kết hợp máy tính với kit và vi xử lý, chương 15 potx

Chương 15: GIAO TIẾP SONG SONG DÙNG VI MẠCH 8255 I. GIỚI THIỆU VỀ VI MẠCH 8255A: Để vi xử lý giao tiếp với những thiết bò bên ngoài, người ta thường dùng vi mạch giao tiếp 8255A, vi mạch này có khả năng giao tiếp rất rộng, vừa có thể xuất dữ liệu, vừa có thể nhận dữ liệu tùy theo người lập trình điều khiển bằng cách thay đổi thông số của thanh ghi điều khiển. II. SƠ ĐỒ CHÂN, SƠ ĐỒ LOGIC, CHỨC NĂNG CÁC CHÂN CỦA VI MẠCH 8255A. Sơ đồ chân và sơ đồ logic của vi mạch 8255A được thể hiện qua hình vẽ: Hình 6.1 : Sơ đồ chân và sơ đồ logic của vi mạch 8255A Trong đó: Chân 1  4, 37  40 (PA 0 – PA 7 ): là các đường xuất PA 3 PA 2 PA 1 PA 0 RD \ CS \ GND A 1 A 0 PC 7 PC 6 PC 5 PC 4 PC 0 PC 1 PC 2 PC 3 PB 0 PB 1 PB 2 PA 4 PA 5 PA 6 PA 7 WR \ RESET D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 V cc PB 7 PB 6 PB 5 PB 4 PB 3 1 20 21 40 D 0 – D 7 PA 0 – PA 7 PB 0 – PB 7 PC 0 – PC 7 RD \ WR \ RESET A 0 A 1 C S \ 8255A 8255A nhập có tên là cổng A. Chân 18  25 (PB 0 – PB 7 ): là các đường nhập xuất có tên cổng B. Chân 10  13, 14  17 (PB 0 – PB 7 ): là các đường nhập xuất có tên cổng C. Chân 27  34 (D 0 – D 7 ): là các đường dữ liệu (data) hoạt động hai chiều, dẫn tín hiệu điều khiển từ vi xử lý ra các thiết bò bên ngoài đồng thời nhận các dữ liệu từ các thiết bò điều khiển bên ngoài vào vi xử lý. Chân 35 (Reset input): ngõ vào xóa, chân reset phải được nối với tín hiệu reset out của vi xử lý để không làm ảnh hướng đến mạch điều khiển. Khi reset, các cổng của 8255A là các ngõ vào, đồng thời tất cả các dữ liệu trên thanh ghi bên trong 8255A đều bò xóa, 8255A trở về trạng thái ban đầu săn sàng làm việc. Chân 6 (CS\): tín hiệu ngõ vào chip select (CS\) được điều khiển bởi vi xử lý, dùng để lựa chọn 8255A làm việc khi vi xử lý giao tiếp với nhiều thiết bò. Chân 5 (RD\): ngõ vào đọc dữ liệu (Read Input). Chân 36 (WR\) : ngõ vào ghi dữ liệu (Write Input). Chân 8,9 (A 1 , A 0 ): ngõ vào đòa chỉ (Address Input), dùng nhận đòa chỉ vào để lựa chọn thanh ghi và các cổng. Bảng đòa chỉ lựa chọn thanh ghi và các cổng: A 1 A 0 Cổng và thanh ghi 0 0 Cổng A 0 1 Cổng B 1 0 Cổng C 1 1 Thanh ghi điều khiển Chân 26 (V cc ) : nguồn 5 V DC. Chân 7 (GND) : GND 0 V DC . III. CẤU TRÚC BÊN TRONG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA VI MẠCH 8255A. 1. Sơ đồ khối cấu trúc bên trong của vi mạch 8255A. Hình 6.2: Sơ đồ khối cấu trúc bên trong của 8255A Port A Port C (4 bit cao) Nhóm A Port C (4 bit thấp) Port B Nhóm B Điều khiển nhóm A Điều khiển nhóm B Đệm bus dữ liệu Logic điều khiển ghi/đọc RD \ WR \ CS \ A 0 A 1 D 7 – D 0 PA 7 – PA 0 PC 7 – PC 4 PC 3 – PC 0 P B 7 – PC 0 2. Hoạt động của vi mạch 8255A: Từ sơ đồ khối cấu trúc bên trong của vi mạch 8255A ta thấy các cổng của 8255A được chia thành 2 nhóm: Nhóm A gồm cổng A và 4 bit cao của cổng C. Nhóm B gồm cổng B và 4 bit thấp của cổng C. Cấu hình làm việc của 2 nhóm sẽ do nội dung của thanh ghi điều khiển quyết đònh. Vi mạch 8255 giao tiếp với vi xử lý thông qua các đường sau : - Đường dữ liệu: gồm 8 đường dữ liệu (D 0 - D 7 ). Mã lệnh, các dữ liệu đều được truyền đi trên đường này. - Đường đòa chỉ: gồm 2 đường (A 0 – A 1 ) dùng để lựa chọn cổng hoặc thanh ghi điều khiển như đã trình bày ở phần trước. - Đường điều khiển: gồm các đường RD\, WR\, CS\, Reset dùng để điều khiển việc hoạt động của 8255A. Để sử dụng các cổng làm công cụ giao tiếp, người sử dụng phải gửi từ điều khiển ra thanh ghi điều khiển để 8255A đònh cấu hình làm việc cho các cổng đúng như yêu cầu của người lập trình. 3. Từ điều khiển: Từ điều khiển là dữ liệu được gởi tới thanh ghi điều khiển. Giá trò của từ điều khiển sẽ xác đònh cấu hình làm việc cho các cổng của 8255A, đó là việc lựa chọn chức năng nhập hay xuất của các cổng. a. Cấu trúc của từ điều khiển: Do các cổng của 8255A được chia làm hai nhóm nên từ điều khiển cũng được chia làm hai nhóm điều khiển tương ứng. Các bit D 3 , D 4 , D 5 , D 6 dùng để xác đònh cấu hình cho nhóm A: - Bit D 3 dùng để thiết lập 4 bit cao của cổng C. D 3 = 0 cổng C là cổng xuất dữ liệu. D 3 = 1 cổng C là cổng nhập dữ liệu. - Bit D 4 dùng để thiết lập cổng A. D 4 = 0 cổng A là cổng xuất dữ liệu. D 4 = 1 cổng A là cổng nhập dữ liệu. - Bit D 5 và D 6 dùng thiếp lập mode điều khiển của nhóm A. D 6 D 5 = 00 : nhóm A hoạt động ở mode 0. D 6 D 5 = 01 : nhóm A hoạt động ở mode 1. D 6 D 5 = 1x : nhóm A hoạt động ở mode 2. Các bit D 0 , D 1 , D 2 dùng để xác đònh cấu hình cho nhóm B. - Bit D 0 dùng để thiết lập 4 bit thấp của cổng C. D 0 = 0 cổng C là cổng xuất dữ liệu. D 0 = 1 cổng C là cổng nhập dữ liệu. - Bit D 1 dùng để thiết lập cổng B. D 1 = 0 cổng B là cổng xuất dữ liệu. D 1 = 1 cổng B là cổng nhập dữ liệu. - Bit D 2 dùng thiếp lập mode điều khiển của nhóm B. D 2 = 0 : nhóm B hoạt động ở mode 0. D 2 = 1 : nhóm B hoạt động ở mode 1. D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 Nhóm B Cổng C (4 bit thấp) 1 = Input 0 = Output Cổng B 1 = Input 0 = Output Mode select 1 = mode 0 0 = mode 1 Hình 6.3 : Cấu trúc từ điều khiển của vi mạch 8255A b. Cơ chế hoạt động các cổng của 8255A ở các trạng thái. * Nhóm A và Nhóm B cấu hình ở mode 0. Khi được đònh ơ cấu hình này, các cổng của hai nhóm hoạt động xuất hoặc nhập dữ liệu độc lập với nhau. Từ điều khiển: 1 0 0 D 4 D 3 0 D 1 D 0 Với D 0 , D 1 . D 3 , D 4 tùy chọn theo yêu cầu của người sử dụng. * Nhóm A được cấu hình ở mode 1. Ở mode 1, các cổng làm việc có chốt (Strobed I/O), thiết bò giao tiếp muốn 8255A nhận dữ liệu thì thiết bò đó phải tạo ra một tín hiệu yêu cầu 8255A nhận dữ liệu và ngược lại, 8255A muốn gởi dữ liệu cho một thiết bò khác thì nó phải gởi 1 tín hiệu yêu cầu thiết bò đó nhận dữ liệu, tín hiệu đó gọi là tín hiệu chốt. + Khi cổng A được cấu hình là cổng nhập dữ liệu , chức năng các đường tín hiệu được trình bày như hình vẽ: Từ điều khiển : 1 0 1 1 D 3 x x x RD \ PC 4 PC 5 PC 3 PC 6,7 PA 0 – PA 7 INTE A STB A \ IBF A INTR A I/O Hình 6.4 : Chức năng các đường tín hiệu khi cổng A là cổng nhập dữ liệu Các đường tín hiệu của cổng C trở thành các đường điều khiển của cổng A. Trong đó : Bit INTE A (Interrupt Enable) được thiết lập mức logic dưới sự điều khiển của phần mềm dùng cấu trúc Set/Reset của 8255A. Bit PC 4 trở thành bit STB A (Strobed Input, tác động mức thấp), được dùng để chốt các dữ liệu ở các ngõ vào PA 0 – PA 7 vào mạch chốt bên trong. Bit PC 5 trở thành bit IBF A (Input Buffer Full, tác động mức cao), dùng để báo cho bên ngoài biết dữ liệu đã được chốt bên trong. Bit PC 3 trở thành bit INTR A (Interrupt Request, tác động mức cao), bit này có mức logic 1 khi bit STR A = 1, bit IBF A = 1 và bit INTE A = 1. Thông thường bit này dùng để tác động vào ngõ vào ngắt của vi xử lý để báo cho vi xử lý biết : dữ liệu mới đã xuất hiện ở ngõ vào. Các bit PC 6 , PC 7 của cổng C là các bit xuất/ nhập bình thường tùy thuộc vào từ điều khiển trong thanh ghi điều khiển. Còn cổng B được điều khiển bằng các bit D 0 – D 2 trong thanh ghi điều khiển (nếu cổng B hoạt động ở mode 1 thì các bit PC 0 – PC 2 là các bit điều khiển). + Cổng A được cấu hình là cổng xuất dữ liệu. Chức năng các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ: Từ điều khiển : 1 0 1 0 D 3 X x x Hình 6.5 : Chức năng các đường tín hiệu khi cổng A là cổng xuất dữ liệu Bit PC 7 trở thành bit OBF A (Output Buffer Full, tác động mức thấp), khi có dữ liệu từ vi xử lý gởi ra cổng A, tín hiểu OBF sẽ yêu cầu thiết bò bên ngoài nhận dữ liệu. Bit PC 6 trở thành bit ACK A (Acknowledge Input, tác động mức thấp), thiết bò nhận dữ liệu dùng tín hiệu này để báo cho 8255A biết dữ liệu đã được nhận và sẵn sàng nhận dữ liệu mới. Bit PC 3 trở thành bit INTR A (Interrupt Request, tác động mức cao), bit này có mức logic bằng 1 khi bit OBF A = 1, ACK A = 1 và bit INTE A = 1. Tín hiệu INTR A tác động đến ngõ vào ngắt của vi xử lý để báo cho vi xử lý biết thiết bò bên ngoài đã nhận dữ liệu từ cổng A. Các bit PC 4 , PC 5 vẫn là bit nhập/ xuất dữ liệu bình thường tùy thuộc vào từ điều khiển. Các bit D 0 – D 2 trong thanh ghi điều khiển dùng để thiết lập cấu hình cho cổng B. WR \ PC 7 PC 6 PC 3 PC 4,5 PA 0 – PA 7 INTE A OBF A \ ACK A \ INTR A I/O * Nhóm B được cấu hình ở mode 1. + Cổng B được cấu hình là cổng nhập dữ liệu. Chức năng các đường tín hiệu được trình bày như hình vẽ: [...]... thành bit OBFA, PC6 trở thành bit ACKA, PC4 trở thành bit STBA, PC5 trở thành bit IBFA và bit PC3 trở thành bit INTRA, chức năng của các bit điều khiển giống như ở mode 1, chỉ khác tín hiệu INTRA = 1 khi OBFA = 1 và INTE1 = 1 hoặc IBFA = 1 và INTE2 = 1 Các bit PC0 – PC2 là các bit nhập xuất dữ liệu bình thường tùy thuộc vào từ điều khiển trong thanh ghi điều khiển Một chú ý cần thiết là khi nhóm A được... hoạt động ở mode 1 và cổng A được cấu hình là cổng nhập dữ liệu + Cổng B được cấu hình là cổng xuất dữ liệu Chức năng các đường tín hiệu được trình bày như hình vẽ : INTE B Từ điều khiển: PB0–PB7 PC1 OBFB\ PC2 1 x X x x 1 0 ACKB\ PC0 INTRB x WR\ Hình 6.7 : Chức năng các đường tín hiệu khi cổng B là cổng xuất dữ liệu Chức năng của các từ điều khiển giống như khi nhóm A hoạt động ở mode 1 và cổng A được... được cấu hình là cổng xuất dữ liệu * Nhóm A được cấu hình ở mode 2 Mode 2 là kiểu hoạt động strobed bi-directional IO : có hai chức năng nhập xuất dữ liệu Từ điều khiển khi nhóm A được cấu hình ở mode 2 và chức năng của các đường tín hiệu được trình bày ở hình vẽ: Từ điều khiển : 1 0 1 1 D3 x x PA0–PA7 x PC3 INTE 1 WR\ RD\ INTE 2 PC7 INTE A OBFA\ PC6 ACKA\ PC4 STBA\ IBFA PC5 PC2,1,0 I/O Hình 6.8: Chức . sàng làm vi c. Chân 6 (CS): tín hiệu ngõ vào chip select (CS) được điều khiển bởi vi xử lý, dùng để lựa chọn 8255A làm vi c khi vi xử lý giao tiếp với nhiều thiết bò. Chân 5 (RD): ngõ vào đọc. Chương 15: GIAO TIẾP SONG SONG DÙNG VI MẠCH 8255 I. GIỚI THIỆU VỀ VI MẠCH 8255A: Để vi xử lý giao tiếp với những thiết bò bên ngoài, người ta thường dùng vi mạch giao tiếp 8255A, vi mạch. = 1, bit IBF A = 1 và bit INTE A = 1. Thông thường bit này dùng để tác động vào ngõ vào ngắt của vi xử lý để báo cho vi xử lý biết : dữ liệu mới đã xuất hiện ở ngõ vào. Các bit PC 6 , PC 7 của