第7章輸入輸出方法及常用的接口電路(2)

1、第七章第七章 輸入輸出方法及常用的輸入輸出方法及常用的接口電路接口電路(2)(2)7.3 8255A并行接口電路及其應(yīng)用并行接口電路及其應(yīng)用數(shù)據(jù)的通信方式分為并行通信并行通信和串行通信串行通信。并行通信：各位數(shù)據(jù)是并行傳輸?shù)?，以字?jié)（或字）為單位與 I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。由并行接口來完成，并行接口是連接CPU與并行外設(shè)的通道。串行通信：數(shù)據(jù)一位一位地進(jìn)行傳輸。由串行接口來完成，串行接口通過系統(tǒng)總線與CPU相連。 8255A是一種通用可編程并行I/O接口電路芯片，又稱可編程外圍接口。在8086系統(tǒng)中，8255A常作為鍵盤、揚(yáng)聲器、打印機(jī)等外設(shè)的接口電路芯片。8255A外引腳圖一、一、8255A

2、芯片的外部引腳芯片的外部引腳40個(gè)引腳雙列直插式緩沖器數(shù)據(jù)總線D7D0oooRDWRA0A1RESETCS讀/寫控制邏輯A口上C口下C口B口PA7PA0PC7PC4PC3PC0PB7PB0內(nèi)部總線A組控制B組控制外設(shè)接口CPU接口內(nèi)部邏輯二、二、8255A的結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)和功能端口A和端口B可用作8位 數(shù)據(jù)I/O口，端口C既可作為8位I/O口，又可作為兩個(gè)4位I/O口，還常用來配合A口和B口工作，作為控制信號(hào)輸出、或作為狀態(tài)信號(hào)輸入。1、三個(gè)輸入/輸出端口 8255A內(nèi)部包含3個(gè)8位I/O端口A口、B口和C口，通過外部24個(gè)引腳與外設(shè)交換數(shù)據(jù)或進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。其中C口可分為兩個(gè)4位口使用。A口

3、上C口下C口B口PA7PA0PC7PC4PC3PC0PB7PB0內(nèi)部總線2、讀/寫控制邏輯控制總線的開放與關(guān)閉；控制信息傳送的路徑和方向。CS：片選信號(hào)，低電平有效。允許8255A與CPU交換信息。RD：讀信號(hào)，低電平有效；允許CPU從8255A端口中讀取數(shù)據(jù)或外設(shè)的狀態(tài)信息。WR：寫信號(hào)，低電平有效；允許CPU將數(shù)據(jù)、控制字寫入到8255A中。RESET：復(fù)位信號(hào)，高電平有效；它清除8255A所有控制寄存器內(nèi)容，并將各端口都置成輸入方式。A1、A0:8255A片內(nèi)端口尋址線。與RD、WR、CS配合用作選擇端口及內(nèi)部控制寄存器的地址信息，并控制信息傳送的方向。A1 A0RDWRCS功能0001

4、0端口A 數(shù)據(jù)總線01010端口B 數(shù)據(jù)總線10010端口C 數(shù)據(jù)總線00100數(shù)據(jù)總線 端口A01100數(shù)據(jù)總線 端口B10100數(shù)據(jù)總線 端口C11100數(shù)據(jù)總線 控制字寄存器8255A端口選擇表3、A組和B組的控制電路 這是兩組根據(jù)CPU的編程命令控制8255A工作的電路，控制寄存器用來接收CPU送來的命令字，以決定A組、B組的工作方式，或?qū)口的每一個(gè)位執(zhí)行位操作。A組控制電路控制A口和C口的高4為；B組控制電路控制B口和C口的低4位。A組控制B組控制內(nèi)部總線4、數(shù)據(jù)總線緩沖器是雙向三態(tài)的8位緩沖器, 用作8255A和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口。 1)傳送系統(tǒng)對8255A的控制字； 2)傳送各

5、端口的輸入、輸出數(shù)據(jù)。緩沖器數(shù)據(jù)總線DBoooRDWRA0A1RESETCS讀/寫控制邏輯內(nèi)部總線至數(shù)據(jù)端口至控制寄存器5、方式選擇8255ABCBDBRD WRD7D0A0 A1 CSPBPAPC88I/OI/O44PB7 PB0PA7 PA0PC3 PC0 PC7 PC4I/OI/O88 I/OI/OPB7 PB0PA7 PA0PBPAPCB口控制A口控制88 I/OI/O不用PA7 PA0PBPAPCI/O控制方式0：基本輸入輸出方式1：選通輸入輸出方式2：雙向傳送方式0：適用于無條件傳送和查詢方式的接口電路。方式1：適用于查詢和中斷方式的接口電路。方式2：適用于查詢和中斷方式的接口電路

6、。端口A：可工作于方式0、方式1、方式2。端口B：可工作于方式0、方式1。端口C：只能工作于方式0。三、三、8255A的控制字的控制字 8255A的三種工作方式是由CPU輸出到8255A的控制字來控制的。 8255A有兩個(gè)控制字：一個(gè)是工作方式控制字，另一個(gè)是對端口C的“置位/復(fù)位”控制字。1、工作方式控制字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0下C口 I/O1=輸入0=輸出B口I/O1=輸入0=輸出B口方式0=方式0 1=方式1上C口I/O1=輸入0=輸出特征位 D7=1A口方式: 00=方式0 01=方式1 1x=方式2A口I/O1=輸入0=輸出例：在一個(gè)8086系統(tǒng)中，有一片82

7、55芯片，其各個(gè)端口的地址分別為0F8H0FBH，現(xiàn)要求各個(gè)端口的工作方式為：端口A 方式0 輸入端口B 方式1 輸出端口C（上半部） PC7 PC4 輸出端口C（下半部） PC3 PC0 輸入要求：進(jìn)行初始化編程10011001分析：根據(jù)8255工作模式可確定方式控制字95H初始化編程：MOV AL，95HOUT 0FBH，AL2、C口按位置位/復(fù)位控制字端口C常用作控制或應(yīng)答信號(hào)，通過對8255A的控制口寫入按位置位/復(fù)位控制字，可使C口的任一個(gè)引腳的輸出單獨(dú)置1或置0。D7 D6 D5 D4 D3 D2D1 D01 置位 0 復(fù)位無關(guān)位特征位 D7 = 0000 選中PC0 001 選中

8、PC1 111 選中PC7位選擇C口按位置位/復(fù)位控制字格式：例：要使端口C的bit3置位的控制字為：00000111B； MOV AL，00000111B OUT 0FBH，AL 而使端口C的bit3復(fù)位的控制字為：00000110B ； MOV AL，00000110B OUT 0FBH，AL四、四、8255A的三種工作方式及應(yīng)用舉例的三種工作方式及應(yīng)用舉例1、方式 0基本輸入輸出方式A口和B口可作為8位端口，C口的高4位和低4位可作為兩個(gè)4位的端口，且每個(gè)端口均可作為輸入口或輸出口用。數(shù)據(jù)輸出有鎖存，輸入無鎖存。方式0一般用于無條件傳送的場合，不需要應(yīng)答式聯(lián)絡(luò)信號(hào)，外設(shè)總是處于準(zhǔn)備好的狀

9、態(tài)。也可以用作查詢式傳送，查詢式傳送時(shí)，需要有應(yīng)答信號(hào)?？梢詫端口、B端口作為數(shù)據(jù)口使用。C端口則可用來輸出一些控制信息，或輸入外設(shè)的狀態(tài)。利用C端口配合A端口和B端口完成查詢式的I/O操作。例 8255A作為開關(guān)K0K3及七段LED顯示器接口。要求開關(guān)設(shè)置的二進(jìn)制信息，由PC0PC3輸入，經(jīng)程序轉(zhuǎn)換為對應(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+5V5VK0K1K2K3PC3PC2PC1PC0D7D0RD WR A1 A2 A B C G2A G2B G1 Y0 Y1 Y2 O O OD7D0 RD WR A0 A1 CSA0 A3A4A78086系統(tǒng)

10、總線LS138接口電路M/IO&A5A6各端口地址為：E8HEEH8255A各端口地址確定:由圖可知： A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A01 1 1 0 1 08255A方式選擇控制字:CSA B C G2A G2B G1 Y0 Y1 Y2 A0 A3A4 A7LS138 M/IO&A5A6按題意設(shè)置端口A方式0輸出,下C口輸入.1000181HLED顯示器的字形代碼表存放在TABLE單元開始的內(nèi)存中.數(shù)據(jù)段中定義：TABLE DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H, 99H, 92H, 82H, DB 0F8H 80H, 98H, 88H, 83H,

11、0C6H, 0A1H, DB 86H, 8EH代碼段實(shí)現(xiàn)操作的具體程序如下:MOV DX, 0E8H ；指向端口AOUT DX, AL ；輸出字形碼HLTMOV DX，0EEH ；設(shè)置8255A工作方式 MOV AL，81H OUT DX，ALMOV DX，0ECH ；指向端口C，讀開關(guān)狀態(tài) IN AL，DX AND AL，0FHLEA BX，TABLE ；顯示代碼表首地址送BXXLAT ；查表，取出相應(yīng)的字形碼送AL 當(dāng)A端口和B端口以方式1進(jìn)行輸入輸出時(shí)，必須利用C端口提供的固定的選通和應(yīng)答信號(hào),該方式也稱選通輸入/輸出方式。 方式1的基本定義是： 分成A組和B組，每組包含一個(gè)8位的數(shù)據(jù)端

12、口和1個(gè)4位的控制/數(shù)據(jù)端口。 可作輸入，也可作輸出，且輸入和輸出都可以被鎖存。 2、方式1-選通輸入/輸出方式規(guī)定：PC3PC5分配給A端口作聯(lián)絡(luò)線，PC0PC2分配給B端口作聯(lián)絡(luò)線， C端口剩下的2位PC7、PC6可作為簡單的輸入/輸出線使用。 1) 選通的輸入方式方式1選通輸入時(shí)的鏈接方式(a) 對A端口；(b) 對B端口1011I/O1011I/O11111D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0A組工作于方式1輸入的控制字A組和B組工作于方式1輸入的控制字B組工作于方式1輸入的控制字方式1B端口為輸入PC7、PC61輸入0輸出P

13、C7、PC61輸入0輸出A端口為輸入方式1STBAIBFAINTRAI/OPC4PC5PC3INTEA&PC7PC6PA7PA02RD8PC2PC1PC0INTEB&PB7PB0RD8INTRBIBFBSTBB(a)(b)方式1選通輸入方式下各控制信號(hào)的意義： STB(Strobe)：選通輸入信號(hào)，低電平有效。A組方式控制字中對應(yīng)PC4；B組方式控制字中對應(yīng)PC2。IBF(Input Buffer Full)：輸入緩沖器滿信號(hào)，高電平有效。 是8255A送給外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，A組方式控制字中對應(yīng)PC5；B組方式控制字中對應(yīng)PC1，該信號(hào)可供CPU查詢。INTR(Interrupt

14、 Request)：中斷請求信號(hào)，高電平有效。A組方式控制字中對應(yīng)PC3；B組方式控制字中對應(yīng)PC0。當(dāng)STB信號(hào)撤消變?yōu)楦唠娖胶?，并且IBF信號(hào)也為高電平，INTR信號(hào)變?yōu)橛行У母唠娖健?當(dāng)CPU發(fā)出的RD信號(hào)有效后，400 ns的時(shí)間內(nèi)INTR信號(hào)將撤消，變?yōu)榈碗娖?。INTE(Interrupt Enable)：中斷允許信號(hào)，高電平有效。否則屏蔽中斷請求。 INTE的狀態(tài)是用軟件通過由C端口置1/置0控制字來控制的，在A組中，使PC4置“1”后INTEA變高；在B組中，使PC2置“1”后INTEB變高，A端口和B端口才允許中斷。如果PC4和PC2都置“0”，與之對應(yīng)的INTE信號(hào)為低，則禁

15、止中斷。采用查詢式輸入，CPU先查詢IBF是否為高。 若IBF為高，8255A的輸入緩沖器就為滿，則CPU可從8255A讀入數(shù)據(jù)。采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)，先用C端口置1/置0的控制字使相應(yīng)的端口允許中斷，也就是要使PC4或PC2置1。 這種方式的工作過程與選通輸入的情況相類似。對應(yīng)的C端口也是固定分配。規(guī)定：PC3、PC6、PC7分配給A端口；PC2、PC1、PC0分配給B端口，剩下的2位PC4、PC5可作為簡單的輸入/輸出線使用。 當(dāng)控制字的D3位為“1”時(shí)，PC4、PC5作輸入；當(dāng)控制字的D3位為“0”時(shí)，PC4、PC5作輸出。 2) 選通的輸出方式方式l輸出時(shí)C端口對A、B端口的控制圖(a

16、) 對A端口；(b) 對B端口1010I/O1010I/O10110D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0A組工作于方式1輸出的控制字A組和B組工作于方式1輸出的控制字B組工作于方式1輸出的控制字方式1B端口為輸出PC5、PC41輸入0輸出PC5、PC41輸入0輸出A端口為輸出方式1ACKAOBFAINTRAI/OPC6PC7PC3INTEA&PC5PC4PA7PA02WR8PC2PC1PC0INTEB&PB7PB0WR8INTRBOBFBACKB(a)(b) 方式1選通輸出方式各控制信號(hào)的意義： OBF(Output

17、Buffer Fu11)：輸出緩沖器滿信號(hào)，低電平有效。A組方式控制字中對應(yīng)PC7；B組方式控制字中對應(yīng)PC1，由8255A向外設(shè)發(fā)出低電平的OBF信號(hào)。ACK(Acknowledge)：數(shù)據(jù)接收應(yīng)答信號(hào)，低電平有效。A組方式控制字中對應(yīng)PC6；B組方式控制字中對應(yīng)PC2，是外設(shè)的響應(yīng)信號(hào)。 ACK信號(hào)有效后使OBF變成無效的高電平，同時(shí)使INTR信號(hào)變?yōu)橛行У母唠娖?。INTR：中斷請求信號(hào)，高電平有效。A組方式控制字中對應(yīng)PC3；B組方式控制字中對應(yīng)PC0。由8255A向CPU發(fā)出中斷請求，要求CPU輸出新的數(shù)據(jù)。INTE：中斷允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)該信號(hào)為“1”時(shí)，允許中斷。INTE是用

18、軟件通過對C端口置1/置0的控制字來設(shè)置的。當(dāng)PC6置1時(shí)，A端口允許中斷；PC2置1，B端口允許中斷。反之，不允許中斷。PC總線打印機(jī)IOWRDA0A1譯碼器DBWRIORA0A1CSDBPAPC7PC6PC3STBACKDBAB8255去8259IR2例：用8255實(shí)現(xiàn)與打印機(jī)的接口，8255的PA口作為數(shù)據(jù)輸出端口，工作在方式1；PC7作為OBF信號(hào)輸出端；PC6作為ACK信號(hào)輸入端； PC3作為INTR信號(hào)輸出端，接8259的IR2，因此中斷類型號(hào)為0AH。8255的端口地址為0FCH-0FFH。輸出時(shí)，先輸出一個(gè)空字符，以引起中斷，在中斷服務(wù)程序中輸出打印字符。打印機(jī)接收到打印字符后

19、，發(fā)出ACK響應(yīng)信號(hào)，清除OBF標(biāo)志，使8255產(chǎn)生新的中斷請求，再輸出下一個(gè)打印字符。主程序完成中斷的準(zhǔn)備工作和設(shè)置8255A的工作方式控制字等中斷服務(wù)程序完成字符的輸出。PUSH DSLEA DX，ROUTMOV AX，SEG ROUTMOV DS，AXMOV AL，0AHMOV AH，25HINT 21HPOP DS ； 設(shè)置中斷向量MOV AL，0A0H ；方式字OUT 0FFH，ALMOV AL，0DH ；PC6置1OUT 0FFH，AL；中斷允許MOV AL，20H ；輸出空格字符OUT 0FCH，ALLEA BX，F(xiàn)LAGSTIROUT： PUSH AX MOV AL，BX ；取

20、字符 OUT 0FCH，AL ；輸出 INC BX POP AX IRET 雙向方式8255A可以向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)CPU通過這8位數(shù)據(jù)線又接收外設(shè)的數(shù)據(jù)。傳輸過程由C端口對A端口進(jìn)行控制，所以稱為帶選通的雙向傳輸方式。方式2的基本定義： 只能適用于A端口，一個(gè)8位的雙向端口(A端口)和1個(gè)5位的控制端口(C端口)。 A端口的輸入和輸出都可以被鎖存。在這種方式下，C端口中高5位PC7PC3作為控制信號(hào)和狀態(tài)信息使用，剩下的3位PC2PC0可作為簡單的輸入/輸出線使用。3、方式2-帶選通的雙向傳輸方式方式2時(shí)C端口對A端口的控制信號(hào)圖PC3&PC2PC0PA7PA0PC7PC6PC4PC5INTE2INTE11&WRRDINTRA8OBFAACKASTBAIBFAI/O11D7D6D5D4D3D2D1D0A組工作于方式2輸入的控制字PC2PC01輸入0輸出B端口方式A端口方式1輸入0輸出B組方式0方式01方式13方式0：基本輸入