微型計(jì)算機(jī)原理及其應(yīng)用

——第9章：可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用1可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用串行通信和并行通信可編程并行接口芯片8255A2可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——串行通信和并行通信在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中有兩種數(shù)據(jù)通信方式：串行傳送和并行傳送。并行傳送：數(shù)據(jù)在多條并行1位寬的傳輸線上同時(shí)由源傳送到目的。以1字節(jié)的數(shù)據(jù)為例，在并行傳送中，1字節(jié)的數(shù)據(jù)通過(guò)8條并行傳輸線同時(shí)由源傳送到目的。串行傳送：數(shù)據(jù)在單條1位寬的傳輸線上，一位一位地按順序分時(shí)傳送。以1字節(jié)為例，在串行傳送中，1字節(jié)的數(shù)據(jù)要通過(guò)一條傳輸線分8次由低位到高位按順序一位一位地傳送。源目的0

11

0

1

0

1

0源目的3可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——串行通信和并行通信4可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——串行通信和并行通信串行通信和并行通信比較距離：并行——近距離傳送（通常小于30米）

串行——遠(yuǎn)距離傳送（幾米~數(shù)千公里）速度：二者的傳送速率與距離成反比，但在短距離內(nèi)并行快得多。設(shè)備費(fèi)用：隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展、邏輯器件價(jià)格趨低，而通信線路費(fèi)用趨高，因此對(duì)遠(yuǎn)距離通信而言，串行通信的費(fèi)用顯然會(huì)低得多。另一方面串行通信還可利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，降低了通信費(fèi)用。5可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用串行通信和并行通信可編程并行接口芯片8255A6可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A概述Intel8255A是一種通用的可編程序并行I/O接口芯片，又稱(chēng)“可編程外設(shè)接口芯片”，是為Intel8080/8085系列微處理?yè)?jù)設(shè)計(jì)的，也可用于其它系列的微機(jī)系統(tǒng)。可由程序來(lái)改變其功能，通用性強(qiáng)、使用靈活。通過(guò)8255A，CPU可直接同外設(shè)相連接，是應(yīng)用最廣的并行I/O接口芯片。含3個(gè)獨(dú)立的8位并行輸入/輸出端口，各端口均具有數(shù)據(jù)的控制和鎖存能力?？赏ㄟ^(guò)編程設(shè)置各端口的工作方式和數(shù)據(jù)傳送方向(入/出/雙向)。7可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

A組控制數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫(xiě)控制邏輯B組控制A組A口（8位）A組C口高位（4位）B組C口低位（4位）B組B口（8位）D0~D7RDRDA1A0RESETRDPA0~PA7PC4~PC7PC0~PC3PB0~PB78可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線緩沖器：三態(tài)8位雙向緩沖器，與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接的緩沖部件；傳送數(shù)據(jù)、控制字、狀態(tài)字的通道。3個(gè)8位數(shù)據(jù)端口(PA、PB、PC)：通常PA口與PB口用作輸入輸出的數(shù)據(jù)端口，PC口用作數(shù)據(jù)傳輸或提供聯(lián)絡(luò)線的端口。在方式字的控制下，PC口可以分成兩個(gè)4位的端口，其中PC7～PC4同端口A配合使用，PC3～PC0同端口B配合使用。

A組、B組控制電路：這兩組控制電路根據(jù)CPU發(fā)出的方式選擇控制字來(lái)控制8255A的工作方式，每個(gè)控制組都接收來(lái)自讀寫(xiě)控制邏輯的“命令”，接收來(lái)自?xún)?nèi)部數(shù)據(jù)總線的“控制字”，并向與其相連的端口發(fā)出適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)。A組控制電路控制PA口和PC口高4位，B組控制電路控制PB口和PC口低4位。讀/寫(xiě)控制邏輯：用來(lái)管理數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)字的傳送，接收系統(tǒng)總線發(fā)來(lái)的有關(guān)信號(hào)，并向A、B兩組控制部件發(fā)送命令。9可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的引腳功能DIP封裝，共40個(gè)引腳。1.連接系統(tǒng)總線的主要引腳D0～D7：數(shù)據(jù)線，雙向，連CPU數(shù)據(jù)總線；RESET：復(fù)位輸入，接系統(tǒng)總線的RESET；CS*：片選控制輸入，接譯碼器；RD*：讀命令輸入，接CPU的RD*或IOR*；WR*：寫(xiě)命令輸入，接CPU的WR*或IOW*；A0，A1：片內(nèi)端口地址輸入，可選4個(gè)片內(nèi)

端口。接AB的任2位。10可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的引腳功能A1、A0端口選擇情況，見(jiàn)右表

由CS*、A1、A0、RD*、WR*引腳的不

同組合，實(shí)現(xiàn)各種不同的功能。見(jiàn)下表：A1A0端口00011011ABC控制口CSA1A0RDWR功

能0

000

1對(duì)端口A讀0

0101對(duì)端口B讀01001對(duì)端口C讀01非法，不能對(duì)控制口讀輸入0對(duì)端口A寫(xiě)0對(duì)端口B寫(xiě)0對(duì)端口C寫(xiě)0對(duì)控制口寫(xiě)輸出1

×

×

×

×

×

×

×

1

1數(shù)據(jù)緩沖器為三態(tài)斷開(kāi)011111100000101001111可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的引腳功能2.連接外設(shè)端的引腳PA0~PA7：A口外設(shè)數(shù)據(jù)線，接外設(shè)；PB0~PB7：B口外設(shè)數(shù)據(jù)線，接外設(shè)；PC0~PC7：C口外設(shè)數(shù)據(jù)線或聯(lián)絡(luò)線，接外設(shè)。12可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A與系統(tǒng)的連接示意圖

D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器8255A口B口C口D0~D7外設(shè)1A15～A2系統(tǒng)總線外設(shè)2外設(shè)3138255A的初始化——方式選擇控制字D7D6D5D4D3D2D1D0C口低位選擇，1入0出B口I/O選擇，1入0出B口方式選擇，0=方式01=方式1B組C口高位選擇，1入0出A口I/O選擇，1入0出A口方式選擇00=方式001=方式11X=方式2D7=1，方式控制字標(biāo)志A組可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A148255A的初始化——C口置位/復(fù)位控制字D7D6D5D4D3D2D1D0置位/復(fù)位選擇1=置位，0=復(fù)位D7=0為置位/復(fù)位控制字標(biāo)志D3D2D1位選擇000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7無(wú)效可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A15可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的工作方式方式0——基本輸入/輸出方式（A、B、C口）方式1——選通工作方式（A、B口）方式2——雙向選通傳送方式（僅A口）某端口工作于哪一種方式，可通過(guò)軟件編程來(lái)指定。即向8255寫(xiě)入方式控制字來(lái)決定其工作方式。16可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)特點(diǎn)：

8255A相當(dāng)于三個(gè)獨(dú)立的8位數(shù)據(jù)口。

各端口既可設(shè)置為輸入口，也可設(shè)置為輸出口，但不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入及輸出。

C端口即可以是一個(gè)8位的簡(jiǎn)單接口，也可以分為兩個(gè)獨(dú)立的4位端口。

設(shè)置為輸出口時(shí)有鎖存能力，設(shè)置為輸入口時(shí)無(wú)鎖存能力。適用于：

無(wú)條件輸入輸出方式。

查詢(xún)輸入輸出方式：把A、B口作為8位數(shù)據(jù)的輸入或輸出口，C口的高/低4位分別定義為A、B口的控制位和狀態(tài)位。17可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)INAL,PORT①外設(shè)將數(shù)據(jù)送到8255輸入緩沖器中；②CPU給出有效的8255地址；③CPU發(fā)讀命令，將8255A輸入緩沖器中數(shù)據(jù)讀入CPU的AL寄存器中。輸入緩沖器譯碼器數(shù)據(jù)DBAB外設(shè)8n18可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)方式0輸入時(shí)序：

有效19可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)OUTPORT,AL①CPU給出有效的8255地址；②CPU發(fā)寫(xiě)命令，將CPU的AL寄存器中數(shù)據(jù)寫(xiě)入8255A輸出鎖存器中。輸出鎖存器譯碼器數(shù)據(jù)DBAB外設(shè)8n20可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)方式0輸出時(shí)序：

有效21可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A8255A的工作方式——方式1(選通工作方式)利用一組選通控制信號(hào)控制A端口和B端口的數(shù)據(jù)輸入輸出。特點(diǎn)：

A、B口作輸入或輸出口，C口分為兩部分，其部分位（6位）固定用作A口、B口的選通控制信號(hào)。C口的剩余位仍可作數(shù)據(jù)位使用。A口、B口在作為輸入和輸出時(shí)的選通信號(hào)不同。方式1的應(yīng)用：主要用于中斷控制方式下的輸入輸出。說(shuō)明：C口除部分位用作選通信號(hào)外，其余位(2位)可工作在方式0下，作為輸入或輸出線，用程序指定其數(shù)據(jù)傳送方向。228255A的工作方式——方式1(選通工作方式)A、B口都設(shè)為方式1輸入C口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)：STB#——選通信號(hào)，由外設(shè)輸入。=0時(shí)，

將外設(shè)數(shù)據(jù)送入8255的輸入鎖存器。A組

對(duì)應(yīng)PC4；B組對(duì)應(yīng)PC2。IBF——輸入鎖存器滿(mǎn)信號(hào)，由8255A輸出。

=1時(shí)通知外設(shè)輸入的數(shù)據(jù)已寫(xiě)入緩沖器，此

時(shí)不能送下一個(gè)數(shù)據(jù)。此信號(hào)由STB#的前沿

產(chǎn)生。CPU用IN指令取走數(shù)據(jù)后（RD#的后

沿），此信號(hào)被清除。A組對(duì)應(yīng)PC5；B組對(duì)

應(yīng)PC1。PA7~PA0PC4PC5PC3INTEAIBFAINTRAD7~D0輸入設(shè)備(到CPU)PB7~PB0PC2PC1PC0INTEBD7~D0IBFBINTRB輸入設(shè)備(到CPU)可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A238255A的工作方式——方式1(選通工作方式)A、B口都設(shè)為方式1輸入C口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)：INTE——中斷允許，由PC4控制是否允許發(fā)出INTR請(qǐng)求。

INTE=1和IBF為高電平時(shí)，允許發(fā)出INTR請(qǐng)

求。無(wú)引出。INTR——中斷請(qǐng)求，由8255A輸出。中斷允許

時(shí)，由STB#的后沿產(chǎn)生，向CPU請(qǐng)求中斷，讓

CPU讀走輸入鎖存器中的數(shù)據(jù)。INTR信號(hào)由

RD#的前沿清除。A組對(duì)應(yīng)PC3；B組對(duì)應(yīng)PC0。PA7~PA0PC4PC5PC3INTEAIBFAINTRAD7~D0輸入設(shè)備(到CPU)PB7~PB0PC2PC1PC0INTEBD7~D0IBFBINTRB輸入設(shè)備(到CPU)可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255A248255A的工作方式——方式1(選通工作方式)方式1輸入時(shí)序：

可編程外圍接口芯片8255A及應(yīng)用——8255ASTBIBFINTR來(lái)自外設(shè)的輸入數(shù)據(jù)RD方式1的輸入時(shí)序①②③④⑤25第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式1(選通工作方式)A、B口都設(shè)為方式1輸出C口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)：OBF#——輸出緩沖器滿(mǎn)信號(hào)，8255A輸出。

=0時(shí)通知外設(shè)取走數(shù)據(jù)。A組對(duì)應(yīng)PC7；B

組對(duì)應(yīng)PC1ACK#——響應(yīng)信號(hào)，外設(shè)輸入。＝0時(shí)表示

外設(shè)已從數(shù)據(jù)端口取走數(shù)據(jù)。此信號(hào)使OBF#

變高。A組對(duì)應(yīng)PC6；B組對(duì)應(yīng)PC2。PA7~PA0PC7PC6PC3INTEAINTRAD7~D0輸出設(shè)備(到CPU)PB7~PB0PC1PC2PC0INTEBD7~D0INTRB輸出設(shè)備(到CPU)26第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式1(選通工作方式)A、B口都設(shè)為方式1輸出C口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)：INTR——ACK#上升沿產(chǎn)生，8255輸出。=1

時(shí)請(qǐng)求CPU輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)(通常接到8259)。

A組對(duì)應(yīng)PC3；B組對(duì)應(yīng)PC0。INTE——中斷允許位，INTE=1和OBF#為高

電平時(shí)，允許產(chǎn)生INTR信號(hào)。無(wú)引出。PA7~PA0PC7PC6PC3INTEAINTRAD7~D0輸出設(shè)備(到CPU)PB7~PB0PC1PC2PC0INTEBD7~D0INTRB輸出設(shè)備(到CPU)27第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式1(選通工作方式)方式1輸出時(shí)序：

WROBFINTRACK輸出方式1的輸出時(shí)序①②③④⑤⑥28第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式2(雙向選通傳送方式)特點(diǎn)：雙向方式——既是輸入口，又是輸出口。利用C口的5條線提供傳輸聯(lián)絡(luò)信號(hào)。類(lèi)似于A口方式1下輸入和輸出的組合。工作時(shí)輸入、輸出都能鎖存。只有A口可工作在方式2下。當(dāng)A組工作在方式2時(shí)，B組可工作在方式0或方式1下。應(yīng)用：可用于中斷控制輸入輸出方式。也可用查詢(xún)方式與CPU聯(lián)系。當(dāng)A口工作于方式2時(shí)，B口可工作于方式1（此時(shí)C口的剩余位剛好用作B口選通控制線）；B口也可工作于方式0（此時(shí)C口的剩余位只能用作方式0下的輸入輸出線）。29第9章：并行通信和并行接口8255A——8255APC3INTRAPA78PC7PC6OBFAACKAPC4PC5PC2~PC03STBAIBFAINTE2&~PA0&INTE11OOWRRD各信號(hào)意義:INTRA－中斷請(qǐng)求信號(hào),‘1’有效.OBFA－輸出緩沖器滿(mǎn),‘0’有效.ACKA－外設(shè)響應(yīng)信號(hào),‘0’有效.IBFA－輸入緩沖器滿(mǎn)信號(hào),‘1’有效.STBA－選通輸入信號(hào),‘0’有效.方式2(雙向選通傳送方式)30第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式2(雙向選通傳送方式)方式2的時(shí)序：PB7~PB0PA7~PA0-STBIBF-RD外設(shè)送來(lái)數(shù)據(jù)D7~D0送往外設(shè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫(xiě)入端口-WR-OBFINTR-ACK當(dāng)INTE=1時(shí)

31

8255A工作在方式0時(shí)，C口各位作輸入輸出用。當(dāng)工作在方式1和方式2時(shí)，C口產(chǎn)生與外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。此時(shí)。讀入C口各位的內(nèi)容可檢查或測(cè)試外設(shè)的狀態(tài)。C口的狀態(tài)字如下：（1）方式1I/OI/OIBFA輸入INTEAINTRAINTEBIBFBINTRBD7D6D5D4D3D2D1D0I/OI/O輸出INTEAINTRAINTEBOBFBINTRBD7D6D5D4D3D2D1D0OBFA（2）方式2*INTE1INTRAINTE2IBFAD7D6D5D4D3D2D1D0OBFA**第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A

C口狀態(tài)字32第二節(jié)8255A的應(yīng)用舉例133第二節(jié)8255A的應(yīng)用舉例134第二節(jié)8255A的應(yīng)用舉例235

打印機(jī)接口。為某應(yīng)用系統(tǒng)配置一個(gè)并行打印機(jī)接口，并且通過(guò)接口CPU采用查詢(xún)方式打印。已知欲打印數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)段中有效地址位2000H的單元中。8255的口地址位80H、81H、82H、83H。分析：由于打印接口直接面向的對(duì)象是打印機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)，而不是打印機(jī)本身，因此打印機(jī)接口要按照接口標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是8位并行數(shù)據(jù)線DATA0～DATA7，2條握手聯(lián)絡(luò)線STB#、ACK#和1條忙線BUSY。有關(guān)打印機(jī)接口工作時(shí)序見(jiàn)下圖。DATA0~DATA7STBBUSYACK第二節(jié)8255A的應(yīng)用舉例336

從圖可見(jiàn)，當(dāng)CPU通過(guò)接口要求打印機(jī)打印數(shù)據(jù)時(shí)，先要查看BUSY信號(hào)，BUSY＝0時(shí)，才能向打印機(jī)輸出數(shù)據(jù)，在把數(shù)據(jù)送上DATA線后，先發(fā)STB#=0信號(hào)通知打印機(jī)，打印機(jī)接到STB#=0后，發(fā)出BUSY＝1，接收效據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)接收好并存入內(nèi)部打印緩沖器后，送出ACK#=0信號(hào)，表示打印機(jī)已準(zhǔn)備好接收新數(shù)據(jù)，并復(fù)位BUSY=0。DATA0~DATA7STBBUSYACK第二節(jié)8255A的應(yīng)用舉例337

圖中用8255A的PA口作為輸出打印數(shù)據(jù)

口，工作于方式0，PC口高4位工作于輸

出方式，PC6產(chǎn)生STB#信號(hào)；PC口低4位

工作于輸入方式，PC2接收打印機(jī)的BUSY

信號(hào)。程序流程如右示。

CPU

PA0~7PC6PC2地

地BUSYSTBDATA0~71112~98255A打印機(jī)插座結(jié)束8255A初始化BUSY=0?送數(shù)送STB#開(kāi)始YN第二節(jié)8255A的應(yīng)用舉例338 MOVAL，81H ；工作方式字10000××1B

OUT83H，AL MOVAL，0DH；置/復(fù)位字0×××1101BPC0位置高，使STB#=1

OUT83H，ALTESBY: INAL，82H；查BUSY=0？（PC2=0） TESTAL，04H;00000100B JNZTESBY；忙，則等待；不忙，則向A口送數(shù) MOVAL，[2000H]；從內(nèi)存取數(shù) OUT80H，AL；送數(shù)據(jù)到A口 MOVAL，0CH；00001100B置STB#信號(hào)為低（PC6=0） OUT83H，AL NOP ；負(fù)脈沖寬度（延時(shí)） NOP INCAL；置STB#為高（PC6=1） OUT83H，AL第二節(jié)8255A的應(yīng)用舉例339第二節(jié)8255A的應(yīng)用舉例48255A作為開(kāi)關(guān)K0~K3及七段LED顯示器接口。要求開(kāi)關(guān)設(shè)置的二進(jìn)制信息，由PC0~PC3輸入，經(jīng)程序轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的七段LED顯示器的字形代碼后，由PA口輸出顯示。8255APA7PA0~驅(qū)動(dòng)器+5V＋5VK0K1K2K3PC3PC2PC1PC0D7~D0RDWRA1A2ABCG2AG2BG1Y0Y1Y2OOOD7~D0RDWRA0A1CSA0A3A4A78086系統(tǒng)總線LS138接口電路M/IO&A5A640各端口地址為：E8H~EEH8255A各端口地址確定:由圖可知： A7A6A5A4A3A2A1A011101

08255A方式選擇控制字:LED顯示器的字形代碼表存放在TABLE單元開(kāi)始的內(nèi)存中.TABLEDB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB80H,98H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHCSABCG2AG2BG1Y0Y1Y2A0A3A4A7LS138M/IO&A5A6按題意設(shè)置端口A方式0輸出,下C口輸入.10000××181H41實(shí)現(xiàn)操作的具體程序如下:MOV DX,0E8H ；指向端口A OUT DX,AL ；輸出字形碼顯示 HLTMOV DX，0EEH；設(shè)置8255A工作方式 MOV AL，81H OUT DX，ALMOV DX，0ECH；指向端口C，讀開(kāi)關(guān)狀態(tài) IN AL，DX AND AL，0FH LEA BX，TABLE；顯示代碼表首地址送BX XLAT ；查表，取出相應(yīng)的字形碼送AL42LED顯示器的結(jié)構(gòu)abdcefgdpLED顯示器的外形abcdefgep共陽(yáng)極LED顯示器的結(jié)構(gòu)abcdefgep共陰極LED顯示器的結(jié)構(gòu)43LED顯示器的工作原理軟件譯碼法PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA78255DB7--DB0abcdefgep方案1共陽(yáng)極LED顯示器與同相驅(qū)動(dòng)器接口44abdcefgdpabdcefgdpD7D6D5D4D3D2D1D0

dpgfedcba

0(C0H)11000000abdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdp9(90H)100100001(F9H)111110012(A4H)101001003(B0H)101100004(99H)100110015(92H)100100106(82H)100000107(F8H)1111