帶大量I/O口擴(kuò)展的串行芯片GM8164及其應(yīng)用
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(2)并行輸入、串行輸出工作方式
當(dāng)LE=0、OC二0時，若I／O為"1"，則并行置數(shù)，此時并行數(shù)據(jù)從10-I31輸入至內(nèi)部寄存器。若將I／0置"0"并斷開輸入端，那么在CPU輸出指令時鐘CLK上升沿的作用下，內(nèi)部寄存器中的數(shù)據(jù)將從串行數(shù)據(jù)輸出端DOUTA、DOUTB或DOUTC輸出。
(3)級聯(lián)工作方式
GM8164JN芯片有三個串行數(shù)據(jù)輸出端DOU-TA、DOUTB、DOUTC，它們分別為內(nèi)部16位、32位、40位移位寄存器O15、O31、O39(O37)所對應(yīng)的內(nèi)部寄存器。當(dāng)用戶系統(tǒng)所需要的輸入輸出口數(shù)量較少時(如分別少于16個)，可以只使用10-I15、O0-O15，此時DOUTA則可作為串行數(shù)據(jù)輸出端。而當(dāng)系統(tǒng)需要的I／0口數(shù)量很多時，則可通過DOUTC再級聯(lián)一片GM8164芯片，以擴(kuò)展I／O數(shù)量。
GM8164在使用時應(yīng)注意以下幾點。
●并行輸出口受輸出允許控制端OC和輸出鎖存控制端LE的控制，當(dāng)OC=1時，輸出O0-O39為高阻態(tài)禁止并行數(shù)據(jù)輸出，但此時器件的串行輸入、并行置數(shù)及串行輸出功能不受影響。當(dāng)OC=0時，若LE=1，則在O0-O39輸出數(shù)據(jù)，而LE=0時，則將O0-O39的數(shù)據(jù)鎖存。
●當(dāng)進(jìn)行輸出口控制時，無論改變多少個輸出口的狀態(tài)(即使是一位)，也必須把所有的輸出口狀態(tài)按照一定的順序重新輸出一次，且當(dāng)所有輸出口都應(yīng)置成所需的狀態(tài)后，方能置鎖存端為"1"，然后再置"O"鎖存。
●由于O0-O7為OC門輸出結(jié)構(gòu)，可驅(qū)動電壓較高的非TTL型負(fù)載(電壓不得超過15V)，因此當(dāng)O0-O7用于普通輸出口時，應(yīng)外接上拉電阻。
●讀入輸入口狀態(tài)時，不能打開鎖存端，需要讀入的次數(shù)由輸入端所處的位置決定，而不一 定要把所有的輸入口狀態(tài)都讀入到CPU。
●當(dāng)用戶系統(tǒng)輸入口數(shù)量在16個以下而又使用DOUTB及DOUTC做輸出口時，會出現(xiàn)2個(DOUTB端)或3個字節(jié)(DOUNTC端)的無效數(shù)據(jù)；當(dāng)用戶的輸入端口數(shù)目在32個以下時，DOUTC端會產(chǎn)生一個字節(jié)的無效數(shù)據(jù)，而且在多片級聯(lián)時也會產(chǎn)生無效數(shù)據(jù)，因此在軟件編程時應(yīng)將無效數(shù)據(jù)舍棄。
4 應(yīng)用
GM8164非常適合于非總線單片機(jī)擴(kuò)展I／O接口使用，這里以AT89C2051單片機(jī)為例來說明GM8164的具體應(yīng)用電路。AT89C2051與GM8164的硬件連接電路如圖3所示。
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GM8164適合與單片機(jī)的UART相連，也可用I／O口線來模擬UART。為了提高數(shù)據(jù)傳送速度，本設(shè)計使用了單片機(jī)的異步串行口，并使之工作于方式0(即移位寄存器方式)，此時波特率為fosc／12，如采用12MHz晶振，則GM8164的fcLK=1MHz，完全可滿足GM8164對時鐘頻率的要求。為了不影響單片機(jī)的串口通信功能，電路中使用了一片74HC4052雙4 選一模擬開關(guān)來實現(xiàn)串行通信、輸出口控制和并口數(shù)據(jù)輸入的功能切換，并使用AT89C2051的P1.0、P1.1口實現(xiàn)A、B通道的選擇。當(dāng)P1.1P1.0=00時選擇串行輸入／并行輸出；P1．1P1．0=01時選擇并行輸入／串行輸出；P1.1P1.0=10時為串口通信功能；P1．1P1．0=11時禁止所有功能，同時使用單片機(jī)的P1．2-P1．4口來分別作為I／O控制、鎖存控制 和高阻輸出控制口。
以下給出串行輸入／并行輸出方式和并行輸入／串行輸出工作方式的子程序，本程序假設(shè)使用了全部32個輸入口和40個輸出口，并用DOUTC端輸出串行數(shù)據(jù)，開關(guān)量輸入緩沖區(qū)設(shè)在具有位尋址功能的20-23H，開關(guān)量輸出緩沖區(qū)設(shè)在24-28H，并使用串口工作方式0。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)采用等待查詢方式。具體程序如下：
；位定義
A BIT P1.0 ；4052通道選擇低位
B BIT P1.1 ；4052通道選擇高位
I／O BIT P1.2 ；I／O控制
LE BIT P1.3 ；LE鎖存控制
OC BIT P1.4 ；OC高阻控制
；并行輸入／串行輸出子程序
INPUT：MOV R0，#20H；設(shè)置開關(guān)量輸入緩沖區(qū)指針
MOV R1，#04H ；設(shè)置開關(guān)量輸入位數(shù)
SETB A ；選擇開關(guān)量
CLR B ；輸入功能
CLR LE
CLR OC
SETB I／O ;并行置數(shù)
CLR I／O ；I0-I31高阻態(tài)
RCV 1：CLR RI ；清接收結(jié)束標(biāo)志
MOV SCON ，#10H ;設(shè)串口工作方式0，
并啟動接收
WAIT 1：JNB RI，WAIT 1 ；未接收完等待
MOV A，SBUF ；將串行開關(guān)量數(shù)據(jù)送入A中
MOV @ R0 ,A ； 開關(guān)數(shù)據(jù)送開關(guān)量輸入緩沖區(qū)
INC R0 ；指向下一緩沖區(qū)
DJNZ R1，RCV 1 ；未接收完則繼續(xù)接收
RET ；返回
；串行輸入／并行輸出子程序
；將輸出口要求的開關(guān)狀態(tài)由輸出量緩沖區(qū)輸出
OUTPUT：MOV R0，#24H ；設(shè)置開關(guān)量輸出緩沖區(qū)指針
MOV R1，#05H ；設(shè)置開關(guān)量輸出位數(shù)
CLR A ；選擇開關(guān)輸出功能
CLR B
CLR OC
SETB LE ；允許輸出數(shù)據(jù)
CLR I／O
MOV SCON，#00H；設(shè)串行口工作方式0
LOOP： MOV A，@ R0 ；取開關(guān)量數(shù)據(jù)
CLRTI；清發(fā)送結(jié)束標(biāo)志
MOV SBUF，A ；發(fā)送數(shù)據(jù)
WAIT2 JNB TI，WAIT 2 ；未發(fā)送完等待
INC R0 ；指向下一緩沖區(qū)
DJNZ R1，LOOP ；未發(fā)送完則繼續(xù)發(fā)送
CLK LE ；鎖存O0-O39狀態(tài)
RET ；返回
開關(guān)量輸入緩沖區(qū)20H～23H中的每一位與輸人口引腳10-I31一一對應(yīng)。開關(guān)量輸出緩沖區(qū)24H～28H中的每一位和輸出口引腳O0～O39--一對應(yīng)，緩沖區(qū)長度可根據(jù)使用的I／O口數(shù)量進(jìn)行設(shè)置，輸人口的狀態(tài)可用位判別指令或字節(jié)判別指令來判斷，輸出口狀態(tài)可用更新對應(yīng)口線輸出緩沖區(qū)字節(jié)內(nèi)容的方法實現(xiàn)并口數(shù)據(jù)輸出或用置位／復(fù)位指令來實現(xiàn)位控輸出，限于篇幅，在這里就不詳述了。
5 結(jié)束語
GM8164串行I／O擴(kuò)展芯片具有擴(kuò)展I／O數(shù)量多，占用單片機(jī)硬件資源較少，接口電路及接口時序簡單，數(shù)據(jù)傳送速度快的特點，因而是一種較理想的開關(guān)量擴(kuò)展芯片。
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