帶大量I/O口擴展的串行芯片GM8164及其應用
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(2)并行輸入、串行輸出工作方式
當LE=0、OC二0時，若I／O為"1"，則并行置數，此時并行數據從10-I31輸入至內部寄存器。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，內部寄存器中的數據將從串行數據輸出端DOUTA、DOUTB或DOUTC輸出。
(3)級聯工作方式
GM8164JN芯片有三個串行數據輸出端DOU-TA、DOUTB、DOUTC，它們分別為內部16位、32位、40位移位寄存器O15、O31、O39(O37)所對應的內部寄存器。當用戶系統(tǒng)所需要的輸入輸出口數量較少時(如分別少于16個)，可以只使用10-I15、O0-O15，此時DOUTA則可作為串行數據輸出端。而當系統(tǒng)需要的I／0口數量很多時，則可通過DOUTC再級聯一片GM8164芯片，以擴展I／O數量。
GM8164在使用時應注意以下幾點。
●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OC=1時，輸出O0-O39為高阻態(tài)禁止并行數據輸出，但此時器件的串行輸入、并行置數及串行輸出功能不受影響。當OC=0時，若LE=1，則在O0-O39輸出數據，而LE=0時，則將O0-O39的數據鎖存。
●當進行輸出口控制時，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，且當所有輸出口都應置成所需的狀態(tài)后，方能置鎖存端為"1"，然后再置"O"鎖存。
●由于O0-O7為OC門輸出結構，可驅動電壓較高的非TTL型負載(電壓不得超過15V)，因此當O0-O7用于普通輸出口時，應外接上拉電阻。
●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。
●當用戶系統(tǒng)輸入口數量在16個以下而又使用DOUTB及DOUTC做輸出口時，會出現2個(DOUTB端)或3個字節(jié)(DOUNTC端)的無效數據；當用戶的輸入端口數目在32個以下時，DOUTC端會產生一個字節(jié)的無效數據，而且在多片級聯時也會產生無效數據，因此在軟件編程時應將無效數據舍棄。
4 應用
GM8164非常適合于非總線單片機擴展I／O接口使用，這里以AT89C2051單片機為例來說明GM8164的具體應用電路。AT89C2051與GM8164的硬件連接電路如圖3所示。
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GM8164適合與單片機的UART相連，也可用I／O口線來模擬UART。為了提高數據傳送速度，本設計使用了單片機的異步串行口，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。為了不影響單片機的串口通信功能，電路中使用了一片74HC4052雙4 選一模擬開關來實現串行通信、輸出口控制和并口數據輸入的功能切換，并使用AT89C2051的P1.0、P1.1口實現A、B通道的選擇。當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端輸出串行數據，開關量輸入緩沖區(qū)設在具有位尋址功能的20-23H，開關量輸出緩沖區(qū)設在24-28H，并使用串口工作方式0。發(fā)送和接收數據采用等待查詢方式。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；設置開關量輸入緩沖區(qū)指針
MOV R1，#04H ；設置開關量輸入位數
SETB A ；選擇開關量
CLR B ；輸入功能
CLR LE
CLR OC
SETB I／O ;并行置數
CLR I／O ；I0-I31高阻態(tài)
RCV 1：CLR RI ；清接收結束標志
MOV SCON ，#10H ;設串口工作方式0，
并啟動接收
WAIT 1：JNB RI，WAIT 1 ；未接收完等待
MOV A，SBUF ；將串行開關量數據送入A中
MOV @ R0 ,A ； 開關數據送開關量輸入緩沖區(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狀態(tài)由輸出量緩沖區(qū)輸出
OUTPUT：MOV R0，#24H ；設置開關量輸出緩沖區(qū)指針
MOV R1，#05H ；設置開關量輸出位數
CLR A ；選擇開關輸出功能
CLR B
CLR OC
SETB LE ；允許輸出數據
CLR I／O
MOV SCON，#00H；設串行口工作方式0
LOOP： MOV A，@ R0 ；取開關量數據
CLRTI；清發(fā)送結束標志
MOV SBUF，A ；發(fā)送數據
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。開關量輸出緩沖區(qū)24H～28H中的每一位和輸出口引腳O0～O39--一對應，緩沖區(qū)長度可根據使用的I／O口數量進行設置，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)可用更新對應口線輸出緩沖區(qū)字節(jié)內容的方法實現并口數據輸出或用置位／復位指令來實現位控輸出，限于篇幅，在這里就不詳述了。
5 結束語
GM8164串行I／O擴展芯片具有擴展I／O數量多，占用單片機硬件資源較少，接口電路及接口時序簡單，數據傳送速度快的特點，因而是一種較理想的開關量擴展芯片。
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