[信息与通信]第九章8255A.ppt

第九章 可编程外围接口芯片8255A及其应用,9.1 8255A的工作原理 9.2 8255A的应用举例 习题9,8255A是一种通用的芯片，是为Intel系列微处理器设计的，也可用于其它系列的微机系统中，可由程序来改变其功能，通用性强，使用灵活。用8255A作接口时，通常不需要附加外部逻辑电路就可直接为CPU和外设之间提供数据通道，是应用极广的并行I/O接口芯片。,9.1 8255A的工作原理,9.1.1 8255A的内部结构和引脚信号 8255A具有三个可编程的数据端口(A口、B口和C口)，能在三种方式下工作。单一+5V电源供电。其内部结构框图如图9.1(a)所示，引脚图如图9.1(b)所示。 一、数据总线缓冲器 双向、三态的8位数据缓冲器，是8255A和系统总线相连接的通道。 D7 D0：双向三态8位数据线，与系统的数据总线相连接。,图9.1 8255内部结构和引脚图 (a) 8255A内部结构；(b) 8255A外引脚图,表9-1 8255A的控制信号与执行的操作之间的对应关系,CS：片选信号，低电平有效。 RD、WR：读、写信号，低电平有效。 RESET：复位信号。当它为高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）都被清除。三个数据端口则被置为输入方式。 A1、A0：口地址线。用来选择8255A内部的三个数据端口和控制端口。与CPU地址总线对应相连。,三、数据端口A口、B口、C口 8255A有三个数据端口，即A口、B口、C口，每一个端口都是8位口，各端口都可由程序设定为输入口或输出口，此外，C口还可作控制口，用于输出控制信号和输入状态信号。 A口：有一个8位的数据输入锁存器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器。因此A口适用在双向的数据传输场合。不管是输入还是输出，都可以锁存。,B口：有一个8位的数据输入缓冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器组成。因此用B口作输出口时，数据可以锁存；作输入时，不能锁存。 C口：有一个8位的数据输入缓冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器。在方式字的控制下，C口可以分成两个4位的端口，每个端口有一个4位的输出锁存器，这两个4位口分别与A口和B口配合，以输出控制信号和从外部输入状态信号。,PA7PA0：A口外设数据线。 PB7PB0：B口外设数据线。 PC7PC0：C口外设数据线。 四、 A组和B组控制逻辑 A组控制逻辑控制A口和C口的高4位(PC4PC7)，B组控制逻辑控制B口和C口的低4位(PC0PC3)。这两组控制逻辑接受读/写控制逻辑来的命令以及从内部数据总线接受控制字，向相应的口发出命令以控制其动作。,9.1.2 8255A的控制字 在使用8255A之前，要由CPU先对它进行初始化，写入控制字。 8255A有两类控制字。一个是方式选择控制字，另一个是C口按位置1/置0控制字。这两个控制字都写入控制口，根据D7位的状态决定是哪一个控制字。 1. 方式选择控制字 方式选择控制字用来决定8255A三个数据端口各自的工作方式，它的格式如图9.2所示。,图9.2 8255A的方式选择控制字,2. C口按位置位/复位控制字 端口C的数位常用作控制或应答信号，由CPU用输出指令向8255A的控制口（注意不是对C口）写入C口按位置位/复位控制字，可使C口的任意一个引脚的输出单独置“1”或置“0”，或者为应答式数据传送发出中断请求信号。控制字的格式如图9.3所示。 经常利用端口C的这个特点，在它的某一位上产生一个TTL电平的控制信号。,图9.3 8255A的C口按位置位/复位控制字,例如，要将C口的PC3置0，PC7置1，可用下列程序段实现。 MOV AL，06H ；PC3置0控制字送AL MOV DX，PortAdd ；控制端口地址PortAdd送DX OUT DX，AL ；对PC3完成置0操作 MOV AL，0FH ；PC7置1控制字送AC OUT DX，AL ；完成对PC7置1操作,9.1.3 8255A的工作方式和C口状态字 8255A有三种工作方式，即方式0基本输入输出方式，方式1选通输入输出方式和方式2双向选通方式，通过向8255A的控制字寄存器写入方式选择控制字，就可以规定各端口的工作方式。当8255A工作于方式l和方式2时，C口可提供A口或B口的联络信号，用输入指令可以读取C口的状态。,一、方式0：基本输入/输出方式 在这种方式下，A口、B口和C口(C口分为2个4位使用)都可提供简单的输入和输出操作，对每个端口不需要固定的应答式联络信号。工作在方式0时，在程序中可直接使用输入指令(IN)和输出(OUT)指令对各端口进行读写。方式0的基本定义是2个8位的端口和2个4位的端口。任何一个端口都可以作为输入或输出。 方式0一般用于无条件传送的场合，不需要应答式联络信号，外设总是处于准备好的状态。,二、方式1：选通输入/输出方式 此时数据传送须联络信号进行协调。只有A口和B口可工作于方式1，此时C口的某些位线被规定为A口或B口的联络信号线，余下的线只具有基本I/O功能，即只能工作于方式0，作数据位使用。C口这些用作状态或控制的联络信号线不能由用户编程改变。各线的意义和A口、B口工作于输入还是输出有关。此外，A、B口的输入、输出数据都能锁存。工作时可以用中断方式，也可以用查询方式与CPU联系。,1、选通输入方式 当A、B口为方式1输入时，它们的端口状态、联络信号和控制字如图9.4所示。C口的PC3PC5用作A口的联络线； C口的PC0PC2用作B口的联络线。C口还剩余的2位PC7、PC6，仍可工作于方式0，用作输入或输出，由方式选择控制字的D3位来定义。,图9.4 方式1输入下端口的状态和联络信号 (a) A端口；(b) B端口,CPU查询使用。它实际上是对STB信号的回答信号，当STB信号有效时，IBF就被置成高电平。待CPU执行IN指令，RD信号有效，将输入数据读入CPU，并利用RD信号的后沿将IBF清“0”，表示输入缓冲器已空，外设可继续输入后续数据。 INTE(Interrupt Enable)：中断允许信号，高允许。这是一个控制8255A能否向CPU发中断请求的信号，它没有外部引出脚，是在A组和B组控制电路中分别设置的一个内部中断触发器。只有用软件才能使这两个触发器置“1”或清“0”。通过向8255A写入C口按位置1/置0控制字来设置。,对于这种选通的输入方式，如果采用查询式输入时，CPU先查询8255A的输入缓冲器是否满了，也就是IBF是否为高? 如果输入缓冲器满信号IBF为高，则CPU就可以从8255A读入数据。如果采用中断方式传送数据时，应该先用C口置位/复位控制字使相应的端口允许中断，也就是要使PC4或PC2置1。 方式1输入的工作时序如图9.5所示。,图9.5 8255A方式l输入时序,2、选通输出方式 当A、B口为方式1输出时，它们的端口状态、联络信号和控制字如图9.6所示。 C口的PC3、PC6、PC7用作A口的联络线，PC2、PC1、PC0用作B口的联络线。剩下的PC4、PC5可工作于方式0，用作数据线。,图9.6 方式1输出下端口的状态和联络信号 (a) A端口；(b) B端口,OBF(Output Buffer Fu11)：输出缓冲器满信号，向外部输出，低电平有效。当其有效时，表示CPU已将数据输出到指定端口，通知外设可以把数据取走。实际上它是8255A送给外设的选通信号。当CPU执行OUT指令输出数据时，WR生效。由WR的上升沿将OBF置为有效，由ACK信号使其恢复为高电平。 ACK(Acknowledge)：外设的应答信号，由外部输入，低电平有效。 ACK有效，表示 8255A中的数据已经被外设接受。它实际上是对OBF信号的回答。,INTE：中断允许信号，高电平有效。 INTR：中断请求信号，高电平有效。当外设接收了CPU送给8255A的数据后， 8255A就用INTR向CPU发出中断请求。当ACK、 OBF和INTE均为高电平时，置INTR为高。CPU响应中断，在中断服务程序中利用OUT指令继续输出后续数据。由WR 的上升沿复位INTR为低电平。 图9.7是方式1输出情况下的工作时序图。 3、选通输入/输出组合 A口和B口也可以分别定义为输入或输出。,图9.7 8255A方式1输出时序,三、方式2：双向选通输入/输出方式 只有A口可以工作在方式2，通过PA7PA0与外设进行双向通信，既能输入也能输出。工作时可以用中断方式，也可以用查询方式与CPU联系。此时用C口的5位口线进行联络。工作时输入和输出数据均能锁存。 C口剩下的3条口线可以作为B口方式1的联络线，也可以和B口一起成为方式0的I/O线。 A口工作于方式2时的端口状态和控制信号如图9.8所示。此时，C口的PC7PC3作为联络信号。 联络信号分别有： STB、 IBF、 OBF、ACK和INTR。它们的基本含义与方式1时均相同。,图9.8 方式2时A口的状态和控制信号,需要注意的是：有输入或输出操作引起的中断请求信号都是通过同一个引脚输出的，因此CPU响应中断后，必须通过查询OBF和IBF的状态，才能确定是输入过程还是输出过程引起的中断。另外，输入和输出时分别由不同的INTE来控制能否向CPU发出中断请求信号。 方式2的工作时序如图9.9所示。输入过程和输出过程的顺序是任意的，次数也是任意的。,图9.9 8255A方式2时序,由于方式2是双向传输的工作方式，如果一个外设既可以作为输入，又可以作为输出时，采用8255A的方式2与它相连就十分方便。,8255工作方式讲解,四、C口状态字 当8255A工作于方式1或方式2时，端口C就根据不同的情况产生或接收“联络”信号，通过读C口的状态，可以检测A口、B口的状态。当8255A与CPU采用查询方式工作时，要求CPU读取C端口的内容。可以由执行端口C的正常读操作来完成这一功能。对读出的状态字，各位规定的含义如图9.10所示。 这些状态字，实际上就是在方式1或方式2下，C口各位规定的作用。当A、B口工作方式不同时，读出的状态字是这些状态字的组合。,(2)方式2状态字,(1)方式1状态字,图9.10 状态字的定义,9.2 8255A的应用举例 一、基本输入输出应用举例 图9.11所示是基本输入输出应用的示意图。,图9.11 基本输入输出举例,MOV DX，0F6H ；控制字寄存器 MOV AL，10010000B ；控制字 OUT DX，AL ；写入控制字 TEST_IT： MOV DX，0F0H ；指向A口 IN AL，DX ；从A口读入开关状态 MOV DX，0F2H ；指向B口 OUT DX，AL ；B口控制LED,指示开关状态 JMP TEST_IT ；循环检测,二、打印机接口举例 8255A与打印机的连接如图9.12所示。利用8255A工作在方式0实现打印机接口。试编写初始化程序。若要将存于AL中的字符送打印机打印，请编写打印程序。 分析工作过程为：当主机要往打印机输出字符时，先查询打印机忙信号，如果打印机正在处理一个字符或正在打印一行字符，则忙信号为1，反之，则忙信号为0.因此，当查询到忙信号为0时，则可通过8255A往打印机输出一个字符。此时，要将选通信号STB置成低电平，然后再使STB为高电平，这样，相当于在STB端输出一个负脉冲（初态时，STB为高电平），此负脉冲作为选通脉冲将字符选通到打印机输入缓冲器。,8255与打印机的连接应用,图9.12 8255A与打印机的连接图,现A口作为传送字符的通道，工作于方式0，输出方式；B口未用；C口工作于方式0，PC2作为BUSY信号输入端，故PC3PC0为输入方式，PC6作为STB信号输出端，故PC7PC4为输出方式。 设8255A的口地址为：0D0H、0D2H、0D4H、0D6H。 PP：MOV AL，1000 0001B；方式0，A口输出，上C口输 ；出，下C口输入 OUT 0D6H，AL MOV AL，0DH；用方式字使PC6为1，即STB为高 OUT 0D6H，AL PWAIT：IN AL，0D4H；测PC2，检查打印机忙闲,AND AL，04H JNZ PWAIT；打印机忙，等待 OUT 0D0H，AL；不忙，将AL中字符从A口输出 MOV AL，0CH OUT 0D6H，AL；使STB为0 INC AL OUT 0D6H，AL；再使STB为1，这样形成负脉冲，将数据 ；锁存于打印机，打印机进行处理,习 题 9,9.1 当数据从8255A的C口往数据总线上读时，8255A的几个控制信号、A1、A0分别是什么？8255A的方式选择控制字和C口按位置1/置