)據送給接口，并且使狀態(tài)線“數(shù)據輸入準備好”成為高電平。接口在把數(shù)據收到輸入緩沖寄存器中的同時，使“數(shù)據輸入回答”線變?yōu)楦唠娖?，作為對外設的響應。外設接到這個回答后，就撤除數(shù)據和“數(shù)據輸入準備好”信號。數(shù)據到達接口中時，接口會在狀態(tài)寄存器中設置“輸入準備好”狀態(tài)位，以便ＣＰＵ對其進行查詢，接口也可以在此時向ＣＰＵ發(fā)一個中斷請求。同樣在輸出的過程中，也要用到這些信號。所以說要寄存這些外設的狀態(tài)，而使ＣＰＵ和外設能互相通信而協(xié)調工作。例如：一個即連接紙帶讀入機，又連接紙帶穿孔機的接口應用兩個分開的通路，一個作為輸入通路，一個作為輸出通路，但輸入動作和輸出動作并不是同時進行的，那么就需要寄存外設的狀態(tài)。 16. 根據PC總線的特點，給一個并行接口設計一個譯碼器，并行口占用的I/O端口地址為4F0～4F3H。 [解答] 地址線的A1、A2直接接入并行接口芯片內作片內尋址4個端口地址，其余地址線譯碼后選04F0H作并行芯片的片選信號。 17. 請用8255設計一個無條件傳送的輸出接口，要求它的輸出控制八個LED(發(fā)光二極管)，使按照輸出數(shù)據點亮各LED。(注：發(fā)光二極管的陽極接+V，陰極接地，則亮；若兩級同電位，則不亮) MOV DX,203H ;設置為B口輸入,C口輸出 MOV AL,92H OUT DX,AL BG: MOV DX,201H ;將B口狀態(tài)從C口輸出 IN AL,DX MOV DX,202H OUT DX,AL JMP BG 18. 74LS244也可以用簡單的并行接口電路，請查手冊找出該芯片的引腳結構，然后完成上題提出的任務。請問，與8212相比接口有何區(qū)別？ 19. 8255A的方式0和方式1在功能上有什么區(qū)別？在什么情況下使用方式1？ 方式0可以工作于無條件傳送方式，也可工作于查詢傳送(條件傳送)方式，可由 用戶選擇PCL和PCH中各一條線作為PA口和PB口的聯(lián)絡信號線，方式0不能工作于中斷 傳送方式； 方式1可以工作于查詢傳送方式和中斷傳送方式，芯片規(guī)定了PC口中6條線作為PA 口和PB口同外設之間的聯(lián)絡信號線以及同CPU之間的中斷請求線。 20. 試說明方式1輸出時的工作過程。 解:方式1輸出時的時序圖如圖示.8255A在方式1工作時的輸出過程是由CPU響應中斷開始.當輸出設備接收CPU上次 發(fā)出的數(shù)據后,發(fā)出ACK*回答信號,使OBF*="1"(無效),若8255A在該端口初始化時已 "開中斷"—INTE="1",則8255A向CPU發(fā)出中斷請求,若CPU的IF=l,CPU在執(zhí) 行當前指令后響應中斷,在中斷服務程序中用OUT指令通過8255A向外設輸出數(shù)據,發(fā)出 WR*信號;WR*信號的后沿(上升沿)清除INTR中斷請求信號,且使OBF*="0"(有效), 通知外設取數(shù);當外設接收效據后,發(fā)出ACK*回答信號,一方面使OBF*="1"(無效),另 一方面在ACK*信號的上升沿使INTR="1"(有效),以此向CPU發(fā)出新的中斷請求,開始 下一輪的輸出. 21. 假定8255A的地址為1F0～1F3H，A口用作方式1輸入，請對它作初始化的編程。 解答：MOV　　 DX, 1F3H　　 ; 控制寄存器端口地址為1F3H MOV　　 AL, 10110000B; 　　　OUT　　 DX, AL　　　　 ; 將控制字寫入控制端 【例7.1】 設8255A的A口工作在方式0，數(shù)據輸出，B口工作在方式1，數(shù)據輸入，編寫初始化程序（設8255A的端口地址為FF80H～FF83H）。 　　　MOV　　DX, 0FF83H　　　 ; 控制寄存器端口地址為FF83H 　　　MOV　　AL, 10000110B　　; A口方式0, 數(shù)據輸出, B口方式1, 數(shù)據輸入 　　　OUT　　DX, AL　　　　 ; 將控制字寫入控制端 【例7.2】 將8255A的C口中PC0設置為高電平輸出，PC5設置為低電平輸出，編寫初始化程序（設8255A的端口地址為FF80H～FF83H）。 　　MOV　　DX, 0FF83H　　　　　　 　　; 控制端口的地址為FF83H 　　MOV　　AL, 00000001B　　　　　　　 ; PC0設置為高電平輸出 　　OUT　　DX, AL　　　　　　　　　　　; 將控制字寫入控制端口 　　MOV　　AL, 00001010B　　　　　　　 ; PC5設置為低電平輸出 　　OUT　　DX, AL　　　　　　　　　　　; 將控制字寫入控制端口 22. 利用8255A檢測外部八個開關量的情況，根據開關量輸出兩個獨立的控制信號，請設計基本的邏輯電路，并對8255A進行初始化編程。 答:初始化程序段 MOV AL,90H ; A口控制字(A口方式0,輸入) OUT PORT, AL ; 控制字寫入控制寄存器(PORT代表控制寄存器的端口地址) 23. 試用8255A設計一個并行接口，實現(xiàn)主機與打印機的連接，打印機讀入數(shù)據時需要有一個DS信號選通，接收了一個信號給出一個ACK回答。設并行口地址為1C0～1C3H。　 7.8255A用作查詢式打印接口時的電路連接和打印機各信號的時序如圖5—5所示, 8255A的端口地址為80H一83H,工作于方式0,試編寫一段程序,將數(shù)據區(qū)中變量DATA 的8位數(shù)據送打印機打印,程序以RET指令結束,并寫上注釋. 解:打印程序為: MOV AL,0BH;置STB*=1 0UT 83H,AL PULL:I[N AL,82H;查詢BUSY信號 TEST AL,08H JNZ PULL MOV AL,DATA;將DATA送PA口 OUT 80H,AL NOV AL,0AH;置STB*=0 OUT 83H,AL MOV AL,0BH;置STB*=1 OUT 83H,AL;產生負脈沖選通信號 RET 24. 請說明串行傳輸?shù)闹饕攸c，并說明串行傳輸與并行傳輸各適合在什么場合下使用。 串口通信(Serial Communication)，按位進行傳輸數(shù)據的一種通訊方式。這種通信方式使用的數(shù)據線少，在遠距離通信中可以節(jié)約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)汀４袛?shù)據傳輸:是在傳輸中只有1個數(shù)據位在設備之間進行的傳輸.對任何一個由若干位二進制表示的字符,串行傳輸都是用一個傳輸信道,按位有序的對字符進行傳輸. 串行傳輸?shù)乃俣缺炔⑿袀鬏數(shù)乃俣纫枚?但費用低.并行傳輸適用距離短,而串行傳輸適用遠距離傳輸. 并行傳輸適用于距離近，容量大的數(shù)據通信，比如電腦內部cpu與內存間信息傳輸都采用并行傳輸，串行傳輸應用相當廣泛，像HDLC，PPP，PPPoE，F(xiàn)R等網絡都采串行傳輸，最普通的USB也采用串行傳輸 6