常见外设接口及应用

常见外设接口及应用第1页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1可编程并行通信接口芯片8255A8.1.18255A芯片引脚定义与功能8.1.28255A寻址方式8.1.38255A的控制字8.1.48255A的工作方式8.1.5时序关系8.1.68255A的应用举例第2页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.18255A芯片引脚定义与功能8255A是一个40脚封装双列直插式芯片。第3页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.18255A芯片引脚定义与功能D7-D0：8位双向数据线，连接CPU与8255A片内的三态双向数据总线缓冲器。A1-A0：2位地址线，用于选择3个I/O端口和一个控制端口。RD#：读控制线，低电平有效。WR#：写控制线，低电平有效。CS#：片选端，低电平有效。RESET：复位信号，高电平有效。它清除控制寄存器并将8255A的A、B、C三个端口均置为输入方式；输出寄存器和状态寄存器被复位，并且屏蔽中断请求；24条面向外设的信号线呈现高阻悬浮状态。这种势态一直维持，直到用方式命令才能改变，使其进入用户所需的工作方式。第4页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.18255A芯片引脚定义与功能

8255A芯片内部包含3个8位端口，其中：

端口A:包含一个8位数据输出锁存/缓冲存储器和一个8位数据输入锁存器

端口B:包含一个8位数据输入/输出、锁存/缓冲存储器和一个8位数据输入缓冲存储器；

端口C:包含一个8位输出锁存/缓冲存储器和一个输入缓冲存储器(输入无锁存)。

实际使用时，可以把A口、B口、C口分成两个控制组：A组和B组。

A组控制电路控制端口A和端口C的高4位（PC7～PC4）。

B组控制电路控制端口B和端口C的低4位（PC3～PC0）。第5页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.18255A芯片引脚定义与功能8255A的内部结构分为3部分：CPU接口、内部逻辑、外设接口第6页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.18255A芯片引脚定义与功能第7页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.18255A芯片引脚定义与功能1、数据端口Ａ、Ｂ、C8255A的3个8位I/O端口A、B、C是和外设一边相连的输入/输出接口。在实际使用中，A口和B口通常只作为独立的输入或输出数据端口使用。C口的功能和使用比较特殊。它除了可以作数据口使用外，还可以用来配合A口和B口工作，作为专用联络信号线，可以实现按位控制。第8页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.18255A芯片引脚定义与功能2、A组控制和B组控制部件这两组控制部件是8255A的内部控制逻辑，其内部有控制寄存器与状态寄存器，它们完成两个功能：一是接收来自CPU通过内部数据总线送来的控制字，以选择两组端口的工作方式；二是接收来自读/写控制逻辑电路的读/写命令，以决定两组端口的读/写操作。第9页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.18255A芯片引脚定义与功能3、读/写控制逻辑电路读/写控制逻辑电路是和CPU一边相连的控制电路，负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号CS#与来自地址总线的地址信号A1、A0以及控制总线的信号RESET、WR#、RD#，将它们组合后，得到对A组控制部件和B组控制部件的控制命令，并将命令送给这两个部件，再由它们完成对数据信息、状态信息和控制信息的传输。第10页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.18255A芯片引脚定义与功能4、数据总线缓冲器数据总线缓冲器是连通CPU数据总线的一个双向三态8位数据缓冲器，8255A正是通过它来输入/输出数据的；此外，CPU发给8255A的控制字以及由外设输入CPU的状态信息等，也都是通过该部件传递的。8.1.18255A芯片引脚定义与功能第11页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.28255A寻址方式8255A有3个I/O端口和一个控制端口，它们通过地址线A1、A0，读写控制线RD#、WR#以及片选线CS#进行寻址并实现相应的操作。第12页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.28255A寻址方式8.1.28255A寻址方式第13页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.38255A的控制字8255A在初始化编程时，是利用OUT指令由CPU输出一个控制字到控制端口的控制寄存器来控制其工作的。

两种类型的控制字：1、方式选择控制字2、端口C置位/复位控制字第14页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.38255A的控制字第15页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.38255A的控制字第16页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.38255A的控制字

例1、将8255A设定为：

1、A组为方式0，组B为方式1。2、A口输入，B口输出，PC7～PC4输出，PC3～PC0输入。3、设8255A的4个端口地址范围为0060H～0063H。

则初始化编程时的程序段为：

MOVDX，0063H ；8255A控制口地址 MOVAL，10010101B ；设定初始化方式选择控制字 OUTDX，AL ；送控制字到控制口第17页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.38255A的控制字例2、设8255A端口地址范围为300H～303H，若要置8255APC5的状态为1，则设置端口C置位/复位控制字的程序段为：

MOVDX，0303H ；8255A控制口地址MOVAL，00001011B；由C口置位/复位控制字设定PC5＝1OUTDX，AL ；送控制字到控制口第18页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.38255A的控制字例3、设8255A控制端口地址为037FH，若要使8255A的PC7产生一个负脉冲，用作打印机接口的选通信号，则设置端口C置位/复位控制字的程序段为：

MOVDX，037FH；8255A控制口地址MOVAL，00001110B；由C口置位/复位控制字设定PC7＝0OUTDX，AL ；送控制字到控制口NOP ；延长负脉冲宽度NOPMOVAL，00001111B；由C口置位/复位控制字设定PC7＝1OUTDX，AL8.1.38255A的控制字第19页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式8255A有3种工作方式：方式0（基本输入/输出方式）；方式1（选通输入/输出）；方式2（双向选通输入/输出，仅适合于A口）。

这些工作方式由初始化编程时设置方式选择控制字来选择。第20页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式A口可选择方式0、方式1和方式2；B口可选择方式0和方式1；C口只能以方式0工作。

当A口方式1/方式2或B口选择方式1时，C口某些位配合A口或B口工作，作为A口/B口与外设联络用的输出控制信号或输入状态信号，而C口的其余各位仍用方式0工作。第21页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式方式0

方式0：基本的输入/输出工作方式，只能完成简单的并行输入/输出操作。

方式0的特点：

（1）没有固定的联络信号，一般采用无条件传送或查询方式传送与CPU交换数据。（2）有4个独立的并口，16种不同的输入/输出组态。（3）所有端口都是单向传输端口。第22页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式第23页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式方式1

方式1：选通输入/输出方式或应答方式。它在使用端口A和端口B进行输入/输出时，一定要利用端口C所提供的选通信号和应答信号来配合输入/输出操作。第24页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式

方式1的特点：（1）需要固定的联络线（联络信号）配合A口和B口使用。（2）如果A口和B口都工作在方式1，则C口中就有6位（分为两组3位）联络线来联络与控制操作，各联络信号线之间有着固定的时序关系。C口的其余2位，仍可作为输入或输出线。（3）联络信号可供CPU查询或向CPU申请中断。（4）所有端口都是单向传输端口。第25页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式STB#：选通输入信号IBF：输入缓冲器满信号INTR：中断请求信号INTE：中断允许信号中断方式查询方式PC4查询第26页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式PC2第27页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式第28页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式端口A和端口B为输入方式

STB#：选通输入信号，低电平有效。外设送给8255A的选通信号，当它有效时，就把来自外设的一个8位输入数据送到8255A的端口A或端口B的输入缓冲器中。第29页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式

IBF：输入缓冲器满信号，输出信号，高电平有效。IBF是8255A输出的状态信号，当它有效时，表示当前已有一个新的数据进入端口A或端口B的输入缓冲器中，即缓冲器已满，8255A此刻不能再接收别的数据。

IBF信号是对STB#的响应信号，由STB#信号置位。它可以由CPU通过查询C口的PC5或PC1位获得。当CPU查得PC5（或PC1）＝1时，表示输入缓冲器数据已满，CPU可以从A口（或B口）读入输入数据。

IBF将由RD#信号的上升沿复位（变为低电平）。第30页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式

INTR：8255送往CPU的中断请求信号，高电平有效。

当STB#结束（回到高电平时）和IBF为高电平，且有相应的中断允许信号（即INTE为高电平）时，则8255A就把INTR变为有效，以向CPU发中断请求。由RD#信号的下降沿使INTR复位（变为低电平）。INTR通常和8259A的一个中断请求输入端IR相连，通过8259A的输出端INT向CPU发中断请求。第31页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式

INTE：中断允许信号。它是在8255A内部的一个控制中断允许或禁止的控制信号。INTE没有外部引出端，即没有对片外输入或输出的功能，它只能由软件通过对C口某位的置位或复位来实现对中断请求的允许或禁止。端口A的中断请求INTRA可以通过对PC4的置位或复位加以控制，PC4置1，允许INTRA工作；PC4置0，则屏蔽INTRA。端口Ｂ的中断请求INTEB可以通过对PC2的置位或复位加以控制。第32页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式OBF#：输出缓冲器满信号ACK#：外设应答信号INTR：中断请求信号INTE：中断允许信号PC6查询第33页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式第34页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式端口A与B为输出方式

OBF#：输出缓冲器满信号，输出信号，低电平有效。当它有效时，表示CPU已把数据写入端口Ａ或Ｂ的输出缓冲器等待输出。当CPU执行OUT指令WR#有效时，表示将数据锁存到输出缓冲器。

由WR#的上升沿把OBF#信号置成低电平。由ACK#的下降沿把OBF#信号复位为高电平。ACK#：外设应答信号，低电平有效。当ACK#有效时，表示8255A中的数据已被外设取走。第35页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式

INTR：中断请求信号，高电平有效。

ACK#信号结束（回到高电平），8255A便向CPU发中断请求信号INTR。

写信号WR#上升沿使INTR复位，变为低电平。

INTE：中断允许信号。

端口A的输出中断请求INTRA可以通过对PC6的置位或复位来加以允许或禁止。端口B的输出中断请求INTRB可以通过对PC2的置位或复位来加以允许或禁止。

第36页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式第37页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式第38页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式例1：设8255A为工作方式1，A口为输出。设置中断允许信号（端口的地址范围为300H～303H）。MOVDX，303H ；置8255A控制口MOVAL，00001101B ；置C口按位控制字，使PC6＝1， ；允许发中断请求OUTDX，ALMOVAL，00001100B ；置PC6＝0，禁止发中断请求OUTDX，AL第39页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式方式2

方式2为选通双向传输，仅适用于端口A。

方式2控制字格式及含义：

INTRA：中断请求信号，高电平有效。端口A完成一次输入或输出数据操作后，可通过INTRA向CPU发中断请求。

STBＡ#：输入选通信号，低电平有效。当STBＡ有效时，把外设输入的数据信号锁存入端口A。

IBFA：输入缓冲器满，高电平有效。当IBFA有效时，表示已有一个数据送入端口A，等待CPU读走。此信号可供CPU作输入查询用。第40页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式

OBFＡ#：输出缓冲器满，低电平有效。当OBFＡ有效时，表示CPU已将一个数据写入端口A，通知外设，可以将其取走。

ACKA#：外设应答信号，低电平有效。当ACKA有效时，表示端口A输出的数据已送到外设。

INTE1：A口输出中断允许信号（在片内）。可以由软件通过对PC6的置位或复位来加以允许或禁止。

INTE2：A口输入中断允许信号（在片内）。可以由软件对PC4的置位或复位来加以允许或禁止。第41页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.48255A的工作方式8.1.48255A的工作方式第42页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.5时序关系第43页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.5时序关系第44页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.5时序关系第45页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.5时序关系工作过程（1）当数据端口作为输入工作时，在STB#有效时，由外设把输入数据送入端口，并发出IBF有效信号。当CPU执行IN指令对该数据口进行读入操作后，由RD#的上升沿使IBF复位，为下一次输入数据作好准备。如果该数据端口的中断允许INTE被置位，则在STB#信号回复到高电平时，8255A通过INTR向CPU发中断请求。若CPU响应该中断请求，读取该数据端口的输入数据，则RD#由下降沿使INTR复位，为下一次数据输入请求中断作好准备。第46页，共67页，2023年，2月20日，星期四8.1.5时序关系工作过程（2）当数据端口作为输出口时，在CPU把数据写入端口后，由WR#的上升沿使OBF#有效并使INTR复位。OBF#由8255A输出到外设，并通知外设可以取走端口的输出数据。当外设取走一个数据时，应向8255A发回应答信号ACK#。 ACK#的有效低电平可以使OBF#复位，为下一次输出作好准备。（3）当数据端口既作输入又作输出选通双向传送时，其时序图上所表示的工作过程将是以上输入时序与输出时序的综合。8.1.5时序关系8.1可编程并行通信接口芯片8255A第47页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习1、利用8255A（方式0）作为打印机的连接接口，采用查询方式，CPU通过8255A的A口将存放在从BUF单元开始的内存缓冲区中的256个字符（ASCII码）输出给打印机去打印。完成初始化编程和打印一组字符的程序段。（8255A的端口地址范围为0FBD0H～0FBD3H）数据选通信号打印机忙信号第48页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习2、8255A工作于方式0，利用8255A将外设开关的二进制状态从端口A输入，经程序转换为对应的LED段选码(字形码)后，再从端口B输出到LED显示器。具体连线图如图(a)所示。LED显示器如图(b)所示。完成初始化及输入、输出控制程序（设8255A的端口地址为：端口A：D0H，端口B：D1H，端口C：D2H，控制口：D3H）。第49页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习地址译码地址CPU(8088)RDWRA0A1____D7~D08255ARDWRA0A1____PA0PA1PA2PA3PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7+5V2K×4K0K1K2K3abcdefgh+5V74LS04LED(a)连线图地址译码地址CPU(8088)RDWRA0A1____D7~D08255ARDWRA0A1____PA0PA1PA2PA3PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7+5V2K×4K0K1K2K3第50页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习3、8255A的端口A（方式1）与打印机相连。利用中断方式向打印机输出一组（字符串长度为256字节）字符。8255的端口地址为300H～303H，8259的端口地址为020H与021H）。完成中断打印输出字符的程序（由主程序MAIN和中断服务子程序SUBP两部分组成）。第51页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习4、（选做）设甲、乙两机之间进行并行通信，共传送1KB数据。甲机一方的8255A的PA口采用方式2并用中断方式传送数据。乙机一方8255A的PA口与PB口采用方式0输出与输入，按查询方式传送数据。接口电路的连接如图所示。甲机一侧的8255A的A口作双向传送，既作输出又作输入，它的中断请求线由PC3接到8259A的IR2上。乙机一侧的8255A的A口和B口是单向传送，分别作输出与输入。完成甲机8255A的初始化程序和中断服务程序。第52页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习第53页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习18255A与打印机接口的初始化程序段MOVDX，0FBD3H；8255A的控制寄存器端口地址MOVAL，10000001B；方式选择控制字（A组方式0：A口输出，；PC7～PC4输出。B组方式0：B口输出，；PC3～PC0输入）OUTDX，AL；控制字送控制口寄存器MOVAL，00001111B；C口置位/复位控制字，使PC7置1OUTDX，AL；C口置位/复位控制字送控制寄存器第54页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习1打印一组字符的程序段MOVSI，OFFSETBUF ；取字符串的内存首地址MOVCX，100H ；将打印字符长度作为循环次数PL：MOVDX，0FBD2H ；C口地址INAL，DX ；从C口查询打印机的状态信息 ；BUSY＝0?（即PC1＝0?）ANDAL，00000010BJNZPL ；若BUSY＝1，则循环等待； ；BUSY＝0，则向A口送出数据第55页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习1打印一组字符的程序段（续） MOVAL，[SI] ；从内存中取一个字符准备输出 MOVDX，0FBD0H ；A口地址送DX OUTDX，AL ；将内存中的一个字符输出到A口 MOVDX，0FBD3H ；控制口地址 MOVAL，00001110H；设定C口按位操作控制字， ；置为低（PC7＝0） OUTDX，AL NOP ；使负脉冲宽度延时 NOP MOVAL，00001111B；置为高电平（PC7＝1）， ；在PC7上生成1个负脉冲 OUTDX，AL第56页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习1打印一组字符的程序段（续） INCSI ；指向内存中下一个字符 LOOPPL ；字符数减1,若输出字符未完，则继续 HLT ；若输出字符已完，则暂停第57页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习2初始化及输入、输出控制程序如下：DATASEGMENTSSEGCODEDB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07HDB7FH，67H，77H，7CH，39H，5EH，79H，71HDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE，DS:DATASTART：MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAL，90H；设置方式选择控制字，A口工作于方式0输入，；B口工作于方式0输出OUT0D3H,ALRDPORTA：INAL，0D0H；读A口ANDAL，0FH；取A口低4位MOVBX，OFFSETSSEGCODE；取LED段选码表首地址XLAT；查表，AL←(BX+AL)第58页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习2OUT0D1H，AL；从B口输出LED段选码，显示相应字形符号MOVAX，XXXXH；延时DELAY：DECAXJNZDELAYMOVAH，1；判断是否有键按下INT16HJZRDPORTA；若无，则继续读端口AMOVAH，4CH；否则返回DOSINT21HCODEENDSENDSTART第59页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习3主程序MAIN

；设置中断向量MAIN：CLI ；关中断 PUSHDS ；保存原DS MOVAX，SEGSUBP ；为打印驱动子程序入口SUBP ；设置新的中断向量DS：DX MOVDS，AX ；SUBP的段地址送DS MOVDX，OFFSETSUBP；SUBP的偏移地址送DX MOVAH，25H ；设置中断向量的功能号AH MOVAL，0AH ；为8259的IR2建立0AH号中断向量 ；表项 INT21H POPDS ；恢复原DS第60页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习3 ；8255初始化MOVDX，303H ；设定8255控制端口地址MOVAL，0A0H ；8255初始化，设置方式选择控制字OUTDX，AL ；控制字送端口MOVAL，00001101B ；设定C口置位/复位控制字OUTDX，AL ；置PC6＝1，使INTEA＝1，允许8255A产生 ；中断第61页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习3 ；设置数据地址和字符数MOVAX，OFFSETDATAMOVSTR_PTR，AX ；设置打印字符串的偏移地址MOVAX，SEGDATAMOVSTR_PTR+2，AX ；设置打印字符串的段地址MOVSTR_NUM，100H ；设置打印字符串的字符数

；引发第一次中断请求STI ；CPU开中断INT0AH┆第62页，共67页，2023年，2月20日，星期四课堂练习3中断服务子程序SUBP

；保护现场SUBP：P