并行通信与接口

1、并行通信与接口并行通信与接口1 并行通信和并行接口并行通信和并行接口8255A8255A 串行通信和并行通信串行通信和并行通信 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片8255A8255A 并行通信与接口并行通信与接口2 1.1 1.1 串行通信和并行通信串行通信和并行通信 1 1、两种数据通信方式、两种数据通信方式： 并行传送：数据在多条并行并行传送：数据在多条并行1 1位宽的传输线上位宽的传输线上 同时由源传送到目的同时由源传送到目的。以以1 1字节的数据为例，字节的数据为例， 在并行传送中，在并行传送中，1 1字节的数据通过字节的数据通过8 8条并行传条并行传 输线同时由源传送到目的。输线同

2、时由源传送到目的。 串行传送：数据在单条串行传送：数据在单条1 1位宽的传输线上，一位宽的传输线上，一 位一位地按顺序分时传送。以位一位地按顺序分时传送。以1 1字节为例，在字节为例，在 串行传送中，串行传送中，1 1字节的数据要通过一条传输字节的数据要通过一条传输 线分线分8 8次由低位到高位按顺序一位一位地传送。次由低位到高位按顺序一位一位地传送。 并行通信与接口并行通信与接口3 源目的 T8 0 1 1 0 1 0 1 0 源 0 1 1 0 1 0 1 0 目的 0 1 1 0 1 0 1 0 0 D 7 D T 并行通信与接口并行通信与接口4 2 2、串行通信和并行通信比较、串行通信

3、和并行通信比较 距离：距离：并行并行近距离传送（通常小于近距离传送（通常小于3030米）米） 串行串行远距离传送远距离传送( (几米几米数千公里）数千公里） 速度：二者的传送速率与距离成反比，但在速度：二者的传送速率与距离成反比，但在 短距离内并行快得多。短距离内并行快得多。 设备费用：随着大规模和超大规模集成电路设备费用：随着大规模和超大规模集成电路 的发展、逻辑器件价格趋低，而通信线路费的发展、逻辑器件价格趋低，而通信线路费 用趋高，因此对远距离通信而言，串行通信用趋高，因此对远距离通信而言，串行通信 的费用显然会低得多。另一方面串行通信还的费用显然会低得多。另一方面串行通信还 可利用现有

4、的电话网络来实现远程通信，降可利用现有的电话网络来实现远程通信，降 低了通信费用。低了通信费用。 并行通信与接口并行通信与接口5 1.2 1.2 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片8255A8255A Intel8255AIntel8255A是一种通用的可编程序并行是一种通用的可编程序并行I/OI/O 接口芯片，又称接口芯片，又称“可编程外设接口芯片可编程外设接口芯片”， 是为是为IntelIntel80808080/ /80858085系列微处理据设计的，系列微处理据设计的， 也可用于其它系列的微机系统。可由程序来也可用于其它系列的微机系统。可由程序来 改变其功能，通用性强、使用灵活。通过

5、改变其功能，通用性强、使用灵活。通过 82558255A A，CPUCPU可直接同外设相连接，是应用最可直接同外设相连接，是应用最 广的并行广的并行I/OI/O接口芯片。含接口芯片。含3 3个独立的个独立的8 8位并行位并行 输入输入/ /输出端口，各端口均具有数据的控制和输出端口，各端口均具有数据的控制和 锁存能力。可通过编程设置各端口的工作方锁存能力。可通过编程设置各端口的工作方 式和数据传送方向式和数据传送方向( (入入/ /出出/ /双向双向) )。 并行通信与接口并行通信与接口6 1 1、8255A8255A的内部结构的内部结构 A组控制 数据总线 缓冲器 读/写 控制逻辑 B组控制

6、 A组 A口 （8位） A组 C口高位 （4位） B组 C口低位 （4位） B组 B口 （8位） D0D7 RD RD A1 A0 RESET RD PA0PA7 PC4PC7 PC0PC3 PB0PB7 并行通信与接口并行通信与接口7 (1)(1)、数据总线缓冲器：三态、数据总线缓冲器：三态8 8位双向缓冲器，位双向缓冲器， 与系统数据总线连接的缓冲部件；传送数与系统数据总线连接的缓冲部件；传送数 据、控制字、状态字的通道。据、控制字、状态字的通道。 (2)(2)、3 3个个8 8位数据端口位数据端口(PA(PA、PBPB、PC)PC)：通常：通常PAPA 口与口与PBPB口用作输入输出的数

7、据端口，口用作输入输出的数据端口，PCPC口口 用作数据传输或提供联络线的端口。在方用作数据传输或提供联络线的端口。在方 式字的控制下，式字的控制下，PCPC口可以分成两个口可以分成两个4 4位的端位的端 口，其中口，其中PCPC7 7PCPC4 4同端口同端口A A配合使用，配合使用， PCPC3 3PCPC0 0同端口同端口B B配合使用配合使用。 并行通信与接口并行通信与接口8 (3)(3)、A A组、组、B B组控制电路：这两组控制电路根组控制电路：这两组控制电路根 据据CPUCPU发出的方式选择控制字来控制发出的方式选择控制字来控制82558255A A的的 工作方式，每个控制组都接

8、收来自读写控制工作方式，每个控制组都接收来自读写控制 逻辑的逻辑的“命令命令”，接收来自内部数据总线的，接收来自内部数据总线的 “控制字控制字”，并向与其相连的端口发出适当，并向与其相连的端口发出适当 的控制信号。的控制信号。A A组控制电路控制组控制电路控制PAPA口和口和PCPC口口 高高4 4位，位，B B组控制电路控制组控制电路控制PBPB口和口和PCPC口低口低4 4位。位。 (4)(4)、读、读/ /写控制逻辑：用来管理数据、控制字写控制逻辑：用来管理数据、控制字 和状态字的传送，接收系统总线发来的有关和状态字的传送，接收系统总线发来的有关 信号，并向信号，并向A A、B B两组控

9、制部件发送命令。两组控制部件发送命令。 并行通信与接口并行通信与接口9 2 2、8255A8255A的引脚功能：共的引脚功能：共4040个引脚。个引脚。 WR D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VCC PB7 RD CS GND A1 A0 PA4 PA5 PA6 PA7 PB5 PB6 PB4 PB3 RESET PB1 PB2 PB0 PC3 PC2 PC1 PC0 PC4 PC5 PC6 PC7 PA3 PA2 PA1 PA0 5 1 10 15 35 40 30 25 21 并行通信与接口并行通信与接口10 . .连接系统总线的主要引脚连接系统总线的主要引脚 D D0 0

10、D D7 7：数据线，双向，连数据线，双向，连CPUCPU数据总线；数据总线； RESETRESET：复位输入，接系统总线的复位输入，接系统总线的RESETRESET； CSCS* *：片选控制输入，接译码器；片选控制输入，接译码器； RDRD* *：读命令输入，接读命令输入，接CPUCPU的的RDRD* *或或IORIOR* *； WRWR* *：写命令输入，接写命令输入，接CPUCPU的的WRWR* *或或IOWIOW* *； A A0 0，A A1 1：片内端口地址输入，可选片内端口地址输入，可选4 4个片内个片内 端口。接端口。接ABAB的任的任2 2位。位。 并行通信与接口并行通信与

11、接口11 A1、A0端口选择情况，见右表端口选择情况，见右表 由由CSCS* *、A1A1、A0A0、RDRD* *、WRWR* *引脚引脚 的不同组合，实现各种不同的功的不同组合，实现各种不同的功 能。见下表：能。见下表： A1 A0 端口端口 0 0 0 1 1 0 1 1 A B C 控制口控制口 CS A1 A0 RD WR 功功 能能 0 0 0 0 1 对端口对端口 A 读读 0 0 1 0 1 对端口对端口 B 读读 0 1 0 0 1 对端口对端口 C 读读 0 1非法，不能对控制口读非法，不能对控制口读 输输 入入 0 对端口对端口 A 写写 0对端口对端口 B 写 写 0

12、对端口对端口 C 写写 0 对控制口对控制口 写写 输输 出出 1 1 1 数据缓冲器为数据缓冲器为 三态三态 断断 开开 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 并行通信与接口并行通信与接口12 . .连接外设端的引脚连接外设端的引脚 PA0PA7：A口外设数据线，接外设；口外设数据线，接外设； PB0PB7：B口外设数据线，接外设；口外设数据线，接外设； PC0PC7：C口外设数据线或联络线，口外设数据线或联络线， 接外设。接外设。 WR D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VCC PB7 RD CS GND A1 A0 PA4 PA5 PA

13、6 PA7 PB5 PB6 PB4 PB3 RESET PB1 PB2 PB0 PC3 PC2 PC1 PC0 PC4 PC5 PC6 PC7 PA3 PA2 PA1 PA0 5 1 10 15 35 40 30 25 21 并行通信与接口并行通信与接口13 3 3、8255A8255A与系统的连接示意图与系统的连接示意图 D0D7 WR RD A1 A0 CS DB IOW IOR A1 A0 译码器译码器 8255 A口口 B口口 C口口 D0D7 外设1 A15A2 系系 统统 总总 线线 外设2 外设3 并行通信与接口并行通信与接口14 4 4、8255A8255A的工作方式的工作方式

14、 方式方式0 0基本输入基本输入/ /输出方式（输出方式（A A、B B、C C口）口） 方式方式1 1选通工作方式（选通工作方式（A A、B B口）口） 方式方式2 2双向选通传送方式（仅双向选通传送方式（仅A A口）口） 某端口工作于哪一种方式，可通过软件编程某端口工作于哪一种方式，可通过软件编程 来指定。即向来指定。即向82558255写入方式控制字来决定其写入方式控制字来决定其 工作方式。工作方式。 并行通信与接口并行通信与接口15 、方式、方式0 0基本输入基本输入/ /输出方式输出方式 特点：特点： 82558255A A相当于三个独立的相当于三个独立的8 8位数据口。位数据口。

15、各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不 能同时实现输入及输出。能同时实现输入及输出。 C C端口即可以是一个端口即可以是一个8 8位的简单接口，也可以分为两个位的简单接口，也可以分为两个 独立的独立的4 4位端口。位端口。 设置为输出口时有锁存能力，设置为输入口时无锁存设置为输出口时有锁存能力，设置为输入口时无锁存 能力。能力。 应用：应用： 无条件输入输出方式。无条件输入输出方式。 查询输入输出方式：把查询输入输出方式：把A A、B B口作为口作为8 8位数据的输入或位数据的输入或 输出口，输出口，C C口的高口的高/ /低低4 4位分别

16、定义为位分别定义为A A、B B口的控制位口的控制位 和状态位。和状态位。 并行通信与接口并行通信与接口16 例：例：IN AL,PORTIN AL,PORT 外设将数据送到外设将数据送到82558255输入缓冲器中；输入缓冲器中； CPUCPU给出有效的给出有效的82558255地址；地址； CPUCPU发读命令，将发读命令，将82558255A A输入缓冲器中数据读输入缓冲器中数据读 入入CPUCPU的的ALAL寄存器中。寄存器中。 输入缓冲器 译码器 数据数据DBDB ABAB 外设 8 n IO/M RD 并行通信与接口并行通信与接口17 方式方式0 0输入时序：输入时序： t RR

17、t IR t AR t RD t DF t RA t H R 输入数据数据有效 数据有效 A 1、A0 D 7 D0 RD CS有效 并行通信与接口并行通信与接口18 输出锁存器 译码器 数据数据DBDB ABAB 外设 8 n IO/M WR 例：例：OUT PORT,ALOUT PORT,AL CPUCPU给出有效的给出有效的82558255地址；地址； CPUCPU发写命令，将发写命令，将CPUCPU的的ALAL寄存器中数据写寄存器中数据写 入入82558255A A输出锁存器中。输出锁存器中。 并行通信与接口并行通信与接口19 方式方式0 0输出时序：输出时序： 数据有效 数据有效 A

18、 1、A2 D 7 D0 WR CS 输出数据 tWW tDW tWD tWA tWB tAW 有效 并行通信与接口并行通信与接口20 、方式、方式1 1选通工作方式：选通工作方式：利用一组选通控制利用一组选通控制 信号控制信号控制A A端口和端口和B B端口的数据输入输出。端口的数据输入输出。 特点：特点： A A、B B口作输入或输出口，口作输入或输出口，C C口分为两部分，其部分位口分为两部分，其部分位 （6 6位）固定用作位）固定用作A A口、口、B B口的选通控制信号。口的选通控制信号。 C C口的剩余位仍可作数据位使用。口的剩余位仍可作数据位使用。 A A口、口、B B口在作为输入

19、和输出时的选通信号不同。口在作为输入和输出时的选通信号不同。 应用：应用：主要用于中断控制方式下的输入输出。主要用于中断控制方式下的输入输出。 说明：说明：C C口除部分位用作选通信号外，其余位口除部分位用作选通信号外，其余位(2(2位位) )可可 工作在方式工作在方式0 0下，作为输入或输出线，用程序指定其下，作为输入或输出线，用程序指定其 数据传送方向。数据传送方向。 并行通信与接口并行通信与接口21 A A、B B口都设为方式口都设为方式1 1输入输入 时，时，C C口的联络信号：口的联络信号： STB#STB#选通信号，由外选通信号，由外 设输入。设输入。=0=0时，将外设数据时，将外

20、设数据 送入送入82558255的输入锁存器。的输入锁存器。 A A 组对应组对应PCPC4 4；B B组对应组对应PCPC2 2。 IBFIBF输入锁存器满信号，输入锁存器满信号， 由由82558255A A输出。输出。=1=1时通知外时通知外 设输入的数据已写入缓冲器，设输入的数据已写入缓冲器， 此时不能送下一个数据。此此时不能送下一个数据。此 信号由信号由STB#STB#的前沿产生。的前沿产生。 CPUCPU用用ININ指令取走数据后指令取走数据后 （RD#RD#的后沿），此信号被的后沿），此信号被 清除。清除。 A A组对应组对应PCPC5 5；B B组对组对 应应PCPC1 1。 P

21、A7PA7PA0PA0 PC4PC4 PC5PC5 PC3PC3 INTEAINTEA IBFIBFA A INTRINTRA A D7D7D0D0 输入设备输入设备 (到到CPU) RD A STB PB7PB7PB0PB0 PC2PC2 PC1PC1 PC0PC0 INTEBINTEB D7D7D0D0 IBFIBFB B INTRINTRB B 输入设备输入设备 (到到CPU) RD B STB 并行通信与接口并行通信与接口22 INTE INTE中断允许，是否中断允许，是否 允许发出允许发出INTRINTR请求。请求。INTE =1INTE =1 和和IBFIBF为高电平时，允许发出为

22、高电平时，允许发出 INTRINTR请求。无引出。请求。无引出。 INTR INTR中断请求，由中断请求，由 82558255A A输出。中断允许时，由输出。中断允许时，由 STB#STB#的后沿产生，向的后沿产生，向CPUCPU请求请求 中断，让中断，让CPUCPU读走输入锁存器读走输入锁存器 中的数据。中的数据。INTRINTR信号由信号由RD#RD#的的 前沿清除。前沿清除。 A A组对应组对应PCPC3 3；B B 组对应组对应PCPC0 0。 PA7PA7PA0PA0 PC4PC4 PC5PC5 PC3PC3 INTEAINTEA IBFIBFA A INTRINTRA A D7D7

23、D0D0 输入设备输入设备 (到到CPU) RD A STB PB7PB7PB0PB0 PC2PC2 PC1PC1 PC0PC0 INTEBINTEB D7D7D0D0 IBFIBFB B INTRINTRB B 输入设备输入设备 (到到CPU) RD B STB 并行通信与接口并行通信与接口23 方式方式1 1输入时序：输入时序： PB7PB0 PA7PA0 STB IBF INTR RD 外设送来数据外设送来数据 当当INTE=1时时 并行通信与接口并行通信与接口24 A A、B B口都设为方式口都设为方式1 1输出输出 时，时，C C口的联络信号：口的联络信号： OBF# OBF#输出缓

24、冲器满信号，输出缓冲器满信号， 82558255A A输出。输出。=0=0时通知外设取时通知外设取 走数据。走数据。 A A组对应组对应PCPC7 7；B B组对组对 应应PCPC1 1 ACK# ACK#响应信号，外设输响应信号，外设输 入。入。0 0时表示外设已从数据时表示外设已从数据 端口取走数据。此信号使端口取走数据。此信号使OBF#OBF# 变高。变高。 A A组对应组对应PCPC6 6；B B组对应组对应 PCPC2 2。 PA7PA7PA0PA0 PC7PC7 PC6PC6 PC3PC3 INTEAINTEA INTRINTRA A D7D7D0D0 输出设备输出设备 (到到CP

25、U) WR A OBF A ACK PB7PB7PB0PB0 PC1PC1 PC2PC2 PC0PC0 INTEBINTEB D7D7D0D0 INTRINTRB B 输出设备输出设备 (到到CPU) WR B ACK B OBF 并行通信与接口并行通信与接口25 INTR INTRACK#ACK#上升沿产上升沿产 生，生，82558255输出。输出。=1=1时请时请 求求CPUCPU输出下一个数据输出下一个数据 ( (通常接到通常接到82598259) )。 A A组组 对应对应PCPC3 3；B B组对应组对应PCPC0 0。 INTE INTE中断允许位，中断允许位， NTE=1NTE=

26、1和和OBF#OBF#为高电平时，为高电平时， 允许产生允许产生INTRINTR信号。无信号。无 引出。引出。 PA7PA7PA0PA0 PC7PC7 PC6PC6 PC3PC3 INTEAINTEA INTRINTRA A D7D7D0D0 输出设备输出设备 (到到CPU) WR A OBF A ACK PB7PB7PB0PB0 PC1PC1 PC2PC2 PC0PC0 INTEBINTEB D7D7D0D0 INTRINTRB B 输出设备输出设备 (到到CPU) WR B ACK B OBF 并行通信与接口并行通信与接口26 方式方式1 1输出时序：输出时序： D7D0送往外设数据送往外

27、设数据 数据写入端口数据写入端口 WR OBF INTR ACK 当当INTE=1时时 并行通信与接口并行通信与接口27 、方式、方式2 2双向选通传送方式双向选通传送方式 特点：特点： 双向方式双向方式既是输入口，又是输出口。既是输入口，又是输出口。 利用利用C C口的口的5 5条线提供传输联络信号。条线提供传输联络信号。 类似于类似于A A口方式口方式1 1下输入和输出的组合。工作时输入、下输入和输出的组合。工作时输入、 输出都能锁存。输出都能锁存。 只有只有A A口可工作在方式口可工作在方式2 2下。下。 1.1.当当A A组工作在方式组工作在方式2 2时，时，B B组可工作在方式组可工

28、作在方式0 0或方式或方式1 1下。下。 并行通信与接口并行通信与接口28 应用：应用： 可用于中断控制输入输出方式。可用于中断控制输入输出方式。 也可用查询方式与也可用查询方式与CPUCPU联系。联系。 当当A A口工作于方式口工作于方式2 2时，时，B B口可工作于方式口可工作于方式1 1（此时（此时C C 口的剩余位刚好用作口的剩余位刚好用作B B口选通控制线）；口选通控制线）；B B口也可工口也可工 作于方式作于方式0 0（此时（此时C C口的剩余位只能用作方式口的剩余位只能用作方式0 0下的下的 输入输出线）。输入输出线）。 并行通信与接口并行通信与接口29 C C口的联络信号：口的

29、联络信号： STB# STB#选通信号，选通信号， 由外设输入。由外设输入。=0=0时，时， 将外设数据送入将外设数据送入82558255 的输入锁存器。对应的输入锁存器。对应 PCPC4 4。 IBF IBF输入锁存器输入锁存器 满信号，由满信号，由82558255A A输出。输出。 =1=1时通知外设输入的时通知外设输入的 数据已写入缓冲器，数据已写入缓冲器， 此时不能送下一个数此时不能送下一个数 据。此信号由据。此信号由STB#STB#的的 前沿产生。前沿产生。CPUCPU用用ININ指指 令取走数据后（令取走数据后（RD#RD#的的 后沿），此信号被后沿），此信号被 清除。清除。 对应

30、对应PCPC5 5。 PA7PA7PA0PA0 PC6PC6 PC7PC7 D7D7D0D0 PC4PC4 PC5PC5IBFIBFA A INTEA2INTEA2 INTEA1INTEA1 PC3PC3INTRINTRA A A STB A ACK A OBF RD WR 并行通信与接口并行通信与接口30 OBF# OBF#输出缓冲器输出缓冲器 满信号，满信号，82558255A A输出。输出。 =0=0时通知外设取走数据。时通知外设取走数据。 对应对应PCPC7 7。 ACK# ACK#响应信号，响应信号， 外设输入。外设输入。0 0时表示时表示 外设已从数据端口取走外设已从数据端口取走 数据。此信号使数据。此信号使OBF#OBF#变变 高。高。 对应对应PCPC6 6。 INTR INTR输入时由输入时由 STB#STB#的后沿产生，输出的后沿产生，输出 时由时由ACK#ACK#上升沿产生，上升沿产生， 82558255输出。输出。=1=1提出中断提出中断 请请 求求。 A A组对应组对应PCPC3 3。