8155的外部引脚及内部逻辑结构的阐述

8155 详细说明155 可编程通用并行接口芯片 7.4.1 8155 的外部引脚及内部逻辑结构 1. 外部引脚 8155 芯片为 40 引脚双列直插封装，单一的，5V 电源，其引脚排列如图 7.16所示。其中: : A 口的输入输出信号线。该口作输入还是输出，由软件决定。 : B 口的输入输出信号线。该口作输入还是输出，由软件决定。 : C 口信号线。该口可作输入、输出口外，还可以传送控制和状态信号，因此C 口共有四种工作方式，即:输入方式(ALT1)，输出方式(ALT2)，A 口控制端口方式(ALT3)以及 A 口 和 B 口控制端口方式(ALT4)。其工作方式由软件决定。 , :地址数据复用线。 :片选信号。低电平有效。 图 7-16 8155 外部引脚 :IO 和 RAM 的选择信号。 ,0，选中 RAM; ,1，选中 IO 口。 :地址锁存信号。除了进行 , 的地址锁存控制外，还用于把片选信号 和 等信号进行锁存。 :读选通信号。 :写选通信号。 :复位信号。复位后 A 口、B 口和 C 口均为数据输入方式。 :定时器/计数器的计数脉冲输入端。 :定时器/计数器。 2. 内部逻辑结构 8155 的内部逻辑结构如图 7-17 所示。由图可以看出，8155 由三部分组成，即:存储单元为 256 字节的静态 RAM;3 个可编程的 I/O，其中 2 个口(A 口和 B 口)为 8位口，1 个口(C 口)为 6 位口;1 个 14 位的定时器/计数器 图 7-17 8155 的内部逻辑结构 由以上可知 8155 有 A 口、B 口、C 口和定时器/计数器低 8 位以及定时器/计数器高 8 位五个端口，另外 8155 内部还有一个命令/状态寄存器，所以 8155 内部共有 6 个端口。对它们只需要使用 即可实现编址，如表 7-5 所示。 表 7-5 8155 的端口地址编码 AD AD AD AD AD AD AD AD 对应端口 76543210命令/状态寄 0 0 0 存器 0 0 1 A 口 0 1 0 B 口 0 1 1 C 口 定时器/计数 1 0 0 器低 8 位 定时器/计数 1 0 1 器高 8 位 7.4.2 8155 的命令/状态字 1. 8155 的命令字 由以上内容可知，8155 的 A 口有输入和输出两种工作方式，B 口也有输入和输出两种工作方式，而 C 口有输入方式(ALT1)，输出方式(ALT2)，A 口控制端口方式(ALT3)以及 A 口 和 B 口控制端口方式(ALT4)四种工作方式。这些端口的工作方式是由 8155 内部的命令寄存器(命令字)来控制的。命令字除了规定端口的工作方式还规定了定时器/计数器的工作方式。命令字只能进行写操作。其格式如图 7.18 所示。 图 7.18 8155 的命令字 当以无条件方式进行数据输入输出时，由于不需要任何联络信号，因此这时 A口、B 口和 C 口都可以进行数据的输入输出操作。 当 A 口或者 B 口以中断方式进行数据传送时，所需要的联络信号由 C 口提供，其中 为 A 口提供， 为 B 口提供。各联络信号的定义如表 7-6 所示。 表 7-6 联络信号 C 口 对 A 口控制(ALT3) 对 A 口和 B 口控制(ALT4) AINTR AINTR ABF ABF 输出 BINTR 输出 BBF 输出 联络信号共有三个，其中: INTR:中断请求信号(输出)，高电平有效。送给 MCS-51 单片机的外中断请求 BF :缓冲器满状态信号(输出)，高电平有效。 :选通信号(输入)，低电平有效。数据输入时， 是外设送来的选通信号;数据输出时， 是外设送来的应答信号。 以中断方式进行数据输入输出时，其过程和 8255 基本相同，在此不作赘述。 2. 8155 的状态字 状态字只能读不能写，所以 8155 的命令字和状态字共用一个地址。当对命令/状态字进行写操作时，写进去的是命令，当对命令/状态字进行读操作时，读出来的是状态。状态字用于寄存各端口及定时器/计数器的工作状态。其格式如图 7.19所示。 图 7.19 8155 的状态字 7.4.3 8155 的扩展逻辑电路 8155 与 MCS-51 单片机的连接比较简单，因为 8155 的许多信号与 MCS-51 单片机兼容，可以直接连接。表 7-7 列出了这些信号的对应关系。 表 7-7 8155 与 MCS-51 单片机兼容的信号 MCS-51 单 MCS-51 单8155 8155 片机 片机 , 口 ALE ALE RESET RST , 时数据地址复用线，之所以能与 口线直接相连而不需地址锁存器，是因为8155 内部已有锁存器，可以进行地址锁存，因此连接时不需要再加锁存器。 8155 与 MCS-51 单片机连接的主要麻烦在 信号上。因为是 8155 特有的信号，MCS-51 单片机中没有相应的信号。因此要设法形成这个信号，提供给 8155 使用。 信号的形成有多种方法，不同的形成的方法对应着不同的编址方法。下面介绍比较常用的一种方法。用高位地址线作 信号 这种方法实际就是编址技术中的线选法。例如以 接 ，则 8155 与 8051 的连接如图 7.20 所示。 这种 信号产生方法中，对 8155 需要使用 16 位地址进行编址。这种方法适应于有多片 I/O 扩展及存储器扩展的较大单片机系统中，因此要使用片选信作为片选信号与 直接相连。 号。例如图中使用 图 7.20 高位地址直接作为 信号 假设没有用到的地址位其值为系统复位后的值，即为 1。则 时，端口地址范围为:0FDF8H,0FDFDH; 时，8155 内部 RAM 地址范围是:0FC00H,0FCFFH。 7.4.4 8155 的定时器/计数器 1. 8155 定时器/计数器的计数结构 8155 的定时器/计数器是一个 14 位的减法计数器，由两个 8 位寄存器构成，如图 7.21 所示。以其中的低 14 位组成计数器，剩下的两个高位( ， )用于定义计数器输出的信号形式。 图 7.21 8155 定时器/计数器的计数结构 2. 定时器/数器的使用 8155 的定时器/计数器与 MCS-51 单片机芯片内部的定时器/计数器，在功能上是完全相同的，同样具有定时和计数两种功能。但是在使用上却与 MCS-51 单片机的定时器/计数器有许多不同之处。具体表现在: 8155 的定时器/计数器是减法计数，而 MCS-51 单片机的定时器/计数器?却是加法计数，因此确定计数初值的方法是不同的。 ? MCS-51 单片机的定时器/计数器有多种工作方式，而 8155 的定时器/计数器只有一种固定的工作方式，即 14 位计数。通过软件方法进行计数初加载。 ? MCS-51 单片机的定时器计数器有两种计数脉冲。定时功能时，以机器周期为计数脉冲;计数功能时，从芯片外部引入计数脉冲。但 8155 的定时器/计数器，不论是定时功能还是计数功能都是由外部提供计数脉冲，其信号引脚是 TIMERIN。 ? MCS-51 单片机的定时器/计数器，计数溢出时，自动置位 TCON 寄存器的计数溢出标志位(TF),供用户查询或中断方式使用;但 8155 的定时器/计数器，计数溢出时向芯片外部输出一个信号(TIMEROUT)。而且这一信号还有脉冲和方波两种形式，可由用户进行选择。具体由 ， 两位定义: =00 单个方波 =01 连续方波 =10 单个脉冲 =11 连续脉冲 这四种输出形式如图 7.22 所示。 图 7.22 8155 信号输出形式 3. 定时器/计数器的控制 8155 定时器/计数器的工作方式由命令字中的最高两位 进行控制(见图 7.18)。具体说明如下: D7D6=00 不影响计数器工作。 D7D6=01 停止计数。如计数器未启动则无操作，如计数器正运行则停止计数。 D7D6=10 达到计数值(计数器减为 0)后停止。 D7D6=11 启动，如果计数器没运行，则在装入计数值后开始计数;如果计数器已运行，则在当前计数值计满后，再以新的计数值进行计数。 7.4.5 8155 的初始化 要求使用 8155 定时器/计数器对计数脉冲进行千分频，即计数 1000 后，TIAMEROUT 端电平状态发生变化，并重新置数以产生连续方波。此外假定 A 口为输出方式，允许中断;B 口为输入方式，不允许中断;C 口为对 A 口控制方式(ALT3)。请编写初始化程序。 解:要求输出连续方波，所以定时器/计数器的最高两位 M2 M1,01。计数器的其它 14 位装入计数初值。8155 为减法计数，所以计数初值为 1000，化为 16 进制数为 03E8H。则定时器/计数器的高 8 位为:43H，低 8 位为:0E8H。 命令名字的设置如下: 计数器 B 口 A 口 C 口 B 口 A 口 装入后启动 不允许中断 允许中断 ALT3 输入 输出 1 1 0 1 1 0 0 1 因此，命令字的内容为 0D9H。假定命令/状态寄存器的地址为 0FDF8H。则初始化程序为: MOV DPTR， #0FDF8H ;命令/状态寄存器地址 MOV A， #0D9H ;命令字 MOVX DPTR， A ;装入命令字 MOV DPTR， #0FDFEH ;计数器低 8 位地址 MOV A， #0E8H ;低 8 位计数值 MOVX DPTR， A ;写入计数值低 8 位 INC DPTR ;计数器高 8 位地址 MOV A， #43H ;高 8 位计数值 MOVX DPTR， A ;写入计数值高 8 位 7.4.6 8155 的应用举例 8155 有很强的功能，在此以 8155 作单片机键盘接口为例进行说明。在讲此例之前首先说明单片机的键盘接口和键功能的实现。 1. 单片机的键盘接口处理 单片机的键盘接口处理的内容包括以下几个方面: 键扫描 首先是判定有没有键被按下。如图 7.23 所示，键盘的行线一端经电阻接，5V电源，另一端接