微机原理ch09并行接口.docVIP

9 并行接口9.1 8255A的结构与引脚9.1.1 内部结构9.1.1.1 数据端口A、B、C8255A有三个8位数据端口，即端口A、端口B和端口C。1) 端口A端口A对应一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输出锁存缓冲器，所以用端口A作为输入或输出时，数据均受到锁存。2) 端口B端口B对应一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存缓冲器。3) 端口C端口C对应一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存缓冲器。9.1.1.2 A组控制和B组控制A组控制电路控制端口A和端口C的高4位（PC7PC4）的工作方式和读写操作。B组控制电路控制端口B和端口C的低4位（PC3PC0）的工作方式和读写操作。9.1.1.3 读写控制逻辑电路读写控制电路负责管理8255A的数据传输过程。9.1.1.4 数据总线缓冲器这是一个双向三态的8位数据缓冲器，8255A通过他与系统总线相连，输入数据、输出数据以及CPU发给8255A的控制字都是通过这个缓冲器传递的。9.1.2 引脚说明9.1.2.1 和外设一侧相连的信号l PA7PA0，PB7PB0，PC7PC0三组双向数据信号线，分别与8255A的A口、B口、C口相对应，每组8根。9.1.2.2 和CPU一侧相连的信号1) 数据线D7D0是8255A与系统数据总线相连接的双向三态8位数据信号线。CPU通过执行IN或OUT指令传送的数据由缓冲器接收或发送，控制字和状态字也是通过数据总线缓冲器传输的。2) 复位信号RESET，输入，高电平有效。RESET信号有效时，将使8255A内部的控制寄存器清零，所有的口处于输入工作状态。3) 片选信号-CS，输入，低电平有效。通常由端口地址译码产生。4) A1和A0均为输入信号，A1和A0用来选择8255A内部的A口、B口、C口和控制寄存器。5) 读写控制信号-RD读控制信号，输入，低电平有效。-RD有效时，8255A将状态信息或者数据信息送上系统数据总线，从而完成CPU对该8255A的读操作。-WR写控制信号，输入，低电平有效。-WR有效时，将CPU输出的数据或控制命令字写入8255A，从而完成CPU对该8255A的写操作。-CSA1A0-RD-WR操作00001数据从端口A 数据总线 CPU00101数据从端口B 数据总线 CPU01001数据从端口C 数据总线 CPU00010数据从CPU 数据总线 端口A00110数据从CPU 数据总线 端口B01010数据从CPU 数据总线 端口C01110数据从CPU 数据总线 控制寄存器1D7 D0进入高阻态01101非法的信号组合011D7 D0进入高阻态9.2 8255A的控制字9.2.1 方式选择控制字8255A中有三种工作方式：l 方式0（Mode 0）：基本输入输出方式（Basic Input/Output）l 方式1（Mode 1）：选通输入输出方式（Strobe Input/Output）l 方式2（Mode 2）：双向传输方式（Bi-Dirctional Bus）Example:(a) Find the control word if PA = out, PB = in, PC0 - PC3 = in, and PC4 - PC7 = out.(b) Program the 8255 to get data from port B and send it to port A, In addition, data from PCL is sent out to the PCU.Use port addresses of 300H - 303H for the 8255 chip.Solution:(a) From the figure of 8255 control word format, we get the control word of 1000 0011 in binary or 83H.(b) The code is as follows:B8255Cequ300h;Base address of 8255 chipCNTLequ83h;PA=out, PB=in, PCL=in, PCU=outmov dx, B8255C+3;load control registermov al, CNTL;load control byteout dx, al;send it to control registermov dx, B8255C+1;load PB addressin al, dx;get data from PBmovdx, B8255C;load PA addressoutdx, al;sent it to PAmov dx, B8255C+2;load PC addressinal, dx;get the bits from PCLandal, 0fh;mask the upper bitsrolal, 1;shift the bits to upper positionrolal, 1rolal, 1rolal, 1outdx, al9.2.2 端口C置位复位控制字置位复位控制字只能对C口进行操作，即只对C口有效。当8255A接收到写入器控制寄存器的控制字时，首先检测控制字的最高位，如果为“1”，则是方式控制字；如果为“0”，则是C口置位复位控制。9.3 8255A的工作方式9.3.1 方式0方式0（Mode 0）又称基本输入输出方式（Basic Input/Output）。在方式0下，A口、B口、C口的高4位和低4位都可以作为基本输入端口或基本输出端口，注意：C口被当作两个独立的4位端口。如果将所有的4个端口的输入功能和输出功能组合起来共有16种不同的组态。9.3.2 方式1方式1（Mode 1）又称选通输入输出方式（Strobe Input/Output）。在这种工作方式下，A口和B口作为数据输入输出端口，C口的高5位（PC7PC3）被用作A口的状态信号和控制信号；C口的低3位（PC2PC0）被用作B口的状态信号和控制信号。CPU使用A口或B口与外设交换数据时，由C口提供8255A与外设之间的选通和应答信号。此外，方式1具有中断请求逻辑，能够以中断方式与CPU交换数据。8255A的A口和B口能够同时以方式1工作。方式1时输入端口对应的控制信号：方式1时输出端口对应的控制信号：9.3.3 方式2方式2（Mode 2）又称双向传输方式（Bi-Dirctional Bus）。这种工作方式只能适应于8255A的A口，在这种工作方式下，外设可以通过8255A的A口进行数据的双向传输。当A口工作于方式2时，B口可以以方式1或方式0工作。9.4 8255A的应用9.4.1 LED数码管及其接口最简单的显示设备就是发光二极管（Light Emitting Diode, LED），由7段发光二极管组成的LED数码管是一种应用非常普遍的显示器件，单板机、微机控制系统及数字化仪器都用它作为输出的显示。9.4.1.1 LED数码管的工作原理LED数码管的主要部分是7段发光管，如图所示。这7段发光管顺时针分别称为a、b、c、d、e、f、g，有的产品还附带有一个小数点h。通过7个发光段的不同组合，数码管可以显示09和AF共16个数字，从而实现16进制数的显示。LED数码管有共阳极和共阴极两种结构。如为共阳极结构，则共用的阳极应接高电平为有效，各段则输入低电平有效。如为共阴极结构，则共用的阴极应接低电平为有效，各段则输入高电平有效。共阳极显示代码共阴极显示代码11000000C0001111113F11111001F9000001100610100100A4010110115B10110000B0010011114F100110019901100110331001001092011011013D1000001082011111017D11111000F800000111071000000080011111117F1001000090011011115F100010008801110111771000001183011111007C11000110C6001110013911000001C1001111103E10000110860111100179100011108E01110001719.4.1.2 单个LED的显示由于发光二极管发光时，通过的平均电流为10mA20mA，而通常的输出锁存器不能提供这么大的电流，所以LED的各段必须接驱动电路。例如，对于共阴极的数码管，阴极接地，则阳极要加驱动电路。驱动电路可由三极管构成，也可采用小规模集成电路。为了显示一个4位二进制数据（一位16进制数据），就需要将这4位二进制数据译为LED的7位（或8位）显示代码。一种方法是采用专用的带驱动的LED段译码器，实现硬件译码。另一种常用的方法是软件译码，在程序设计时将0F这16个数字对应的显示代码组成一个表，用换码指令（xlat）查表取出显示代码。;数据段LEDtbdb3fh,06h,5bh,4fh,.;代码段moval, digital;AL赋值为要显示的数字，例如5movbx, offset LEDtd;取显示代码表的首地址xlat;换码为显示代码，AL-DS:BX+ALmovdx, port;假设port表示与数码管相接的端口outdx, al;输出显示9.4.1.3 多个LED数码管的显示在实际使用中，往往是要用几个数码管实现多位显示。如果每一个数码管占用一个独立的输出端口，那么将占用太多的通道，而且驱动电路的数目也需要很多。所以要从硬件和软件两方面想办法来节省硬件电路。下图是一个常用的多位LED数码管显示接口电路示意图。在这种方案中，硬件上用公用的驱动电路来驱动个数码管，软件上用扫描法实现数码的显示。从图中可以看出两个8位端口就可以实现8个数码管的显示控制。位控制端口：用来控制哪一个（位）数码管的显示。对于图中共阳极的数码管，当位控制端口的控制码的某位为低电平时，经反向驱动便在相应的数码管的阳极加上了高电平，这个数码管就可以显示数据。段控制端口：决定具体显示什么数码。段控制端口通过段驱动电路送出显示代码到数码管相应的段。此端口由8个数码管共用，因此当CPU送出一个显示代码时，各个数码管的阴极都收到了此代码，但是只有位控制码中为低的位对应的数码管才得到导通而显示数据，其他数码管并不发光。只要CPU通过段控制端口送出显示代码，然后通过位控制端口送出位显示代码，指定的数码管便显示相应的数据。如果CPU顺序地输出段码和位码，依次让每个数码管显示数据，并不断地重复显示，当重复频率到达一定程度，利用视觉残留，则从数码管上便可看到稳定的数字显示。;数据段B8255Cequxxh;Base address of 8255 chipLEDdtdb8 dup(?);代码段;主程序;-;设置8255的工作模式mov dx, B8255C+3;load control registermov al, 10000000b;PA=out, PB=out.;-movsi, offset LEDdt;指向数据缓冲区callLEDdisp;调用显示子程序;-;显示子程序：显示一次数据缓冲区中的8个数据;入口参数：DS:SI=缓冲区首地址LEDdispprocpushaxpushbxpushdxmovbx, offset LEDtd;指向显示代码movah, 0feh;指向位0，最右边的位LED1:lodsb;取出要显示的数字xlatcs:LEDtb;取得显示代码: AL-CS:BX+ALmovdx, B8255C+1;Port B为段控制端口outdx, al;送出段码moval, ah;取出位显示代码movdx, B8255C;Port A为位控制端口outdx, al;送出位码calldelay;实现数码管延时显示rolah, 1;指向下一个数码管cmpah, 0feh;是否显示了所有的数码管jnzLED1;没有，则显示下一个数字popdxpopbxpopax;显示代码。显示代码表安排在子程序中是为了相对独立LEDtbdb0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8hdb80h,90h,88h,83h,0c6h,0c1,86h,8ehLEDdispendp;-;延时子程序timer= 10;延时常数，根据需要而设定delayprocpushbxpushcxmovbx, timerdelay1:xorcx, cxdelay2:loopdelay2decbxjnzdelay1delayendp9.4.2 键盘的基本工作原理9.4.2.1 键盘矩阵9.4.2.2 键的识别9.4.2.2.1 行扫描法的原理9.4.2.2.2 行反转法的原理行反转法是识别闭合键的常用方法之一。以4x4=16的键盘为例。用行反转法识别闭合键时，要将行线接于一个并口，先让它工作在输出方式；将列线接于一个并口，先让它工作在输入方式。CPU通过输出端口往各行线上全部送低电平，然后读入列线的值。如果此时有某个键被按下，则必定会使某一列线为0值。然后，反转行列端口的工作方式，即使行端口由输出方式转换为输入方式，列端口由输入方式转换为输出方式。将先前由列端口读入的值经由此端口输出，从行端口读入行线上的值，那么在闭合键所在的行线上的值比为0。这样当一个键被按下后，必定可以读取到一个唯一的行值和列值。当下图中的9号键闭合时，往行线输出全0后，从列线上读到的值为1101。然后，反转行列端口的工作方式，将读入的1101经由列端口输出，则会从行线上读到1011。于是行值和列值合起来得到一个数值10111101即BDH，这个知对应了键9。例：设用8255A的A端口连接行线，用B端口连接列线，用行反转法判别键的闭合。;ctrlport是8255的控制端口，设置控制为82H，;A端口输出，B端口输入st:moval, 10000010Boutctrlport, al;往A端口输出0wait1:moval, 0Outporta, al;输入列值inal, portb;看是否有键闭合cmpal, 0ffh;