《微型计算机原理与接口技术》第5版：7章-1--输入输出接口

1、第六章第六章 I/O接口技术与接口技术与I/O接口芯片接口芯片内容提要：内容提要： 1 接口的基本概念接口的基本概念 2 CPU与接口之间传送信息的方式与接口之间传送信息的方式 3 并行通信与并行接口并行通信与并行接口 4 可编程并行通信接口芯片可编程并行通信接口芯片8255A 5 可编程定时可编程定时/计数器芯片计数器芯片8253学习目标：学习目标： 1. 1. 重点掌握重点掌握CPUCPU寻址外设的方式、外设端口种类、编址方式、寻址外设的方式、外设端口种类、编址方式、CPUCPU与外设间传送与外设间传送 信息的种类信息的种类 2. 2. 理解程序控制传送方式，中断传送方式理解程序控制传送方

2、式，中断传送方式 3. 3. 了解了解DMADMA方式方式、I/OI/O处理机方式的特点处理机方式的特点 4. 4. 重点掌握重点掌握8255A8255A编程结构、控制字和初始化编程。编程结构、控制字和初始化编程。 学时：学时：5重点与难点：重点与难点： 8255A接口技术和编程应用。接口技术和编程应用。6 61 1 接口的基本概念接口的基本概念 计算机系统由主机和外部设备两大部分组成；计算机系统由主机和外部设备两大部分组成；3、从外设管理和提高、从外设管理和提高CPU的效率方面：的效率方面： 必须在外设和必须在外设和CPU三总线之间增设一个能控制外设与三总线之间增设一个能控制外设与CPU进行

3、信息进行信息 交换的交换的中转电路中转电路，用来协调，用来协调CPU和外设间的信息交换及工作秩序。和外设间的信息交换及工作秩序。 这个这个中转电路中转电路就是就是接口电路接口电路 外设不能直接和计算机系统的外设不能直接和计算机系统的三总线三总线相连接。相连接。其原因如下：其原因如下：1、外设的多样性，形式复杂：电子式、电磁式、光电式等；、外设的多样性，形式复杂：电子式、电磁式、光电式等；2、外设与、外设与CPU之间交换的信息的多样性：之间交换的信息的多样性： 类型：数据信息、控制信息、状态信息；类型：数据信息、控制信息、状态信息； 形式：模拟信息、数字信息；形式：模拟信息、数字信息； 传递形式

4、：串行传递、并行传递；传递形式：串行传递、并行传递； 对于不同的外部设备，其对于不同的外部设备，其接口电路接口电路也是不同的；（见下图）也是不同的；（见下图）不同外设与计算机主机之间的接口不同外设与计算机主机之间的接口一、接口的概念：一、接口的概念： 状态信息状态信息: :外设的状态通过接口电路传递给外设的状态通过接口电路传递给CPUCPU，使，使CPUCPU了解外设了解外设 当前的状态，以便进行下一步的操作；当前的状态，以便进行下一步的操作； 一般采用一般采用软件软件和和硬件硬件相结合的方法，设计高效、可靠的接口电路，相结合的方法，设计高效、可靠的接口电路，以保证以保证CPUCPU与外设之间

5、进行可靠的信息传递。与外设之间进行可靠的信息传递。1 1、接口电路是外设和接口电路是外设和CPUCPU进行连接的进行连接的桥梁和信息交换的中转站桥梁和信息交换的中转站；2 2、通过接口电路交换的信息：通过接口电路交换的信息： 数据信息数据信息: :通过接口电路通过接口电路CPUCPU与外设间交换有效的数据信息。与外设间交换有效的数据信息。 控制信息控制信息: : CPUCPU的控制信息通过接口电路传递给外部设备，控制的控制信息通过接口电路传递给外部设备，控制 外设进行有序的工作；外设进行有序的工作；3 3、接口技术、接口技术是计算机应用的一个重要技术：是计算机应用的一个重要技术：二、接口电路的

6、组成：二、接口电路的组成：它是接在计算机总线和外设之间的一个电路它是接在计算机总线和外设之间的一个电路1 1、与外设相连接：（用以传递信息）、与外设相连接：（用以传递信息）2 2、与计算机总线相连接：、与计算机总线相连接： 应具有暂存信息的部件应具有暂存信息的部件 - - 寄存器寄存器； 暂存信息的部件被称为暂存信息的部件被称为 - - 端口端口； 根据存放信息类型的不同，端口分为以下三种根据存放信息类型的不同，端口分为以下三种 在接口电路中，每个端口具有自己的地址；在接口电路中，每个端口具有自己的地址； （1 1）数据端口数据端口：一般为双向：一般为双向 （2 2）控制端口控制端口：单向输出

7、：单向输出 （3 3）状态端口状态端口：单向输入：单向输入 数据总线缓冲器数据总线缓冲器：连接数据总线，用于传递数据信息，为双向三态。：连接数据总线，用于传递数据信息，为双向三态。 逻辑控制电路逻辑控制电路：连接控制总线，控制端口的读、写状态。：连接控制总线，控制端口的读、写状态。 地址译码电路地址译码电路：连接地址总线，接受地址信息，寻找被访问的端口。：连接地址总线，接受地址信息，寻找被访问的端口。接口是接在计算机总线和外设之间的一个电路接口是接在计算机总线和外设之间的一个电路三、三、端口地址端口地址的编址方式：的编址方式：（2）单独编址单独编址 - - 给端口单独分配地址空间给端口单独分配

8、地址空间 优点：不占用存储器的地址空间优点：不占用存储器的地址空间 缺点：访问端口必须使用专用的指令（如缺点：访问端口必须使用专用的指令（如 IN / OUTIN / OUT）1、接口电路中的接口电路中的端口端口是用来暂存与是用来暂存与CPU交换的信息，通常由接口电路交换的信息，通常由接口电路 中的中的内部寄存器内部寄存器构成；构成；2、CPU可以象访问存储器一样可以象访问存储器一样直接对直接对端口端口进行读写操作进行读写操作。因此，必须。因此，必须 对接口电路中的这些对接口电路中的这些端口端口一一分配地址（编址）；一一分配地址（编址）；3、其分配地址（编址）的方式称为：、其分配地址（编址）的

9、方式称为：端口地址编址方式端口地址编址方式；4、编址方式有两种：、编址方式有两种： （1）统一编址统一编址 - - 和存储器的存储单元一起进行编址和存储器的存储单元一起进行编址 优点：访问端口如同访问存储器一样，不需专用的指令优点：访问端口如同访问存储器一样，不需专用的指令 （使用（使用MOV指令）指令） 缺点：占用了存储器的地址空间，使存储器的地址空间减少缺点：占用了存储器的地址空间，使存储器的地址空间减少5 5、8086 CPU8086 CPU系统采用了系统采用了单独编址单独编址方式，并通过方式，并通过M /IOM /IO 控制信号来区分控制信号来区分 地址线上的地址是用于访问存储器或是访

10、问端口的。地址线上的地址是用于访问存储器或是访问端口的。四、接口电路的作用：四、接口电路的作用：4、总线与外设之间的隔离作用：总线与外设之间的隔离作用：1、锁存、缓冲信息锁存、缓冲信息： 解决高速解决高速CPU和低速外设之间信息传递所存在的问题；和低速外设之间信息传递所存在的问题；2、信息传递方式的转换信息传递方式的转换： 串行转换为并行，串行转换为并行， 并行转换为串行；并行转换为串行；3、信息类型的变换信息类型的变换： 模拟信号模拟信号 数字信号，数字信号， 电压信号电压信号 电流信号；电流信号；5、联络与协调的作用联络与协调的作用：五、五、接口接口电路（电路（Inteface）和）和端口

11、端口（Port）的关系：）的关系：4、一个接口电路一个接口电路中可含有中可含有多个端口多个端口。 所以，所以，一个接口电路可具有多个一个接口电路可具有多个属于不同端口属于不同端口的地址。的地址。1、接口接口是接在是接在CPU和外部设备之间进行信息交换的电路；和外部设备之间进行信息交换的电路；2、端口端口是指在接口电路中完成信息暂存、传递，并可由是指在接口电路中完成信息暂存、传递，并可由CPU 直接寻址访问的直接寻址访问的寄存器寄存器3、接口接口电路由若干电路由若干端口端口（寄存器）和相应的控制电路、译码（寄存器）和相应的控制电路、译码 电路构成；电路构成；62 CPU与接口之间传送信息的方式与

12、接口之间传送信息的方式（输入（输入 / 输出的控制方式）输出的控制方式） 因外设接收和发送信息的速度差别很大，应针对不同的外设采用不同的控制因外设接收和发送信息的速度差别很大，应针对不同的外设采用不同的控制 方式进行信息的传递。常用传递信息的方式有：方式进行信息的传递。常用传递信息的方式有：四、四、DMA 控制方式：控制方式： 外设外设通过通过 DMA 控制器控制器直接与直接与存储器存储器交换信息而不通过交换信息而不通过 CPU，提高了信息，提高了信息 交换的速度交换的速度 CPU与接口之间进行信息传递，实际上是与外设之间进行的信息传递。与接口之间进行信息传递，实际上是与外设之间进行的信息传递

13、。一、无条件传送方式：一、无条件传送方式： CPU 可以可以没有任何条件没有任何条件 随时访问随时访问 外部设备外部设备 并与其交换信息并与其交换信息二、查询传送方式：二、查询传送方式： CPU 访问访问外部外部设备，首先要设备，首先要查询查询外设是否准备就绪外设是否准备就绪，以决定是否与外设进行，以决定是否与外设进行 信息交换信息交换三、三、 中断控制方式：中断控制方式： 外设外设与与 CPU 交换信息时，主动向交换信息时，主动向 CPU 发出信号（中断请求）；发出信号（中断请求）；CPU响应响应 中断请求后，与外设交换一组信息然后进行其它操作；中断请求后，与外设交换一组信息然后进行其它操作

14、； 提高了提高了 CPU 运行的效率运行的效率一、无条件传送方式：一、无条件传送方式： 如果计算机能够确信一个外设巳经准备就绪，就可以不查询外设的状态而直如果计算机能够确信一个外设巳经准备就绪，就可以不查询外设的状态而直接进行信息传输，这种方式即称为无条件传送方式。无条件传送方式是最简单的接进行信息传输，这种方式即称为无条件传送方式。无条件传送方式是最简单的输入输入/ /输出控制方法。输出控制方法。 实现无条件输入的方法是：在程序的适当位置直接安排实现无条件输入的方法是：在程序的适当位置直接安排 IN IN 输输入指令，当程序执行到这个指令时，准备就绪的外部设备的就直接入指令，当程序执行到这个

15、指令时，准备就绪的外部设备的就直接通过接口将数据输入到计算机中。通过接口将数据输入到计算机中。 实现无条件输出的方法是：在程序的适当位置安排实现无条件输出的方法是：在程序的适当位置安排 OUT OUT 输出指输出指令，当程序执行到这个指令时，令，当程序执行到这个指令时，CPUCPU就直接将数据输出给接口的锁就直接将数据输出给接口的锁存器并送至外部设备。存器并送至外部设备。无无条条件件传传送送的的两两种种方方式式(b)至外设数据总线(DB)地址总线(AB)锁存器来自CPU的数据地址译码器WRIOM/(a)来自外设的数据数据总线(DB)地址译码器地址总线(AB)1三态缓冲器至CPURDIOM/1无

16、条件输入无条件输出二、查询传送方式：二、查询传送方式： 查询外设的状态：当查询外设的状态：当CPU 需同外设交换信息时首先对外设的状态进行需同外设交换信息时首先对外设的状态进行查询，得知查询，得知外设已做好数据接收或发送的准备时外设已做好数据接收或发送的准备时，采进行信息交换。，采进行信息交换。在采用有条件传送方式的接口电路中，除具有数据缓冲器或数据锁存在采用有条件传送方式的接口电路中，除具有数据缓冲器或数据锁存器外，还应具有状态寄存器，以给出外设当前的状态。器外，还应具有状态寄存器，以给出外设当前的状态。 在接口电路中，状态寄存器也占用端口地址号。在接口电路中，状态寄存器也占用端口地址号。程

17、序传送方式流程：程序传送方式流程： 首先读入设备状态标志信息，再根据所首先读入设备状态标志信息，再根据所读入的状态信息进行判断，若设备未准备就绪，则程序循环执行读设读入的状态信息进行判断，若设备未准备就绪，则程序循环执行读设备状态信息；若设备准备好，则执行数据传送的备状态信息；若设备准备好，则执行数据传送的I/OI/O指令，完成数据的指令，完成数据的传送。传送。 查询传送数据方式一般要用查询传送数据方式一般要用4条有如下功能的指令来完成：条有如下功能的指令来完成： 启动外设工作启动外设工作 将描述外设工作状态的将描述外设工作状态的 状态信息字状态信息字读入读入CPUCPU相应的状态寄存器中。相

18、应的状态寄存器中。 检测相应状态位，以检查外部设备收检测相应状态位，以检查外部设备收发数据的准备工作是否发数据的准备工作是否“准备就绪准备就绪”。 若外设没有若外设没有“准备就绪准备就绪”，则重复执，则重复执行、，行、， 等待外设等待外设“准备就绪准备就绪”；若外设；若外设己经己经“准备就绪准备就绪”，则执行预定的数据传送，则执行预定的数据传送 CPUCPU首先启动外设工作，然后检查外设是首先启动外设工作，然后检查外设是否已作好收发数据的准备工作，否已作好收发数据的准备工作， 若设备已若设备已“准备就绪准备就绪”， 则可进行数据传送；否则继则可进行数据传送；否则继续查询。续查询。 查询传送方式

19、的特点：查询传送方式的特点：不论是无条件传送方式还是查询传送方式，都不能发现和处不论是无条件传送方式还是查询传送方式，都不能发现和处理预先无法估计的错误和异常情况。为了提高理预先无法估计的错误和异常情况。为了提高CPU的效率、的效率、增强系统的实时性，并且能对随机出现的各种异常情况做出增强系统的实时性，并且能对随机出现的各种异常情况做出及时反应，通常采用来实现及时反应，通常采用来实现CPU与外设之间的数据传送即中与外设之间的数据传送即中断传送方式。断传送方式。 优点：优点：能保证主机与外设之间协调同步地工作，且硬件线路比较简单，能保证主机与外设之间协调同步地工作，且硬件线路比较简单，程序也容易

20、实现。程序也容易实现。缺点：缺点：CPU要不断地查询外设，当外设没有准备好时，要不断地查询外设，当外设没有准备好时，CPU要等待，而要等待，而许多外设的速度比许多外设的速度比CPU要慢得多，要慢得多，CPU的利用率不高、实时性差。的利用率不高、实时性差。 三三 中断控制方式中断控制方式 一般实时控制系统往往有几个甚至几十个外设，若采用查询方式，将占用一般实时控制系统往往有几个甚至几十个外设，若采用查询方式，将占用CPUCPU较多的工作时间，此外，由于外设接口处于消极被查询的地位，很难满足实较多的工作时间，此外，由于外设接口处于消极被查询的地位，很难满足实时控制系统对时控制系统对I/OI/O设备

21、的要求。设备的要求。 中断的概念中断的概念： 在在CPUCPU执行程序过程中，由于某种事件发生，强迫执行程序过程中，由于某种事件发生，强迫CPUCPU暂时停止正在执暂时停止正在执行的程序而转向对发生的事件进行处理，事件处理结束后又能回到原中行的程序而转向对发生的事件进行处理，事件处理结束后又能回到原中止的程序，接着中止前的状态继续执行原来的程序，这一过程称为中断。止的程序，接着中止前的状态继续执行原来的程序，这一过程称为中断。 外部中断外部中断 8086 CPU的引脚的引脚INTR ：中断请求输入端，高电平有效，有效时表示：中断请求输入端，高电平有效，有效时表示外部中断源提出中断请求。外部中断

22、源提出中断请求。 中断响应的一般过程中断响应的一般过程 (1)(1)中断请求中断请求 (2)(2)中断承认中断承认 (3) (3) 断点保护断点保护 (4)(4)中断源识别中断源识别 采用中断传送方式时，采用中断传送方式时，CPUCPU从启动外设直到外设准备就绪这段时间，一直从启动外设直到外设准备就绪这段时间，一直在执行主程序，而不象查询方式那样长时间处于等待状态，仅仅是在外在执行主程序，而不象查询方式那样长时间处于等待状态，仅仅是在外设准备好数据传送的情况下才中止设准备好数据传送的情况下才中止CPUCPU执行的主程序，在一定执行的主程序，在一定 程度上实程度上实现了主机和外设的并行工作，同时

23、，如果同一时刻某几台外设发出中断现了主机和外设的并行工作，同时，如果同一时刻某几台外设发出中断请求，请求，CPUCPU可以根据预先安排好的优先顺序来处理，这在一定程度上也实可以根据预先安排好的优先顺序来处理，这在一定程度上也实现了几个外设的并行工作。现了几个外设的并行工作。故这种传送方式一般适合于少量的数据传送。对故这种传送方式一般适合于少量的数据传送。对于大批量数据的输入于大批量数据的输入/输出，可采用高速的直接输出，可采用高速的直接存储器存取方式，即存储器存取方式，即DMA方式。方式。优点：优点：CPU不必查询等待，工作效率高，CPU与外设可以并行工作；由于外设具有申请中断的主动权，故系统

24、实时性比查询方式要好得多。缺点：缺点：但采用中断传送方式的接口电路相对复杂，而且每进行一次数据传送就要中断一次CPU，CPU每次响应中断后，都要转去执行中断处理程序，且都要进行断点和现场的保护和恢复，浪费了很多CPU的时间。中断控制方式的特点：中断控制方式的特点：四、直接存储器存取四、直接存储器存取(DMA)(DMA)控制方式控制方式 采用中断技术将使采用中断技术将使CPUCPU的运行速度得到很大的提高，但仍不能满足高速外设的运行速度得到很大的提高，但仍不能满足高速外设的要求。的要求。 原因：在中断服务程序中，需要有保护现场和恢复现场的操作，而且原因：在中断服务程序中，需要有保护现场和恢复现场

25、的操作，而且I/OI/O操操作都是通过作都是通过CPUCPU来进行的。每次来进行的。每次I/OI/O操作都需要几十甚至几百微秒，对于一些高速操作都需要几十甚至几百微秒，对于一些高速外设，如高速磁盘控制器或高速数据采集系统，中断控制方式往往满足不了它们外设，如高速磁盘控制器或高速数据采集系统，中断控制方式往往满足不了它们的需要。的需要。 为此，提出了数据在为此，提出了数据在I/OI/O接口与存储器之间，不经接口与存储器之间，不经CPUCPU的干预，而是在专用的干预，而是在专用硬件电路的控制下直接传送。这种方法称为直接存储器存取硬件电路的控制下直接传送。这种方法称为直接存储器存取(Direct M

26、emory (Direct Memory Access ) Access ) ，即，即DMADMA控制方式。控制方式。. . . 为实现为实现DMA工作方式，设计了专用的接口电路，称为工作方式，设计了专用的接口电路，称为DMA控制器控制器(DMAC)。例如，。例如，Intel公司的公司的8237等，即是能实现等，即是能实现DMA方方式的可编程式的可编程DMAC芯片。芯片。 . (1) (1) 当外设准备好，可以进行当外设准备好，可以进行DMADMA传送时，外设向传送时，外设向DMADMA控制器发出控制器发出DMADMA传送请求信号传送请求信号(DRQ)(DRQ)。 (2) DMA(2) DMA

27、控制器收到请求后，向控制器收到请求后，向CPUCPU发出发出“总线请求总线请求”信号信号HOLDHOLD，申请占用总线。，申请占用总线。 (3) CPU(3) CPU在完成当前总线周期后会立即对在完成当前总线周期后会立即对HOLDHOLD信号进信号进行响应。响应包括两个方面，一是行响应。响应包括两个方面，一是CPUCPU将数据总线、地址总线和将数据总线、地址总线和相应的控制信号线均置为高阻态，由此放弃对总线的控制权。相应的控制信号线均置为高阻态，由此放弃对总线的控制权。另一方面，另一方面，CPUCPU向向DMADMA控制器发出控制器发出“总线响应总线响应”信号信号(HLDA)(HLDA)。 D

28、MA的工作过程大致如下的工作过程大致如下 (4) DMA(4) DMA控制器收到控制器收到HLDAHLDA信号后，就开始控制总线，并向外设发出信号后，就开始控制总线，并向外设发出DMADMA响应信号响应信号DACKDACK。 (5) DMA(5) DMA控制器送出地址信号和相应的控制信号，实现外设与内存控制器送出地址信号和相应的控制信号，实现外设与内存或内存与内存之间的直接数据传送。例如，在地址总线上发出存储器的地址，或内存与内存之间的直接数据传送。例如，在地址总线上发出存储器的地址，向存储器发出写信号向存储器发出写信号MEMWMEMW，同时向外设发出，同时向外设发出I/OI/O地址、地址、I

29、ORIOR和和AENAEN信号，即可信号，即可从外设向内存传送一个字节。从外设向内存传送一个字节。 (6) DMA(6) DMA控制器自动修改地址和字节计数器，并据此判断是否需要控制器自动修改地址和字节计数器，并据此判断是否需要重复传送操作。规定的数据传送完后，重复传送操作。规定的数据传送完后，DMADMA控制器就撤消发往控制器就撤消发往CPUCPU的的HOLDHOLD信号。信号。CPUCPU检测到检测到HOLDHOLD失效后，紧接着撤消失效后，紧接着撤消HLDAHLDA信号，并在下一时钟周期重新开始信号，并在下一时钟周期重新开始控制总线时，继续执行原来的程序。控制总线时，继续执行原来的程序。

30、 同时它还可以向同时它还可以向CPUCPU报告外设和外设控制器的状态，对状态进行分析，报告外设和外设控制器的状态，对状态进行分析，并对输入并对输入/ /输出系统的各种情况进行处理。输出系统的各种情况进行处理。五五I/OI/O处理机方式处理机方式I/OI/O处理机接管了原来由处理机接管了原来由CPUCPU承担的控制输入承担的控制输入/ /输出操作及其他的全部功能。输出操作及其他的全部功能。 I/O I/O处理机有自己的指令系统，可以独立地执行程序，对外设进行控制，处理机有自己的指令系统，可以独立地执行程序，对外设进行控制，对输入对输入/ /输出过程进行管理，并能完成字与字之间的装配和拆卸、码制的

31、转换输出过程进行管理，并能完成字与字之间的装配和拆卸、码制的转换、数据块的错误检测和纠错以及格式变换等操作。、数据块的错误检测和纠错以及格式变换等操作。 8086/8088 8086/8088系列中，系列中，8089IOP8089IOP就是长用的高性能的通用的输入就是长用的高性能的通用的输入/ /输出处理机，输出处理机，在在80898089内部有两个独立的内部有两个独立的I/OI/O通道，每一个通道都兼有通道，每一个通道都兼有CPUCPU功能和非常灵活的功能和非常灵活的DMADMA控制的功能。控制的功能。 由于由于引入引入8089来承担原来必须由来承担原来必须由CPU承担的承担的I/O操作操作

32、，这就大大地减轻了，这就大大地减轻了CPU控制外设的负担，有效地减少了控制外设的负担，有效地减少了CPU在在I/O处理中的开销。处理中的开销。(a)(b)存储器8086CPUCRT其他I/O设备软盘控制器8272数 据 与 指 令命令与状态数据命令与状态数据命令与状态命令与状态数据联 络 信 号软盘DMAC823782558250数据与指令数据与指令通道注意中断请求数据命令与状态数据命令与状态数据命令与状态软盘82728251CRT80898255其他I/O存储器8086CPU80868086控制控制I/OI/O80898089控制控制I/OI/O63 并行通信与并行接口并行通信与并行接口2、

33、双通道并行接口双通道并行接口：具有两个信息传输的通道，分别作为输入及输出接口。：具有两个信息传输的通道，分别作为输入及输出接口。一、一、并行通信是把一个字符的各位用几条数据线（通常并行通信是把一个字符的各位用几条数据线（通常 8 条）同时条）同时 进行传递进行传递； 优点：传输速度快，信息率高优点：传输速度快，信息率高 缺点：传输距离短，所需的电缆多缺点：传输距离短，所需的电缆多 常用在传送距离较短和数据传输率较高的场合常用在传送距离较短和数据传输率较高的场合二、并行接口二、并行接口 实现并行通信的接口电路称为并行接口；实现并行通信的接口电路称为并行接口；1、单通道并行接口单通道并行接口：只具

34、有一个信息传输的通道，如：只具有一个信息传输的通道，如： 输入接口输入接口 输出接口输出接口 输入输入 / 输出接口输出接口64 可编程并行通信接口芯片可编程并行通信接口芯片8255A6.4.1 6.4.1 可编程接口芯片的基本概念：可编程接口芯片的基本概念： 一般可编程芯片的构成：见下图一般可编程芯片的构成：见下图 在接口芯片工作之前，在接口芯片工作之前，通过程序将控制命令写入到芯片的通过程序将控制命令写入到芯片的 控制寄存器控制寄存器中中，用于确定芯片电路的不同工作方式和选择不同的工作通道，使其按照用，用于确定芯片电路的不同工作方式和选择不同的工作通道，使其按照用户要求的工作模式进行工作；

35、户要求的工作模式进行工作； 这种过程称为：这种过程称为：芯片的初始化芯片的初始化； 接口电路的工作状态和功能可通过程序进行设定和控制，接口电路的工作状态和功能可通过程序进行设定和控制， 这样的接口芯片称为这样的接口芯片称为“可编程接口芯片可编程接口芯片”； 可编程接口芯片具有：可编程接口芯片具有：多通道、多功能的功能。多通道、多功能的功能。1、内部构成：、内部构成： 控制寄存器（控制寄存器（端口端口）、）、 状态寄存器（状态寄存器（端口端口）、）、 输入输入 / 输出缓存寄存器（输出缓存寄存器（端口端口） 读写控制逻辑电路。读写控制逻辑电路。2、外部引脚：、外部引脚： 与与CPU相连接；相连接

36、； 与外部设备相连接。与外部设备相连接。 系系统统总总线线控制寄存器控制寄存器输入缓存输入缓存寄存器寄存器状态寄存器状态寄存器输入缓存输入缓存寄存器寄存器读写逻辑读写逻辑控制电路控制电路输入输入设备设备输出输出设备设备输入输入RDYACKSTBROY输出输出DB低位地址低位地址RDWR准备好准备好INT复位复位OEWECSAB高位高位译译码码M / IO端口地址线端口地址线6.4.26.4.2 8255A芯片内部结构及其引脚芯片内部结构及其引脚其基本特征特点：其基本特征特点：1 1、4040引脚双列直插芯片，单一正引脚双列直插芯片，单一正5V5V电源；电源； 是一种通用型、应用较广的可编程输入

37、是一种通用型、应用较广的可编程输入/ /输出接口芯片。输出接口芯片。常用来扩展控制器（常用来扩展控制器（CPUCPU）的输入）的输入/ /输出接口输出接口4 4、三个数据端口分别称为：、三个数据端口分别称为：A A口口、B B口口、C C口口； 具有三种工作方式：具有三种工作方式：方式方式 0 0、方式方式 1 1、方式方式 2 2。2 2、具有、具有 3 3个个相互独立又关联的相互独立又关联的 8 8位位并行并行输入输入/ /输出端口输出端口，各端口，各端口 均具有均具有数据输出锁存数据输出锁存和和输入三态缓冲输入三态缓冲功能；功能；3 3、具有、具有 1 1个个控制端口控制端口，CPUCP

38、U可通过编程，设置各端口工作在某种可通过编程，设置各端口工作在某种 工作方式下；工作方式下；6.4.26.4.2 8255A芯片内部结构及其引脚芯片内部结构及其引脚一、一、8255A的内部结构：的内部结构：四部分组成四部分组成1 1、数据总线缓冲器、数据总线缓冲器：三态、八位双向，它是：三态、八位双向，它是8255A8255A与数据总线的接口。与数据总线的接口。2、A、B、C三个数据端口三个数据端口：输：输出具有锁存、输入三态具有缓出具有锁存、输入三态具有缓冲功能；冲功能；A组组：A口和口和C口的高四位；口的高四位；B组组：B口和口和C口的低四位；口的低四位；3、A、B组控制电路组控制电路：

39、根据根据工作方式控制字工作方式控制字，决定各组中各口的工作方式；决定各组中各口的工作方式；4、读写控制逻辑电路、读写控制逻辑电路： 接收接收 CPU经总线发出的经总线发出的地址和控制信号，管理接口地址和控制信号，管理接口中的中的信息信息传送传送、控制字控制字的接的接收收和和状态信号状态信号的传递的传递。二、二、8255A的外部引脚：的外部引脚：40条引脚，输入、输出信号均为条引脚，输入、输出信号均为TTL电平电平A1 A00 0 A端口端口0 1 B端口端口1 0 C端口端口1 1 控制（寄存器）端口控制（寄存器）端口2、面向外设的信号引脚：、面向外设的信号引脚： PA0PA7； PB0PB7

40、； PC0PC7； 各个端口的输入、输出线。各个端口的输入、输出线。1、面向系统总线信号的引脚：、面向系统总线信号的引脚： D0D7：双向双向三态数据信号线，接系统总线；三态数据信号线，接系统总线； CS：片选端，：片选端，输入输入低电平有效。系统高位地址经低电平有效。系统高位地址经 译码后和译码后和 M / IO 信号共同产生片选信号。信号共同产生片选信号。 RD：读信号，：读信号，输入输入低电平有效。低电平有效。 WR：写信号，：写信号，输入输入低电平有效。低电平有效。 REAST：复位信号，：复位信号，输入输入高电平有效。复位后，高电平有效。复位后， 各口为输入方式，内部寄存器被清零。各

41、口为输入方式，内部寄存器被清零。 A1、A0：片内端口地址线，：片内端口地址线，输入输入；用于端口选择：；用于端口选择：6.4.36.4.3 8255A的控制字的控制字 8255A内部有两个控制寄存器，共用一个端口地址：内部有两个控制寄存器，共用一个端口地址：1 1 B 用于存放：用于存放：工作方式控制字工作方式控制字和和C口按位置位口按位置位/复位控制字复位控制字 口 C（ 低 半 ） 1 = 输 入 0 = 输 出 口 B 1 = 输 入 0 = 输 出方 式 选 择 0 = 方 式 0 1 = 方 式 1B组 口 C（ 高 半 ） 1 = 输 入 0 = 输 出 口 A 1 = 输 入

42、0 = 输 出方 式 选 择 0 0 = 方 式 0 01 = 方 式 1 1 = 方 式 2A组设 定 工 作 方 式 标 志1=有 效D7D6D5D4D3D2D1D0（ a）控 制 字一、工作方式控制字：一、工作方式控制字：二、二、C口按位置位口按位置位/复位控制字：复位控制字： C口按位置位口按位置位/复位控制字作用：复位控制字作用： 对对C口中的某一位进行置位（置一）或复位（置零）口中的某一位进行置位（置一）或复位（置零）D7D6D5D4D3D2D1D0控制字位置1/位置01=置1 0=置00123456701010101B000110011B100001111B2位选择位置1/置0标

43、志0=有效任意（b）6.4.46.4.4 8255A的工作方式的工作方式8255 A 有三种工作方式：有三种工作方式：方式方式 0 0 ； 方式方式 1 ； 方式方式 210 000工作方式控制字：工作方式控制字：一、方式一、方式 0：基本输入输出方式基本输入输出方式 基本功能为：基本功能为：若A口、B口都工作在方式0，则此时8255A可以有2个8位的数据输入输出（A口、B口），2个4位口（C口上半部、下半部），而且A口、B口、C口上半部、C口下半部共有16种不同的组合方式；输出是锁存的，输入只有缓冲而无锁存功能。 特点：特点：系统没有指定C口的某些线作为专门的信号联络线和状态位，但是用户可以

44、自定义C口的某些线作为信号联络线。 注意点：注意点：CPU和8255A A口、B口之间传送数据只能用程控方式（即无条件或查询方式），不能用中断方式。 二、方式二、方式 1：选通输入或输出方式选通输入或输出方式 方式方式 1 的的基本特征：基本特征： A A组组和和 B B组组端口均可选用此工作方式端口均可选用此工作方式 当当A A口口、B B口口置于此工作方式时，与置于此工作方式时，与A A口、口、B B口口同组的同组的C C口部分引脚口部分引脚 （位位）被用作）被用作A A口口或或B B口口输入输出时的输入输出时的联络线联络线（选通控制信号选通控制信号），）， 从而不能作为从而不能作为I/O

45、I/O口口使用。使用。 在在方式方式1 1时，时，C C口口作为联络控制信号线，作为联络控制信号线，CPUCPU可以采用可以采用查询方式查询方式或或 中断方式中断方式与与8255A8255A交换信息。交换信息。 A A口口、B B口口在作为在作为输入输入和和输出输出时的选通信号不同，即时的选通信号不同，即C C口的作用不同口的作用不同 C口的口的8位除用作选通信号外，其余位可工作于方式位除用作选通信号外，其余位可工作于方式0下，作为输入下，作为输入 或输出口或输出口PA7PA0PC4PC5PC3PC6,7INTEA&8STBAIBFAINTRAI/O21011I/OD7D6D5D4D3

46、D2D1D0控制字PC6,71 = 输入0 = 输出RDPB7PB0PC2PC1PC0INTEB&8STBBIBFBINTRB111D7D6D5D4D3D2D1D0控制字RDSTB端口（外设）数据D0D78255输入缓冲寄存器（8）IBFINTRIOR（a）1、方式、方式 1 的的输入结构及时序输入结构及时序 STB：选通信号选通信号，输入。外设给接口的启动，输入。外设给接口的启动信号，有效时，将信号，有效时，将 PA0PA7 引脚上的数据引脚上的数据装入装入A口口寄存器寄存器IBF：输入缓存寄存器满信号输入缓存寄存器满信号，输出。作为，输出。作为外设的应答信号。外设的应答信号。 INTR：中断请求信号中断请求信号，输出。用于向，输出。用于向CPU发