第6章 输入输出 02.ppt

I/O接口概述,I/O端口与其寻址方式,CPU与外设之间的数据传送方式,并行接口8255A,掌握微型计算机接口技术的基本概念,了解主机与外设之间的各种数据传送方式,了解I/O端口的寻址方式,掌握可编程并行接口芯片8255A的连接与编程,6.4可编程并行通信接口8255A,一、8255A的内部结构,8255A内部结构框图,8255A包括四大部分：数据总线缓冲器、读写控制部件、A组和B组控制部件、端口A、B、C。,(1)数据端口A、B、C,端口A：包含一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入锁存器，输入输出数据均受到锁存。,端口B和C:都包含一个8位数据输入缓冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，输出数据能锁存，输入数据不锁存。端口C:可分成两个4位端口，分别定义为输入或输出端口，还可定义为控制、状态端口，配合端口A和端口B工作。,(2)A组和B组控制部件,A组，B组的控制寄存器，接收来自数据总线的控制字，并根据控制字确定各端口的工作状态和工作方式。,(3)读/写控制部件,接收来自CPU地址总线信号和控制信号，并发出命令到两个控制组(A组和B组)。,RESET：复位信号。RESET有效时，清8255A所有控制寄存器内容，并将各端口置成输入方式。,(4)数据总线缓冲器,8255A采用40线双列直插封装，引脚图如图所示。,8255A引脚定义,二、8255A的引脚,*PA7PA0：A端口数据信号引脚,*PB7PB0：B端口数据信号引脚,*PC7PC0：C端口数据信号引脚,*D7D0：8255A的8位数据线,*A1A0：端口选择信号,当A1A0=00时选择端口A,当A1A0=01时选择端口B,当A1A0=10时选择端口C,当A1A0=11时选择控制端口,表6-18255A的读写操作控制,8255A共有两种控制字：即方式选择控制字和对C口置位/复位控制字。,1方式选择控制字：控制字和各位的含义如图所示。,6.4.38255A的控制字,8255A工作方式控制字格式,示例,要求：A端口：方式1输入C端口上半部：输出，C口下半部：输入B端口：方式0输出方式控制字：10110001B或B1H初始化的程序段：;假设控制端口为63Hmoval，0b1h;方式控制字10110001out63H，al;送到控制端口,(2)端口C的置位/复位控制字,控制字的格式如图所示。,8255A置位/复位控制字格式,示例,这一控制字多用在PC口作为应答信号或中断信号时。利用置位复位控制字可将PC端口8位中的任意一位置成高电平或低电平；例如：把PC3置成高电平，则相应的置位字为：00000111B或07H；程序段为：MOVDX，8255_CWRMOVAL，00000111BOUTDX，AL,关于控制字要说明几点：,(1)设置方式控制字时，A口、B口作为整体设置，而C口要分成上、下两部分分别设置。三个端口的工作方式由一个控制字规定。,(2)C口按位置位/复位控制字不是送到C口地址，而是送到控制寄存器地址；且一个控制字只能使C口一位置位或复位。,(3)方式控制字和按位置位/复位控制字均写入同一个控制寄存器地址，二者通过最高位D7来区别。D7=1为方式控制字，D7=0为按位置位/复位控制字。,（1）方式0基本输入/输出方式,方式0是一种基本输入输出工作方式，它的24条I/O线可以全部都用作传送数据，不设置应答信号线，常用于无条件传送，输出有锁存，输入只有缓冲能力而无锁存功能。,方式0控制字具体格式如图所示,6.4.48255A的工作方式,8255A工作方式0控制字格式,由控制字中D4D3D1D0等4位的不同取值可定义方式0的16种工作方式的组合如下表所示。,方式0中，端口C被分成两个4位端口，它们可被定义为输入或输出端口，CPU与3个端口之间交换数据,可直接由CPU执行IN和OUT指令来完成。,(1)方式0的工作特点,方式0的工作状态组合,(2)方式0的输入时序,8255A方式0输入时序,8255方式0输入时序各参数说明,8255A方式0输出时序,方式0输出时序,从输出时序图可以看到，为了将数据能可靠地输出到8255A，对各信号的要求是：(1)地址信号必须在写信号之前有效，同时要求在信号有效(也就是为低电平时)期间内，地址信号不能发生变化。(2)写脉冲(为低电平时间)的宽度最小要求是400ns。(3)要求数据也必须在写信号之前最少有100ns时间出现在数据总线上。,8255A方式0输出时序各参数说明,方式0作为简单传送的例子：输入输出接口,使用8255A作为开关和共阴极LED显示器的接口，设8255A的A口连接8个LED指示灯，B口连接8个开关，要求将B口的开关状态读入，然后送至A口控制指示灯亮、灭。（设8255A的A口的地址为60H）,MOVAL，82H；初始化8255OUT63H，ALA1：INAL，61H；读B口OUT60H，AL；将B口中的；状态写入A口JMPA1,(2)工作方式1选通式输入/输出方式,方式1选通输入,方式1操作使端口A或端口B作为锁存输入设备工作。端口C也可按方式1操作使用但不是对数据，而是对控制信号，或当端口A或端口B为选通输入端口时的握手信号。,下图示出8255A方式1选通输入时的内部结构图。,工作方式1输入控制字格式,方式1输入引脚：A端口,数据选通信号当STB=0时，8255将数据锁存到8255A端口的输入数据寄存器中。,输入缓冲器满信号当IBF=1时，说明外设数据已送到8255输入缓冲器，但还没有被CPU读取，通知外设不能再发送数据；,中断请求信号：请求CPU接收数据；使INTR=1的条件是：IBF=1、STB=1和INTE=l三个条件同时具备。,当PA或PB为l方式输入时，各指定PC口的3条线作为8255与外设及CPU之间的应答信号，如图所示。,比较,方式1输入引脚：B端口,IBF：输入缓冲器满信号，向外设输出，高电平有效。,INTE：中断允许信号，它是通过端口PC4(端口A)或PC2(端口B)的位来编程的内部位。,1方式输入的工作过程如下：,1）数据输入时外设为主动地位，当外设数据淮备好后，首先发出STB*信号，把数据输入到8255A的端口寄存器中。2）在STB下降沿数据锁存后，引起IBF1，表示输入缓冲器满，禁止数据再输入。3）在STB上升沿后，IBF=1产生中断请求（若INTE=1），请求CPU读取输入的数据：若采用查询方式可查询IBF来判断接口中有无数据。4）CPU读取接口时，RD的下降沿使INTR复位，撤销中断请求，RD的上升沿使IBF=0，表示输入缓冲器空，可重新输入下一个数据。,8255A方式l输入时序,8255A方式1输入时序参数说明,方式1选通输出,方式1输出控制字格式,方式1输出引脚：A端口,外设响应信号：表示外设已经接收到数据，它是外设对OBF信号的应答。,输出缓冲器满信号：当OBF=0时表示CPU已将数据写到8255A的输出端口，通知外设来取数据。,中断请求信号：请求CPU再次输出数据；INTR=1的条件是：OBF、ACK和INTE都为高电平，也就是输出缓冲器空OBF=1、应答信号结束（ACK=1）和中断允许（1NTE=1）。,比较,方式1输出引脚：B端口,端口A的INTEA对应PC6端口B的INTEB对应PC2,INTE：中断允许信号。,INTR：中断请求信号。高电平有效。,1方式输出的工作过程如下：,1）数据输出时CPU为主动地位，向8255A输出数据，WR的上升沿使OBF=0，表示输出缓冲器满，外设可来读取数据；WR使INTR=0，封锁中断请求INTR。2）外设读取数据后，用ACK回答接口。ACK的下降沿使OBF=1，撤消输出缓冲器满信号；ACK的上升沿使INTR=1，请求CPU再输出下一个数据（若INTE=1）。,8255A方式1输出时序,8255A方式1输出时序参数说明,(3)工作方式2双向选通输入/输出方式,方式2只允许A组采用，此时端口A变为双向，允许数据在同一组8条线上发送和接收。,下图示出方式2操作内部结构图。,端口A方式2控制字,方式2双向引脚,用PC6设置INTE1（输出）用PC4设置INTE2（输入）输入和输出中断通过或门输出INTRA信号,方式2可以看成是PA口在方式1下输入输出的组合,IBFA：输入缓冲器满信号，向外设输出，高电平有效。,INTE：中断允许信号(INTE1和INTE2)。高电平有效。,INTRA：中断请求信号，高电平有效。,8255A方式2时序,8255A方式2时序的参数说明,8255A中端口A工作方式2时，允许端口B工作于方式0或方式1，完成输入/输出功能。4种组合状态及其工作方式控制字格式如表。,方式2的组合状态与控制字格式,打印机采用并行接口与CPU通信，见教材图6-29所示。打印机接收主机传送数据的过程是这样的：,6.4.58255A的应用实例,一、用方式0与打印机接口,当主机准备好输出打印的一个数据时，通过8255A把数据送给打印机接口的数据引脚DATA0DATA7，同时送出一个数据选通信号STB给打印机。打印机收到该信号后，把数据锁存到内部缓冲区，同时在BUSY信号线上发出忙信号。待打印机处理好输入数据时，打印机撤消忙信号。主机根据BUSY信号决定是否输出下一个数据。,本例中，CPU与8255A采用查询方式输出数据。端口A设置为方式0，输出打印数据，端口C的PC7产生负脉冲选通信号，PC2连接打印机的BUSY信号查询其状态，PC0连接打印机的信号。假设8255A的A、B、C口的I/O地址为00D0H、00D2H和00D4H，控制端口地址为00D6H。,:;初始化程序段MOVAL,81H;A口方式0输出,C口上半部输出,;下半部输入OUT00D6,