第8章 输入输出接口技术

1、第第8 8章章 输入输出接口技术及输入输出接口技术及可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片8255A8255A主要内容主要内容：主要内容：n 微型计算机的最小系统微型计算机的最小系统n I/O I/O接口的作用与类型接口的作用与类型n CPU CPU与外设之间数据传送的方式与外设之间数据传送的方式n 可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片82558255A A微型计算机的最小系统微型计算机的最小系统 8086的MN/MX端接高电平，说明8086工作在最小模式。8086与外设进行信息交换时，有3片8282用来作为地址锁存器。当系统中所连的外设多时，使用2片8286来增加数据总线的驱动能力。 选用82

2、82芯片作地址信息锁存器，以获取地址信息；选用8286芯片作数据信息寄存器，以获取数据信息。 微型计算机的最小系统微型计算机的最小系统 接口的功能 I/O接口是处于主机与外设之间，用来协助完成数据传送和传送控制任务的一部分电路。为保障CPU与外部设备能有效地进行数据传送，接口必须具有如下各种功能：（1）对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存（2）信号转换I/O接口的基本类型 （1）总线接口 总线接口电路的作用是缓冲、锁存、隔离和驱动。 （2）人机交互接口 人机交互接口，是微型计算机与操作人员之间相互传递信息的窗口，它包括输入与输出两种类型。 （3）监测与控制接口 这一类接口主要用于自动控制和自动

3、化仪器。 接口与系统的连接 CPUCPU与外设之间数据传送的方式与外设之间数据传送的方式n程序传送方式程序传送方式n无条件传送方式无条件传送方式n条件传送方式条件传送方式( (查询方式查询方式) )n中断传送方式中断传送方式nDMADMA传送方式传送方式程序传送方式程序传送方式 程序传送方式以CPU为中心，数据传送的控制来自CPU，通过执行预先编制的输入/输出程序实现数据传输。 程序传送方式可分为无条件传送和查询传送方式。v无条件传送方式无条件传送方式 在传送信息时，已知外部设备是准备好的状态，所以输入输出时都不需要查询外部设备的状态。在输入或输出时，相应给出IN或OUT指令即可。但这种方式必

4、须确信外部设备已准备好的状态才可使用，否则就会出错，故很少使用。 程序传送方式 v 无条件传送方式 程序传送方式 v 查询传送方式 查询方式的数据传送过程如下：（1）CPU从状态端口读取状态字。（2）CPU判断状态位是否“准备就绪”，如果没准备好，就返回上一步，继续读取状态字。（3）如果准备好，则执行数据传送操作。中断传送方式中断传送方式 当外设准备好后，外设接口便主动向CPU发“中断请求”信号。CPU响应这样这一请求，则暂停正在执行的程序，而转入与外设操作有关的中断服务程序。在中断服务程序中完成数据的输入或输出，中断服务程序执行完毕，CPU返回到原来程序的断点继续执行。 中断传送方式中断传送

5、方式 DMA传送方式传送方式 基本思想:在存储器和外设之间建立起直接的数据传送通路，即不经由CPU，而由专门的DMA控制器实现存储器和外设之间的操作。于是，传送就不必进行保护现场等一系列额外操作，从而减轻了CPU的负担，因此特别适合于高速度大批量数据传送的场合。但是，这种方式要增设DMA控制器，硬件电路比前两种方式更为复杂。 DMADMA传送方式传送方式vDMADMA传送方式传送方式 DMA传送方式传送方式 DMA传送的基本过程如下：（1）当IO接口准备好，希望进行DMA操作时，就向DMA控制器（DMAC）发出DMA请求信号（DRQ）（2）DMA控制器将此请求信号转变成对CPU的总线请求信号（

6、HRQ）（3）CPU当前机器周期执行结束，响应DMA请求发出总线应答信号（HLDA），此时，由DMA控制器接管对总线的控制。（4）由DMA控制器对存储器寻址，并发出相应控制信号,使存储器与IO接口之间直接交换数据。（5）在传送一字节数据后，DMA控制器自动修改存储器地址和传送字节计数器，并检测传送是否结束。（6）DMA传送结束，DMA控制器向CPU发出结束信号，并释放总线，使CPU重新获得总线控制，恢复正常工作。可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片-8255A-8255A外部引脚 n与外设相连的引脚与外设相连的引脚PA7PA0, PB7PB0, PC7PC0n与系统总线相连的引脚与系统总线相连

7、的引脚数据：数据：D7D0地址：地址：A1、A0片选：片选：/CS控制：控制：/RD、/WR可编程并行接口芯片可编程并行接口芯片-8255A-8255A 内部结构 可编程并行接口芯片8255A8255A结构结构 8255A由三部分组成。由三部分组成。1、与外设接口部分与外设接口部分 8255A内部包括三个内部包括三个8位的输入输出端口，分别是端口位的输入输出端口，分别是端口A、端口端口B、端口端口C，相应信号线是相应信号线是PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0。端口都是端口都是8位，位，都可以作为输入或输出。都可以作为输入或输出。端口端口A：一个一个8位数据输出锁存和缓冲器；一个位数据输出

8、锁存和缓冲器；一个8位数据输入锁存器。位数据输入锁存器。端口端口B：一个一个8位数据输入位数据输入/输出锁存输出锁存/缓冲器；一个缓冲器；一个8位数据输入缓冲器。位数据输入缓冲器。端口端口C：一个一个8位数据输出锁存位数据输出锁存/缓冲器；一个缓冲器；一个8位数据输入缓冲器（输入位数据输入缓冲器（输入没有锁存）。没有锁存）。2、与微处理器接口部分、与微处理器接口部分 。 这部分主要完成数据传送及逻辑控制。这部分主要完成数据传送及逻辑控制。3、内部控制部分、内部控制部分 由由A、B两组控制电路组成。两组控制电路组成。 主要作用是根据主要作用是根据CPU送来的控制字用送来的控制字用以决定两组端口（

9、以决定两组端口（A组为组为A口口C口的高口的高4位，位，B组为组为B口和口和C口的低口的低4位。）的工作方式，也可根据控制字的要求对位。）的工作方式，也可根据控制字的要求对C口按位进行置位或复口按位进行置位或复位。位。8255A接口电路设计 当当A1A0A1A00000时，选中端口时，选中端口A A；当当A1A0A1A00101时，选中端口时，选中端口B B；当当A1A0A1A01010时，选中端口时，选中端口C C；当当A1A0A1A01111时，选中控制端口。时，选中控制端口。若地址值分别为若地址值分别为04A0H04A0H，04A2H04A2H，04A4H04A4H，04A6H04A6H

10、，对，对8255A8255A寻址电寻址电路的设计如图所示。路的设计如图所示。 82558255A A控制字控制字 1、工作方式控制字 82558255A A控制字控制字 2、8255A置位复位控制字 【例9-1】 按下述要求对8255A进行初始化。要求A口设定为输出数据，工作方式为方式0；B口设定为输入数据，工作方式为方式1；C口设定为高四位输入，低四位输出。（假设端口地址为0100H0106H）。MOVDX，0106H；控制口地址送DXMOVAL，8EH；写工作方式控制字OUTDX，AL；控制字送到控制口【例9-2】 要求通过8255A芯片C口的PC2位产生一个方脉冲信号（设8255A的端口

11、地址为0230H0236H)。MOVDX，0236H；控制口地址送DXPLS： MOVAL，05H；对PC2置位的控制字OUTDX，ALCALLDELAY；调用延时程序MOVAL，04H；对PC2复位的控制字OUTDX，ALCALLDELAY；调用延时程序JMPPLS；重复以上操作82558255A A工作方式工作方式 三种基本的工作方式： 方式0基本的输入输出方式 方式1选通输入输出方式 方式2双向传送方式。 1、方式方式0 0 方式0不使用联络信号，也不使用中断，A口和B口可定义为输入或输出口，C口分成两个部分（高四位和低四位），C口的两个部分也可分别定义为输入或输出。在方式0，所有口输出

12、均有锁存，输入只有缓冲，但无锁存，C口还具有按位将其各位清0或置1的功能。2、方式1 A口借用C口的一些信号线用作控制和状态线，形成A组，B口借用C口的一些信号线用作控制和状态线，组成B组。在方式1下，A口和B口的输入输出均带有锁存。 8255A工作方式工作方式方式1的输入 A口工作于方式1且用作输入口时，C口的PC4线用作选通输入信号线STBA，PC5用作输入缓冲器满输出信号线IBFA，PC3用作中断请求输出信号线INTRA。B口工作于方式1且用作输入口时，C口的PC2线用作选通输入信号线STBB，PC1用作输入缓冲器满输出信号线IBFB，PC0用作中断请求输出信号线INTRB。 82558

13、255A A工作方式工作方式 82558255A A工作方式工作方式方式1的输出 82558255A A工作方式工作方式方式2 82558255A A应用应用 8255内部有内部有4个端口：个端口：3个数据端口个数据端口(端口端口A、端口、端口B、端口、端口C)， 1个控制端口个控制端口对对8255编程主要包括：编程主要包括：1. 写控制字，对写控制字，对8255初始化。初始化。2. 读读/写数据端口写数据端口控制程序片段如下：控制程序片段如下： L1:MOV DX，02F7H；控制口地址送；控制口地址送DXMOV AL，10010000B；写工作方式控制字；写工作方式控制字OUTDX，ALM

14、OV DX，02F4H；A端口地址送端口地址送DXIN AL，DX；读端口；读端口A MOV DX，02F5H OUT DX，AL；输出数据到端口；输出数据到端口BJMPL18255A应用举例 【例例9-39-3】 设设8255A 8255A 端口端口A A工作在方式工作在方式0 0下，通过下，通过A A口输出数据控制口输出数据控制8 8个指示灯个指示灯轮流点亮。电路连接如图轮流点亮。电路连接如图9-79-7所示（设所示（设8255A8255A的地址为的地址为0200H0200H0206H0206H）。）。 控制程序片段如下：控制程序片段如下： MOV DX，0206H；控制口地址送；控制口地址送DXMOV AL，80H；写工作方式控制字；写工作方式控制字OUT DX，ALMOV DX，0200H；A端口地址送端口地址送DXMOV AL，0FEH；低电平灯亮；低电平灯亮 L1： OUT DX，AL；输出数据；输出数据CALL DELAY；延时；延时ROL AL，1；轮流点亮；轮流点亮JMP L1习题9.1 I/O接口的基本功能是什么？9.2 I/O接口有几种基本类型？9.3 8255A有几个端口？9.4 8255A有多少个可编程的I/O引脚？9.5 8255A有哪三种工作方式？各有什么特点？9.6 当8255A工作在方式1时，端口C被分为两个部分，分别作为端口A