第九章 可编程外围接口芯片8255A及其应用0.ppt

第9章可编程并行接口芯片Intel8255A,9.18255A的工作原理9.1.1功能Intel8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，内部有2个8位I/O口（PA、PB），两个4位I/O口（PC74、PC30）.通过编程可设置3种工作方式，可适用于CPU与I/O设备之间的多种数据传送方式的要求。C口可作为数据口，可作为信号线（CPU与I/O设备之间的应答信号），可作为状态口，可按位置位/复位。价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。,9.1.28255A的内部结构和管脚引脚（DIP40）（1）D0D7：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；（2）端口A、B、C：PA0PA7（端口A，用来连接外设）；PB0PB7（端口B，用来连接外设）；PC0PC7（端口C，用来连接外设或者作为控制信号）。（3）CS、RESET、WR、RD、A1、A0(内部4个端口)。（4）VCC、GND。,2.内部结构,1三个数据端口A，B，C三个端口均可看作I/O口，但它们的结构和功能稍有不同。A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。可编程实现8位输入、输出或双向传送。B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。可编程实现8位输入、输出，但不能实现双向传送。C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O口（用于输入、输出），也是仅对输出数据进行锁存。可按位置位/复位。也可作为A口（C口的高5位）、B口（C口的低3位）选通或双向传送的状态、控制信号。,2.A组和B组的控制电路这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置/复位的操作。A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。3.数据总线缓冲器8位的双向的三态缓冲器，与系统总线相连，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。4读/写控制逻辑读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号及系统读信号、写信号、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1,8255A的操作功能表CSRDWRA1A0操作数据传送方式00100读A口A口数据数据总线00101读B口B口数据数据总线00110读C口C口数据数据总线01000写A口数据总线数据A口01001写B口数据总线数据B口01010写C口数据总线数据C口01011写控制口数据总线数据控制口1无效数据总线进入高阻,9.1.38255A的编程命令8255A的编程包括两个内容：工作方式控制字设置，C口的按位置位/复位功能。这两个命令均写入控制端口（A1A0=11）,用特征位D7区分，D7=1，为工作方式控制字，D7=0，为C口的按位置位/复位。1.工作方式控制命令字控制字要写入8255A的控制口，写入控制字之后，8255A才能按指定的工作方式工作。,工作方式控制命令字格式,A口：3种工作方式（0、1、2）B口：2种工作方式（0、1）C口：分成两个4位端口，除了可以用作输入输出端口外，还能用来配合A口和B口工作，提供联络信号。8255有3个8位并行口（2个8位口，2个4位口）例1某系统要求使用8255A的A口方式0输入，B口方式0输出，C口高4位方式0输出，C口低4位方式0输入。设8255的口地址为60H-63H。则控制字为：10010001即91H初始化程序为：MOVAL，91HOUT63H，AL,2.C口的置位/复位功能只有C口才有，它是通过向控制口写入按指定位置位/复位的控制字来实现的。C口的这个功能可用于设置方式1的中断允许，可以设置外设的启/停等。可以产生矩形波或方波。功能：指定PC口的某一位（某一个引脚）输出高电平或低电平。,例2：一片8255A的口地址为60H63H，PC5平时为低电平，要求编程使从PC5引脚输出一个正脉冲。MOVAL，00001011BMOV63H，AL；PC5为高电平MOVAL，00001010BMOV63H，AL；PC5为低电平注：C口的置位/复位命令写入命令口，不能写入C口。,9.1.48255A的工作方式8255A有三种工作方式，可以通过编程来设置。方式0：简单输入/输出查询方式；A，B，C端口均可。方式1：选通输入/输出中断方式；A，B，两个端口均可。方式2：双向输入/输出中断方式。只有A端口才有。工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。1.方式0一种简单的输入/输出方式，无需应答联络信号。A，B，C三个口都可工作在这种方式下，可以通过方式选择命令字定义他们是作为输入还是作为输出。这些端口与CPU交换数据时，可直接使用输入输出指令从指定端口读取或写入数据。比如PA口地址为60H，CPU可通过指令直接读取或写入数据：INAL,60H|OUT60H,AL,2.方式1方式1是一种选通I/O方式，A口和B口仍作为两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。(1)方式1的输入组态和应答信号的功能下图给出了8255A的A口和B口方式1的输入组态。,C口的PC3PC5用作A口的应答联络线，PC0-PC2则作用B口的应答联络线，余下的PC6PC7则可作为方式0使用。应答联络线的功能如下：STB：选通输入。用来将外设输入的数据从PA口或PB口写入8255A的输入缓冲器。IBF：输入缓冲器满。作为STB的回答信号。CPU读取数据后将其复位。INTR：中断请求信号，向CPU发出中断请求。INTR置位的条件是STB=1且IBF=1且INTE=1。,INTE：中断允许。无外部引脚。对A口来讲，是由PC4置位来实现，对B口来讲，则是由PC2置位来实现。事先通过C口置位/复位命令字将其置位。输入过程：外设准备好数据放在端口数据线上外设向8255发STB将数据输入8255IBF=1，输入缓冲器满（在INTE=1，中断允许时）INTR=1，向CPU提出中断申请CPU在允许的情况下相应中断转入中断服务，将输入缓冲器的数据取走，同时，清INTR，IBF=0，输入缓冲器空，允许外设输入数据。,方式1的输出组态和应答信号功能CPU通过8255向外设发送数据,C口的PC3、PC6、PC7用作A口的应答联络线，PC0-PC2则作用B口的应答联络线，余下的PC4PC5则可作为方式0使用。应答联络线的功能如下：OBF：输出缓冲器满。当CPU已将要输出的数据送入8255A时有效，用来通知外设可以从8255A取数。收到ACK后恢复为高电平。ACK：响应信号。作为对OBF的响应信号（负脉冲），表示外设已将数据从8255A的输出缓冲器中取走。INTR：中断请求信号。INTR置位的条件是ACK为高且OBF为高且INTE为高。即外设已经取走数据，便向CPU发中断，CPU可以发下一字节的数据了。INTE：中断允许。对A口来讲，由PC6的置位来实现，对B口仍是由PC2的置位来实现。,输出过程：CPU向8255写数据OBF=0，输出缓冲器满外设读完数据ACK=0有效，表明外设已收到数据（在INTE=1时）INTR=1，向CPU提出中断申请CPU在允许时响应中断CPU向8255写下一个数据。（3）选通输入/输出方式组合8255A工作于方式1时，允许对PA口和PB口分别定义其输入输出方向，可以定义一个端口作为输入，另一个端口作为输出。,3方式2方式2为双向选通I/O方式，只有A口才有此方式。这时，C口有5根线用作A口的应答联络信号，其余3根线可用作方式0，也可用作B口方式1的应答联络线。方式2就是方式1的输入与输出方式的组合，各应答信号的功能也相同。而C口余下的PC0PC2正好可以充当B口方式1的应答线，若B口不用或工作于方式0，则这三条线也可工作于方式0。,（1）方式2的组态,(2)方式2的应用场合方式2是一种双向工作方式（半双工），如果一个并行外部设备既可以作为输入设备，又可以作为输出设备，并且输入输出动作不会同时进行。PA口既可输入又可输出。(3)方式2和其它方式的组合方式2和方式0输入的组合：控制字：11XXX01T方式2和方式0输出的组合：控制字：11XXX00T方式2和方式1输入的组合：控制字：11XXX11X方式2和方式1输出的组合：控制字：11XXX10X其中X表示与其取值无关，而T表示视情况可取1或0。,9.1.58255与8086CPU之间的连接电路简单的连接电路如下：,9.28255A接口应用举例9.2.1基本输入/输出8个开关K7K0，要求不断检测它们的通断状态，并随时在发光二极管LED7LED0上显示出来。开关断开，相应的LED点亮；开关合上，LED熄灭。我们选用8086CPU，8255A和74LS138译码器等芯片。,设计8255A的A口作输人口，8个开关K7K0分别接PA7PA0。B口为输出口，PB7PB0分别接显示器LED7LED0。8255A的和RESET引脚分别与CPU的相应输出相连。8255A的数据线D7D0与8086的低8位数据总线D7D0相连，8255A的4个口地址都应为偶地址，A0必须总等于0。当A7A6A5=111，A4A3A0=100时，选中8255A。这样，8255A的4个端的地址分别为F0H、F2H、F4H和F6H，对应于8255A的A口、B口、C口和控制字寄存器。其硬件电路如下图所示。,程序设计：方式选择控制字：A口工作于方式0、输人，B口工作于方式0、输出，C口未用。控制字中与C口对应的位可以被置为0，则控制字为100100000。具体程序如下：MOVDX,0F6H；控制字寄存器MOVAL,10010000B；控制字OUTDX,AL；写人控制字TEST-IT：MOVDX，0F0H；指向A口INAL,DX；从A口读人开关状态MOVDX，0F2H；指向B口OUTDX，AL；B口控制LED，指示开关状态JMPTEST_IT；循环检测如果开关合上，LED点亮；开关断开，LED熄灭；程序该作如何改动？,MOVDX,0F6H；控制字寄存器MOVAL,10010000B；控制字OUTDX,AL；写人控制字TEST-IT：MOVDX，0F0H；指向A口INAL,DX；从A口读人开关状态MOVDX，0F2H；指向B口NOTAL;AL内容取反OUTDX，AL；B口控制LED，指示开关状态JMPTEST_IT；循环检测或使用XORAL，0FFH,9.2.28255外扩打印机例利用8255A的A口方式0与微型打印机相连，将CPU内存缓冲区BUFF中的字符打印输出。试完成相应的软硬件设计。首先我们分析一下打印机的工作。微型打印机和主机之间的接口采用并行接口。,打印机数据传输时序,工作流程：主机将要打印的数据送上数据线，然后发选通信号。打印机将数据读入，同时使BUSY线为高，通知主机停止送数。这时，打印机内部对读入的数据进行处理。处理完以后使ACK有效，同时使BUSY失效，通知主机可以发下一个数据。硬件连线如下图：,说明：由PC0充当打印机的选通信号，通过对PC0的置位/复位来产生选通。同时，由PC7来接收打印机发出的“BUSY”信号作为能否输出的查询。8255A的方式控制字为：10001000即88HA口方式0，输出；C口高位方式0输入，低位方式0输出PC0置位:00000001即01HPC0复位：00000000即00H8255A的4个口地址分别为：60H，61H，62H，63H。,程序如下：DADASEGMENTBUFFDBThisisaprintprogram!，$DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS：CODE，DS：DATA,START：MOVAX，DATAMOVDS，AXMOVSI，OFFSETBUFFMOVAL，88H；8255A初始化，A口方式0，输出OUT63H，AL；C口高位方式0输入，低位方式0输出MOVAL，01H；C口置位/复位控制字OUT63H，AL；使PC0置位，使选通无效WAIT：INAL，62HTESTAL，80H；检测PC7是否为1，即是否忙JNZWAIT；为忙则等待MOVAL，SICMPAL，$；是否结束符JZDONE；是则输出回车、换行OUT60H，AL；不是结束符，则从A口输出（此时打印机；还不能接收数据）MOVAL，00HOUT63H，AL；使PC0复位，使选通有效，有效后接收数据MOVAL，01HOUT63H，AL；使PC0置位，使选通无效INCSI；修改指针，指向下一个字符JMPWAIT,DONE：MOVAL，0DHOUT60H，AL；输出回车符MOVAL，00HOUT63H，AL；选通有效MOVAL，01HOUT63H，AL；选通无效WAIT1：INAL，62HTESTAL，80H；检测PC7是否为1即是否忙JNZWAIT1；为忙则等待MOVAL，0AHOUT60H，AL；输出换行符MOVAL，00HOUT63H，AL；选通有效MOVAL，01HOUT63H，AL；选通无效MOVAH，4CHINT21HCODEENDSENDSTART,例将上例中8255A的工作方式改为方式1，采用中断方式将BUFF开始的缓冲区中的100个字符从打印机输出。（假设打印机接口仍采用Centronics标准）分析：仍用PC7作为打印机的选通，打印机的回应接PC6，数据口为8255A的A口，8255A的中断请求信号（PC3）接至系统中断控制器8259A的IR3，其它硬件连线同上例，如下页图所示。,PC7,PC6,8255A的控制字为：1010XXXXPC6置位:00001101即0DH，允许8255A