微机原理 并行通信和接口技术 思考题 答案 (ZDB).docx

串行通信和接口技术 

1. 并行通信和串行通信各有什么优缺点？
2. 在输入过程和输出过程中，并行接口分别起什么作用？
3. 8255A的3个端口在使用时有什么差别？
4. 当数据从8255A的端口C往数据总线上读出时，8255A的几个控制信号CS、A1、A0、RD、WR分别是什么？
5. 8255A的方式选择控制字和置1/置0控制字都是写入控制端口的，那么，它们是由什么来区分的？
6. 8255A有哪几种工作方式？对这些工作方式有什么规定？
7. 对8255A设置工作方式，8255A的控制口地址为00C6H。要求端口A工作在方式1，输入；端口B工作在方式0，输出；端口C的高4位配合端口A工作；低4位为输入。
8. 设8255A的4个端口地址为00C0H，00C2H，00C4H，00C6H，要求用置0/置1方式对PC6置1，对PC4置0。
9. 8255A在方式0时，如进行读操作，CPU和8255A分别要发什么信号？对这引起信号有什么要求？据此画出8255A方式0的输入时序。
10. 8255A在方式0时，如进行写操作，CPU和8255A分别要发什么信号？画出这些信号之间的时序关系。
11. 8255A的方式0一般使用在什么场合？在方式0时，如要使用应答信号进行联络，应该怎么办？
12. 8255A的方式1有什么特点？参考教材中的说明，用控制字设定8255A的A口工作于方式1，并作为输入口；B口工作于方式1，半作为输入口，用文字说明各个控制信号和时序关系。假定8255A的端口地址为00C0H，00C2H，00C4H，00C6H。
13. 8255A的方式2用在什么场合？说明端口A工作于方式2时各信号之间的时序关系。 　
14. 在并行接口中为什么要对输入/输出(特别是输出)数据进行锁存？在什么情况下可以不锁存？
15. 并行接口电路中为什么要寄存外设的状态？你能举出两个例子说明寄存状态的必要性吗？
16. 根据PC总线的特点，给一个并行接口设计一个译码器，并行口占用的I/O端口地址为4F0～4F3H。
17. 请用8255设计一个无条件传送的输出接口，要求它的输出控制八个LED(发光二极管)，使按照输出数据点亮各LED。(注：发光二极管的阳极接+V，阴极接地，则亮；若两级同电位，则不亮)
18. 74LS244也可以用简单的并行接口电路，请查手册找出该芯片的引脚结构，然后完成上题提出的任务。请问，与8212相比接口有何区别？
19. 8255A的方式0和方式1在功能上有什么区别？在什么情况下使用方式1？
20. 试说明方式1输出时的工作过程。
21. 假定8255A的地址为1F0～1F3H，A口用作方式1输入，请对它作初始化的编程。
22. 利用8255A检测外部八个开关量的情况，根据开关量输出两个独立的控制信号，请设计基本的逻辑电路，并对8255A进行初始化编程。
23. 试用8255A设计一个并行接口，实现主机与打印机的连接，打印机读入数据时需要有一个DS信号选通，接收了一个信号给出一个ACK回答。设并行口地址为1C0～1C3H。　
24. 请说明串行传输的主要特点，并说明串行传输与并行传输各适合在什么场合下使用。

6.1 并行通信和串行通信各有什么优缺点？
答：并行通信的优点是信息实际传输速度快，信息率高。缺点是需多条通信线。串行通信的优点是只用1至2条通信线，但信息传输速度较慢。
6.2 在输入过程和输出过程中，并行接口分别起什么作用？
答：简单说，并行接口只起着桥梁和联络的作用。具体如下：
① 输入过程：外设将数据送给接口，并使状态线“输出准备好”成为高电平。接口把数据接收到数据输入缓冲寄存器的同时，使“数据输入回答”线变为高电平，作为对外设的响应。外设接到此信号，便撤消数据和“数据输入准备好”信号。数据到达接口后，接口便在状态寄存器中设置“输入准备好”状态位，并发中断请求，CPU可用查询方式或中断方式来设法读取接口中的数据。CPU读取数据后，接口会自动清除状态寄存器中的“输入准备好”位，并使数据总线处于高组状态。此后又可以开始下一个输入过程。
② 输出过程：当外设从接口取走一个数据后，接口就会将状态寄存器中的“输出准备好”状态位置1，并发中断请求，以表示CPU当前可以通过查询方式或中断方式往接口中输出数据。当CPU输出的数据到达接口的输出缓冲器中后，接口会自动清除“输出准备好”状态位，并将数据送往外设，同时，接口往外设发送一个“驱动信号”来启动外设接收数据。外设被启动后，开始接收数据，并往接口发一个“数据输出回答”信号。接口收到此信号，便将状态寄存器中的“输出准备好”状态位重新置1，以便CPU输出下一个数据。
6.3 8255A的三个端口在使用时有什么差别？
答：端口A和端口B常常作为独立的输入端口或者输出端口，端口C则配合端口A和端口B工作。
6.4 当数据从8255A的端口C往数据总线上读出时，8255A的几个控制信号、A1、A0、分别是什么电平？
答：=0、A1=1、A0=0、=0、=1。“0”为低电平，“1”为高电平。
6.5 8255A的方式选择控制字和置1/置0控制字都是写入控制端口的，那么，它们是由什么来区分的？
答：由最高位D7位来区分。D7=1时为方式选择控制字，D7=0时为端口C置1/置0控制字。
6.6 8255A有哪几种工作方式？对这些工作方式有什么规定？
答：1.8255A有三种工作方式：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 对8255A设置工作方式，8255A的控制口地址为00C6H。要求端口A工作在方式1，输入；端口B工作在方式0，输出；端口C的高4位配合端口A工作；低4位为输入。
答： MOV DX，00C6H
MOV AL，0B1H ;取方式选择控制字为B1H(10110001B)或B9H
OUT DX，AL
6.8 设8255A的4个端口地址为00C0H，00C2H，00C4H，00C6H，要求用置1/置0方式对PC6置1，对PC4置0。
答： MOV DX，00C6H
MOV AL，0DH ;对PC6置1的控制字为0DH
OUT DX，AL
MOV AL，08H ;对PC4置0的控制字为08H
OUT DXAL
6.9 8255A在方式0时，如进行读操作，CPU和8255A分别要发什么信号？对这些信号有什么要求？据此画出8255A方式0的输入时序。
答：1.CPU要发、、A2、A1四个信号，8255A要发数据信号D7~D0。
2.对信号的要求如下：
① CPU在发出读信号前，先发出地址信号。且在整个读出期间，地址信号保持有效。
② 输入数据必须保持到读信号结束后才消失。
③ 要求读脉冲的宽度至少为300ns。
3.8255A方式0的输入时序见书256页图6.24所示。
6.10 8255A在方式0时，如进行写操作，CPU和8255A分别要发什么信号？画出这些信号之间的时序关系。
答：1.CPU要发、、A2、A1控制和地址信号及D7~D0数据信号，8255A输出数据到外设。
2.8255A方式0的输出时序见书257页图6.25所示。
6.11 8255A的方式0一般使用在什么场合？在方式0时，如要使用应答信号进行联络，应该怎么办？
答：1.方式0一般使用在同步传送和查询式传送中。
2.将端口A和端口B作为数据端口，把端口C的4个数位规定为输出口，用来输出一些控制信号，而把端口C的另外4位规定为输入口，用来读入外设的状态。
6.12 8255A的方式1有什么特点？参考教材中的说明，用控制字设定8255A的A口工作于方式1，并作为输入口；B口工作于方式1，并作为输出口，用文字说明各个控制信号和时序关系。假定8255A的端口地址为00C0H，00C2H，00C4H，00C6H
答：1.方式1有如下特点：
① 端口A和端口B可分别作为两个数据口工作于方式1，并且任何一个端口可作为输入或输出口。
② 若只有一个端口工作于方式1，则端口C有三位被规定配合其工作，其余共13位可工作于方式0。
③ 若两个端口都工作于方式1，则端口C有6位被规定配合其工作，端口C所剩2位仍可作为输入或输出。
2.控制字为10110100B=B4H。
MOV DX，00C6H
MOV AL，0B4H ;取方式选择控制字为B4H(10110100B)
OUT DXAL
3.方式1输入口A口的各个控制信号和时序关系如下：
① 当外设来的输入数据出现之后，接着就到，其宽度至少要求为500ns。
② 过tSTB时间后，IBFA有效，它可供CPU查询，为CPU工作于查询方式提供了条件。
③ 结束后，过tSIT时间，便会发出INTRA，为CPU工作于中断方式输入数据提供了条件。
④ 当CPU发出的有效后，过tRIT时间，INTRA被清除。在结束之后，数据已经读到CPU的寄存器中，经过tRIB时间，IBFA变低，从而可开始下一个数据输入过程。
4.方式1输出口B口的各个控制信号和时序关系如下：
① 方式1的输出端口一般用于中断方式与CPU相联系。CPU响应中断后，便往8255A输出数据，并发出。的上升沿一方面清除中断请求信号INTRB，表示CPU响应了中断；另一方面，使有效，通知外设接收数据。
② 在CPU发出后的tWB时间后，数据就出现在端口的输出缓冲器中。当外设接收数据后，发一个信号。一方面使无效，表示数据已经取走，当前输出缓冲区为空；另一方面，又使INTRB有效，申请中断，从而可以开始一个新的输出过程。
6.13 8255A的方式2用在什么场合？说明端口A工作于方式2时各信号之间的时序关系。
答：1.方式2应用于分时工作的双向外设(输入输出设备)的连接。
2.端口A工作于方式2时各信号之间的时序关系如下：
① 对于方式2的输出过程：CPU响应中断，并往8255A输出一个数据，并使有效。一方面清除INTRA信号，另一方面使有效。外设收到后，发出信号，使8255A的输出锁存器打开，从而数据便出现在8255A与外设之间的数据连线上。信号也使信号无效，从而可开始下一个数据传输过程(输入或输出)。
② 对于方式2的输入过程：当外设往8255A送来数据时，也一起来到，使数据锁存到8255A的输入锁存器中，从而使IBFA有效。在结束时，便发出INTRA请求。在CPU响应中断进行读操作时，会使有效将数据从8255A读到CPU中，于是IBFA又变为无效，INTRA也被清除。

14. 在并行接口中为什么要对输入/输出(特别是输出)数据进行锁存？在什么情况下可以不锁存？
[解答] 因为在并行接口中,数据同时在几条线上进行传输,在输入和输出的过程中,外设和接口之间需要互相通信息,当输入设备送来信息时,接口要将其放入缓冲器,再将其转化为CPU能接收的格式。而当CPU送出数据时,接口也要将其送入缓冲器中,再将其转化为外部设备所需要的信息格式,因此在这些过程中,需要对数据进行锁存。当发生中断请求时,可以不锁存数据。

15. 并行接口电路中为什么要寄存外设的状态？你能举出两个例子说明寄存状态的必要性吗？
[解答] 在并行接口电路中，外设将数据送给接口，并且使状态线“数据输入准备好”成为高电平。接口在把数据收到输入缓冲寄存器中的同时，使“数据输入回答”线变为高电平，作为对外设的响应。外设接到这个回答后，就撤除数据和“数据输入准备好”信号。数据到达接口中时，接口会在状态寄存器中设置“输入准备好”状态位，以便ＣＰＵ对其进行查询，接口也可以在此时向ＣＰＵ发一个中断请求。同样在输出的过程中，也要用到这些信号。所以说要寄存这些外设的状态，而使ＣＰＵ和外设能互相通信而协调工作。例如：一个即连接纸带读入机，又连接纸带穿孔机的接口应用两个分开的通路，一个作为输入通路，一个作为输出通路，但输入动作和输出动作并不是同时进行的，那么就需要寄存外设的状态。
16. 根据PC总线的特点，给一个并行接口设计一个译码器，并行口占用的I/O端口地址为4F0～4F3H。
[解答] 地址线的A1、A2直接接入并行接口芯片内作片内寻址4个端口地址，其余地址线译码后选04F0H作并行芯片的片选信号。
17. 请用8255设计一个无条件传送的输出接口，要求它的输出控制八个LED(发光二极管)，使按照输出数据点亮各LED。(注：发光二极管的阳极接+V，阴极接地，则亮；若两级同电位，则不亮)
MOV DX,203H ;设置为B口输入,C口输出
MOV AL,92H
OUT DX,AL
BG: MOV DX,201H ;将B口状态从C口输出
IN AL,DX
MOV DX,202H
OUT DX,AL
JMP BG
18. 74LS244也可以用简单的并行接口电路，请查手册找出该芯片的引脚结构，然后完成上题提出的任务。请问，与8212相比接口有何区别？
19. 8255A的方式0和方式1在功能上有什么区别？在什么情况下使用方式1？
方式0可以工作于无条件传送方式，也可工作于查询传送(条件传送)方式，可由 用户选择PCL和PCH中各一条线作为PA口和PB口的联络信号线，方式0不能工作于中断 传送方式；
方式1可以工作于查询传送方式和中断传送方式，芯片规定了PC口中6条线作为PA 口和PB口同外设之间的联络信号线以及同CPU之间的中断请求线。
20. 试说明方式1输出时的工作过程。
解:方式1输出时的时序图如图示.8255A在方式1工作时的输出过程是由CPU响应中断开始.当输出设备接收CPU上次 发出的数据后,发出ACK*回答信号,使OBF*="1"(无效),若8255A在该端口初始化时已 "开中断"—INTE="1",则8255A向CPU发出中断请求,若CPU的IF=l,CPU在执 行当前指令后响应中断,在中断服务程序中用OUT指令通过8255A向外设输出数据,发出 WR*信号;WR*信号的后沿(上升沿)清除INTR中断请求信号,且使OBF*="0"(有效), 通知外设取数;当外设接收效据后,发出ACK*回答信号,一方面使OBF*="1"(无效),另 一方面在ACK*信号的上升沿使INTR="1"(有效),以此向CPU发出新的中断请求,开始 下一轮的输出.
21. 假定8255A的地址为1F0～1F3H，A口用作方式1输入，请对它作初始化的编程。
解答：MOV　　 DX, 1F3H　　 ; 控制寄存器端口地址为1F3H
MOV　　 AL, 10110000B;
　　　OUT　　 DX, AL　　　　 ; 将控制字写入控制端

【例7.1】 设8255A的A口工作在方式0，数据输出，B口工作在方式1，数据输入，编写初始化程序（设8255A的端口地址为FF80H～FF83H）。
　　　MOV　　DX, 0FF83H　　　 ; 控制寄存器端口地址为FF83H
　　　MOV　　AL, 10000110B　　; A口方式0, 数据输出, B口方式1, 数据输入
　　　OUT　　DX, AL　　　　 ; 将控制字写入控制端
【例7.2】 将8255A的C口中PC0设置为高电平输出，PC5设置为低电平输出，编写初始化程序（设8255A的端口地址为FF80H～FF83H）。
　　MOV　　DX, 0FF83H　　　　　　 　　; 控制端口的地址为FF83H
　　MOV　　AL, 00000001B　　　　　　　 ; PC0设置为高电平输出
　　OUT　　DX, AL　　　　　　　　　　　; 将控制字写入控制端口
　　MOV　　AL, 00001010B　　　　　　　 ; PC5设置为低电平输出
　　OUT　　DX, AL　　　　　　　　　　　; 将控制字写入控制端口
22. 利用8255A检测外部八个开关量的情况，根据开关量输出两个独立的控制信号，请设计基本的逻辑电路，并对8255A进行初始化编程。
答:初始化程序段
MOV AL,90H ; A口控制字(A口方式0,输入)
OUT PORT, AL ; 控制字写入控制寄存器(PORT代表控制寄存器的端口地址)
23. 试用8255A设计一个并行接口，实现主机与打印机的连接，打印机读入数据时需要有一个DS信号选通，接收了一个信号给出一个ACK回答。设并行口地址为1C0～1C3H。　
7.8255A用作查询式打印接口时的电路连接和打印机各信号的时序如图5—5所示, 8255A的端口地址为80H一83H,工作于方式0,试编写一段程序,将数据区中变量DATA 的8位数据送打印机打印,程序以RET指令结束,并写上注释.
解:打印程序为:
MOV AL,0BH;置STB*=1
0UT 83H,AL
PULL:I[N AL,82H;查询BUSY信号
TEST AL,08H
JNZ PULL
MOV AL,DATA;将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;产生负脉冲选通信号
RET

24. 请说明串行传输的主要特点，并说明串行传输与并行传输各适合在什么场合下使用。
串口通信(Serial Communication)，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。串行数据传输:是在传输中只有1个数据位在设备之间进行的传输.对任何一个由若干位二进制表示的字符,串行传输都是用一个传输信道,按位有序的对字符进行传输.
串行传输的速度比并行传输的速度要慢得多,但费用低.并行传输适用距离短,而串行传输适用远距离传输.
并行传输适用于距离近，容量大的数据通信，比如电脑内部cpu与内存间信息传输都采用并行传输，串行传输应用相当广泛，像HDLC，PPP，PPPoE，FR等网络都采串行传输，最普通的USB也采用串行传输