微型计算机原理与接口技术：第十一章 并行接口芯片8255A

1、第十一章 并行接口芯片8255A,8255A是INTEL公司的产品，可编程的并行接口芯片,11.1 8255A的内部结构,一、 结构框图（见下页）,结构框图,数据 总线 缓冲器,A组 A口,A组C口 上半部,A组 控制,B组C口 下半部,B组 B口,B组 控制,PA7PA0,PC7PC4,PB7PB0,PC3PC0,读/写 控制,A1,A0,RESET,内部总线,8,CPU DB,24根端口数据线接外设 PA7PA0为A口数据线 PB7PB0为B口数据线 PC7PC0为C口数据线,二、 8255A的外部引脚,8255A为双列直插式,40引脚,8根系统数据线接CPU D7D0,6根输入控制线 R

2、ESET：复位信号，RESET=1时，8255内部复位， 所有内部寄存器清零，A、B、C三个端口自动为输入口,电源线：+5V，地线,三、8255A的端口编址,端口：接口电路中能和CPU直接交换信息的寄存器 8255A有4个端口寄存器,CS：片选信号，CS=0时，该芯片被选中 RD：来自CPU的I/O读命令 WR：来自CPU的I/O写命令 A1、A0：通常接CPU的地址线A1、A0,如果系统产生片选信号的译码电路如图，则：,AEN,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,IOR,IOW,CS,A1,A0,RD,WR,8255A,A数据口地址=60H B数据口地址=61H C数

3、据口地址=62H 控制口地址=63H,控制口寄存初始化命令字,对控制寄存器不能进行读操作,11.2 8255的工作方式简介,A口可工作在方式0、1、2 B口可工作在方式0、1 C口可工作在方式0,什么是选通型输入？（以A口为例）,A口定义为选通型输入时，端口和外设之间有两类信号线 数据线PA7PA0 联络线IBFA、STBA,IBF（Input Buffer Full）输入缓冲器满状态线,输入设备,PA70,IBFA,STBA,8255A口,STB（Strobe）选通信号输入, 当外设把数据放在端口线上时必须伴随一个选通信号。 当STB= 时完成数据锁存。 端口收到数据后，再通知CPU来取,

4、IBF=1，通知外设输入缓冲器已满，请不要再送数据 只有在IBF=0时,外设才能写入数据,输入设备,PA70,IBFA,STBA,8255A口,什么是选通型输出（以B口为例）,当端口定义为选通型输出时，端口与外设之间也有两类信号 数据线PB7PB0 联络线OBFB、ACKB,OBF(Output Buffer Full)输出缓冲器满状态线 ACK(Acknowledge)确认应答,输出设备,PB70,OBFB,ACKB,8255B口,CPU对B口执行OUT指令,把一个数8255 OBFB= ,通知外设输出缓冲器已满(即数据线上信息可用了) 外设取走数据之后,使ACKB= ,通知CPU端口数据已

5、取走,可再送一个数,输出设备,PB70,OBFB,ACKB,8255B口,什么是基本型输入(以B口为例),当B口定义为基本型输入时,它相当于一个输入缓冲器,对B口执行一条IN指令,就把输入数据CPU,对B口执行一条IN指令打开控制门,PB7,PB0,至CPU,D7,D0,什么是基本型输出(以A口为例),当A口定义为基本型输出时,它为一个输出锁存器 CPU对A口执行一条OUT指令把数据锁存在端口,总之：基本型输入/出时，8255和外设之间没有联络信号,对A口执行一条OUT指令锁存数据,PA7,PA0,CPU,D7,D0,11.3 8255控制字与初始化编程,1. 8255控制字,8255有2个控

6、制字，方式选择控制字，C口按位置0/置1命令字，控制字必须写入控制口才能有效, 方式选择控制字,A口工作在方式1、方式2，B口工作在方式1时，D3、D0只能定义部分PC线的入/出 A口工作在方式2时，D4不起作用 C口上、下半部可以选择不同的入/出（都是方式0）,注意：, C口按位置0/1命令字,注意：C口按位置0/1命令字必须写入控制口, 根据需要：把C口置0/置1命令字控制口，目的是禁止/允许某一口提中断,2. 8255初始化编程步骤, 方式选择命令字控制口，目的选择某一口的工作方式,例：要求置A口为方式0输出，B口为方式0输入，PC74为输出，PC30为输入,MOV AL，83H OUT

7、 控口地址，AL,11.4 8255工作方式及时序,一、 方式0与时序,数据有效,tAR,tIR,tHR,tRA,tRD,tDF,tRR,RD,输入,CS,A1,A0,D7D0,方式0 输入时序,数据有效,tAW,tDW,数据有效,tWD,tWA,tWB,tWW,输出（端口输出）,CS,A1,A0,D7D0（CPU输出数据）,方式0 输出时序,二、 方式1输入（选通型输入）及时序,1 0 1 1 1/0 X X X,A口方式1,1=PC7、6为入线 0=PC7、6为出线,方式选择命令字,输入,1. A口方式1输入的预置,当方式字=B0H写入控制口之后，A口即工作在选通型输入，,PC4,PC5,

8、PC3,INTEA,PC76,PA70,空闲,STBA,IBFA,INTRA,A口选通型输入,PC4,PC5,PC3,INTEA,PC76,PA70,空闲,STBA,IBFA,INTRA,A口选通型输入, 当INTEA=1之后，若IBFA=1，则A口提出中断请求,2. A口方式1输入时，A口的中断管理,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,STBB,IBFB,INTRB,B口选通型输入,1 X X X X 1 1 X,B口方式1输入,方式选择命令字,3. B口方式1输入的预置,当方式字=86H写入控制口之后，B口即工作在选通型输入，,STBB,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB7

9、0,B口选通型输入,IBFB,INTRB,PB7PB0即为输入线 PC2自动定义为入线，称为STBB PC1自动定义为出线，称为IBFB PC0自动定义为出线，称为INTRB,输出线？输入线？不再受方式字D0控制,此时：,4. B口方式1输入时的中断管理, INTEB=1之后，若IBFB=1，则INTRB=1，B口可提出中断请求,STBB,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,B口选通型输入,IBFB,INTRB,5. 方式1输入的时序图,tSIT,tSIB,tRIT,tRIB,tPS,tPH,tST,STB,IBF,INTR,方式1 输入时序,RD,来自外设的 输入数据,IBF,IN

10、TR,来自外设的 输入数据,方式1输入操作是由STB=,引发的，STB =,后：, 外设数据8255, IBF=,IBF,INTR,来自外设的 输入数据, 满足下列条件，提中断请求： STB信号结束（STB脉宽可以很宽） IBF=1，（外设数据确已锁存） INTE=1（中断允许触发器置1）, 服务程序执行IN指令之后： RD信号前沿使INTR= ，后沿使IBF=0 从而结束一次数据输入过程,IBF,INTR,来自外设的 输入数据,6. 方式1输入时，CPU8255信息交换的方式, 可以用中断方式 可以用查询方式，输入查询应查询IBF，不应该查询STB！ STB脉冲是外设送来，它最小可小到500

11、ns，而在500ns的时间内正好运行CPU的查询指令是不可能的,三、 方式1输出(选通型输出)及时序,1 0 1 0 1/0 X X X,A口方式1输出,1=PC4、5为入线 0=PC4、5为出线,方式选择命令字,PC6,PC7,PC3,INTEA,PC4、5,PA70,空闲,ACKA,OBFA,INTRA,A口选通型输出,PC6,PC7,PC3,INTEA,PC4、5,PA70,空闲,ACKA,OBFA,INTRA,A口选通型输出,1. A口方式1输出的预置,当方式字=A0H写入控制口之后，A口即工作在选通型输出方式，,PC4、PC5空闲，出？入？受方式字D3控制,PA70为输出线 PC6自

12、动定义为入线，称ACKA PC7自动定义为出线，称OBFA PC3自动定义为出线，称INTRA,输出？输入？不再受方式字D3、D0控制,此时：,2. 方式1输出时A口的中断管理,PC6,PC7,PC3,INTEA,PC4、5,PA70,空闲,ACKA,OBFA,INTRA,A口选通型输出,ACKB,OBFB,INTRB,1 X X X X 1 0 X,B口方式1输出,方式选择命令字,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,B口选通型输出,OBFB,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,B口选通型输出,ACKB,INTRB,3. 口方式输出的设置,当方式字=84H控制口之后，B口即

13、工作在选通型输出方式，,入线？出线？不再受方式字D0控制,PB7PB0定义为输出线 PC2自动定义为入线，称为ACKB PC1自动定义为出线，称为OBFB PC0自动定义为出线，称为INTRB,此时：,4. 方式1输出时，B口的中断管理, INTEB为B口的中断允许触发器,当B口工作在方式1输出时：,用C口置0/1命令字使PC2=1，则INTEB=1，允许B口中断 用C口置0/1命令字使PC2=0，则INTEB=0，禁止B口中断, INTEB置1后，OBFB=1，则INTRB=1，B口提出中断, 同样，ACKB不能改变INTEB的状态，它只受CPU控制,OBFB,PC2,PC1,PC0,INT

14、EB,PB70,B口选通型输出,ACKB,INTRB,5. 方式1输出的时序图,tAX,tWOB,tAOB,tAIT,tWB,tWIT,OBF,INTR,方式1 输出时序,WR,输出,ACK,方式1输出时 CPU针对8255数据口执行OUT指令 WR信号结束后，数据出现在外设数据线上 OBF有效（向外设通报其数据线信息可用） 使INTR无效，撤销中断请求,INTR,输出, 外设取走数据后，发来ACK，ACK信号前沿使OBF无效，后沿提中断。,INTR,输出,工作在方式1输出时端口提中断的条件： 外设发出ACK信号且使OBF=1 中断允许触发器置1,INTR,输出,6. 方式1输出时，CPU82

15、55交换信息的方式, 中断方式 查询方式：查询OBF，当OBF=1（不满）时可送下一个数据,方式选择命令字,1 1 X X X D2 D1 D0,A口双向,1=PC20为入线 0=PC20为出线,1.双向方式的设置,PC7,PC6,PC3,INTE1,PC20,PA70,PC4,PC5,空闲,INTRA,ACKA,OBFA,IBFA,STBA,INTE2,A口定义为双向方式之后： PA70是双向的数据线，可以分时完成数据输入/出 PC3自动定义为出线：INTRA PC7自动定义为出线：OBFA PC6自动定义为入线：ACKA PC4自动定义为入线：STBA PC5自动定义为出线：IBFA PC

16、20空闲,入/出线？不再受方式字D3、D0的控制,IBFA、STBA是双向方式中的一对输入联络线 OBFA、ACKA是双向方式中的一对输出联络线,数据输入过程,数据输出过程与方式1类似,PC7,PC6,PC3,INTE1,PC20,PA70,PC4,PC5,空闲,INTRA,ACKA,OBFA,IBFA,STBA,INTE2,2. A口双向方式的中断管理,A口定义为双向方式之后：, INTE2为双向方式中的输入中断允许触发器 用C口置0/1命令字使PC4置0，则INTE2=0 用C口置0/1命令字使PC4置1，则INTE2=1 INTE2置1后，若IBFA=1，则INTRA=1，提出中断请求,

17、PC7,PC6,PC3,INTE1,PC20,PA70,PC4,PC5,空闲,INTRA,ACKA,OBFA,IBFA,STBA,INTE2,INTE1：双向方式中的输出中断允许触发器 INTE2：双向方式中的输入中断允许触发器,在IBFA=0时表示输入缓冲器空闲 输入设备把数据PA70，随后使STBA= 完成数据输入，在INTE2=1的前提下向CPU提中断 CPU响应后对A口执行IN指令取走数据CPU,输入：,CPU对A口执行OUT指令，数据写入A口 OBFA=0表示PA70有数据了 外设取走数据后，向ACKA送 在INTE1=1的前提下向CPU提出中断 CPU响应后再次执行OUT指令又送一

18、个新的数据A口,输出：, 方式0的特点：8255和外设交换信息时，不需要联络线;方式1、2的特点：8255和外设交换信息时，需要联络线,五、 8255小结,1. 8255工作方式, A口可以工作在方式0、1、2，B口可以工作在方式0、1，不能工作在方式2，C口可以工作在方式0, C口分为PC74、PC30二部分，但程序员对C口的读写是按字节操作的, A口工作在方式2时，B口只能工作在方式0、1（限制：CPU只能用查询而不能用中断和B口交换数据）, 数据口工作在方式1、2时，CPU用：,2. CPU与8255交换信息的方式, 数据口工作在方式0时，CPU采用无条件传送,(b) 中断方式：由于82

19、55本身不能向CPU回送中断向量，所以必须用8259管理。在系统外扩8255时，8255的INTR应接到系统机从8259的IR1，作为用户中断来处理,3. 中断允许触发器的置0、置1,对程序员来讲：工作在方式1、方式2时，8255内部有4个中断允许触发器，用“C口专用的置0/1命令字”可以使它们置0/1,方 式,控制位,中断允 许触发器,4. 8255的初始化编程, 工作在方式0时：方式选择命令字控制口 工作在方式1、2时：,a) 方式选择命令字控制口 b) 允许中断（或禁止中断）的命令字控制口,六、 8255应用举例,例：设系统机外扩了一片8255、以及相应的实验电路,如后页图所示。要求:先

20、预置开关K3K1为一组状态,然后按下自复按钮K 产生一个负脉冲信号输入到PC4。用发光二极管LEDi亮来显示K3K1的状态。主机键盘有任意键按下时结束演示。,K3 K2 K1000 时,LED1 亮 K3 K2 K1001 时,LED2 亮 K3 K2 K1010 时,LED3 亮 K3 K2 K1011 时,LED4 亮 K3 K2 K1100 时,LED5 亮 K3 K2 K1101 时,LED6 亮 K3 K2 K1110 时,LED7 亮 K3 K2 K1111 时,LED8 亮 K3K1闭合为0,断开为1。,要求:,D7D0,D7D0,5V,RESET,IOR,IOW,RD,WR,口

21、地址译码,218H21FH,A1,A1,A0,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTEA,CS,实验电路图（教材P347）,STBA,D7D0,D7D0,5V,RESET,IOR,IOW,RD,WR,口地址译码,218H21FH,A1,A1,A0,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTE

22、A,CS,STBA,D7D0,D7D0,5V,RESET,IOR,IOW,RD,WR,口地址译码,218H21FH,A1,A1,A0,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTEA,CS,STBA,十 四,D7D0,D7D0,5V,RESET,IOR,IOW,RD,WR,口地址译码,218H21FH,A1,A1,A0,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉

23、冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTEA,CS,STBA,设计思路 CPU8255A口交换信息 解法1：查询方式，当PC5=1时，表示K3K2K1的值已写入A口了 解法2：中断方式，PC3接系统从8259 IR1，按用户中断处理,D7D0,8255,LED8,LED7,LED1,K,十 四,D7D0,RESET,RD,WR,A1,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTEA,CS,STBA,A口禁止中断命令字,0

24、 X X X 1 0 0 0,=08H, 用查询方式编程：,方式选择命令字：,1 0 1 1 X 0 0 X,=B0H,A口方式1,A口输入,B口方式0,B口输出,B口方式0输出，A口选通型输入查询,查询方式程序清单 ;FILENAME:1021_1.ASM DATA SEGMENT MESG DB 8255A READY.,0DH,0AH,$ TAB DB 11111110B DB 11111101B DB 11111011B DB 11110111B DB 11101111B DB 11011111B DB 10111111B DB 01111111B DATA ENDS CODE SEG

25、MENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,BEG: MOV AX,DATA MOV DS,AX CALL I8255A ;8255A初始化 MOV AH,9 MOV DX,OFFSET MESG INT 21H ;给出操作提示 SCAN: MOV AH,1 INT 16H ;有键入 ? JNZ RETURN ;有 MOV DX,21AH IN AL,DX ;读8255A C口 TEST AL,00100000B ;PC5=1 ? JZ SCAN ;NO MOV DX,218H IN AL,DX ;读8255A A口,AND AL,07H MOV BX,OFFSET TAB XLA

26、T TAB ;查表 MOV DX,219H OUT DX,AL ;表项输出到B口 JMP SCAN RETURN: MOV AH,4CH INT 21H ;返回 DOS I8255A PROC MOV DX,21BH MOV AL,0B0H OUT DX,AL ;写入工作方式字 MOV AL,08H OUT DX,AL ;令PC4=0 （INTE A =0） MOV DX,219H,MOV AL,0FFH OUT DX,AL ;熄灭LED RET I8255A ENDP CODE ENDS END BEG, 用中断方式编程,A口允许中断命令字,0 X X X 1 0 0 1,=09H,把实验电

27、路8255PC3接ISA总线B4端子以便向系统机提出用户中断请求 B口方式0输出，A口方式1输入，中断方式,方式选择命令字：,1 0 1 1 X 0 0 X,=B0H,A口方式1输入,B口方式0输出,中断方式程序清单 ;FILENAME:1021_2.ASM DATA SEGMENT MESG DB 8255A READY.,0DH,0AH,$ TAB DB 11111110B DB 11111101B DB 11111011B DB 11110111B DB 11101111B DB 11011111B DB 10111111B DB 01111111B DATA ENDS,CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA BEG: MO