第6章YA及專題微機(jī)系統(tǒng)的并行IO接口

1、第第8 8章章微機(jī)系統(tǒng)的并行微機(jī)系統(tǒng)的并行I/OI/O接口技術(shù)接口技術(shù)本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳 8255A和CPU及外設(shè)的信號連接8255A三種工作方式和設(shè)置方法82558255A A控制字與應(yīng)用控制字與應(yīng)用8.1 并行并行I/OI/O接口概述接口概述分類：（1）按數(shù)據(jù)傳送方向分為：輸入接口、輸出接口；并行接口就是在通信過程中能夠同時傳送數(shù)據(jù)所有位的接口芯片。并行接口通常以字節(jié)或字為單位傳送，速度快，效率高；適合近距離傳送。（2）按傳輸數(shù)據(jù)形式分為：單向傳送接口、雙向傳送接口；（3）按接口電路結(jié)構(gòu)分為：簡單接口、可編程接口；（4）按傳送信息類型分為：數(shù)字接口和模擬接口。 8

2、.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A Intel 8255A是通用可編程并行I/O接口電路芯片，可為多種并行I/O設(shè)備提供接口； 是Intel公司為8085、80X86系列微處理器配套的接口芯片，也可以和其他微處理器系統(tǒng)相配； 一片8255A有3個獨(dú)立輸入輸出端口（A口、B口、C口）及一個控制寄存器； 既可作輸入接口，也可作為輸出接口； 80X86系統(tǒng)中常采用8255A作為鍵盤、揚(yáng)聲器、打印機(jī)等外設(shè)接口電路芯片。 內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線 PB7PB0 B 組組 B 口口 (8 位位 ) PC3PC0 B 組組 C 口口 (4 位位 ) PC7PC4 PA7PA0 A 組組 A

3、 口口 (8 位位 ) A 組組 C 口口 (4 位位 ) A 組組控控 制制 B 組組控控 制制 D7D0 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 總總 線線 緩緩 沖沖 器器 讀讀 /寫寫控控 制制邏邏 輯輯 RD W R A1 A0 RESET CS 一、一、8255A內(nèi)部內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳結(jié)構(gòu)及外部引腳8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 40根引腳，雙列直插式芯片。這些引腳可分成：（1）與CPU系統(tǒng)連接引腳；（2）與外設(shè)連接引腳。8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖一、一、8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 從功能上來分，從功能上來分，825

4、5A由以下幾部由以下幾部分組成：分組成： 數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)端口A、B、C 都是都是8位并行數(shù)據(jù)口，可作為輸入或位并行數(shù)據(jù)口，可作為輸入或輸出。輸出。v 端口端口A（PA0PA7 ）：）：數(shù)據(jù)端口；輸數(shù)據(jù)端口；輸入入/輸出線；輸出鎖存器輸出線；輸出鎖存器/緩沖器，輸緩沖器，輸入鎖存器；入鎖存器；v端口端口B（PB0PB7 ）：）：數(shù)據(jù)端口；數(shù)據(jù)端口；輸入輸入/輸出線；輸出鎖存器輸出線；輸出鎖存器/緩沖器，緩沖器，輸入緩沖器；輸入緩沖器；v端口端口C(PC0PC7) ：數(shù)據(jù)端口或控制端口；分成：數(shù)據(jù)端口或控制端口；分成4位的兩組，與位的兩組，與A口和口和B口組合，以輸出控制信號口組合，以輸出控制信號/

5、輸入狀態(tài)信號。輸入狀態(tài)信號。一、8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A A組組端口端口A端口端口C的高的高4位位端口端口B端口端口C的低的低4位位B組組 A組和B組控制v分別控制端口分別控制端口A和端口和端口C高高4位；端口位；端口B和端口和端口C低低4位；位；v接受讀接受讀/寫控制邏輯來的命令；寫控制邏輯來的命令；v接受接受CPU輸出命令字，決定工作方式；輸出命令字，決定工作方式；v對端口對端口C某一位實(shí)現(xiàn)按位復(fù)位或置位。某一位實(shí)現(xiàn)按位復(fù)位或置位。數(shù)據(jù)總線緩沖器三態(tài)雙向8位緩沖器，作8255A與系統(tǒng)DB的接口。輸出指令輸出指令數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線輸入指

6、令輸入指令數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線v8255AvCPU控制字、數(shù)據(jù)8255A；(CPU寫入)狀態(tài)信息、數(shù)據(jù)CPU；(CPU讀)8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 讀/寫控制邏輯接受接受CPU來的輸入信號，然后向來的輸入信號，然后向A組和組和B組控制電路發(fā)送組控制電路發(fā)送命令。有：片選信號；讀信號；寫信號命令。有：片選信號；讀信號；寫信號；復(fù)位信號。復(fù)位信號。與CPU（系統(tǒng)）連接的引腳vD0D7vCSvRDvWRvA0，A1 vRESET復(fù)位信號,接系統(tǒng)總線的RESET與外設(shè)連接的引腳vPA0PA7vPB0PB7vPC0PC7分別對應(yīng)分別對應(yīng)A、B、C三個三個8位輸入位輸入/輸出端口

7、輸出端口8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 二、8255A與系統(tǒng)連接示意圖D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器8255A口口B口口C口口D0D7外外 設(shè)設(shè)A15A2系系統(tǒng)統(tǒng)總總線線三、8255A控制字與初始化編程8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 兩個控制字：方式控制字、端口C按位置位/復(fù)位控制字。工作方式控制字 設(shè)定各端口工作方式及數(shù)據(jù)傳送方向；放在程序開始。v有三種工作方式： （1）方式0：基本輸入/輸出方式； （2）方式1：選通輸入/輸出方式； （3）方式2：選通雙向傳送方式。v端口端口A：可工作在方式：可工作在方式0，

8、1，2；v端口端口B：可工作在可工作在方式方式0，1；v端口端口C：可工作在可工作在方式方式0；（獨(dú)立使用）；（獨(dú)立使用）v端口端口C分兩部分：高分兩部分：高4位隨位隨A口設(shè)置，低口設(shè)置，低4位隨位隨B口設(shè)置?？谠O(shè)置。v CPU用輸出指令寫控制字到用輸出指令寫控制字到8255A控制寄存器來選擇?？刂萍拇嫫鱽磉x擇。8.2 并行并行I/O接口芯片接口芯片8255A 8255A工作方式控制字格式工作方式控制字格式1A組控制組控制B組控制組控制18.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 端口C按位置位/復(fù)位控制字 使端口C的一位置位（1）或復(fù)位（0），而輸出一個開關(guān)量去控制外圍設(shè)備；可放

9、在初始化程序后的任何地方。8255A C口按口按位置位位置位/復(fù)位復(fù)位控制字控制字000：PC0 001：PC1010：PC2 011：PC3100：PC4 101：PC5110：PC6 111：PC7v有三種工作方式。 四、8255A三種工作方式8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A （1）方式0：基本輸入/輸出方式 相當(dāng)于三個獨(dú)立的8位簡單接口； 各端口可分別為輸入或輸出； 輸出有鎖存能力，輸入無鎖存能力； 端口C可以分為兩個獨(dú)立的4位端口； 利用端口C的高、低4位可作為A口、B口的控制信息和狀態(tài)信息。8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 方式方式0的應(yīng)用

10、的應(yīng)用v 無條件輸入輸出方式；無條件輸入輸出方式；操作流程圖開關(guān)、發(fā)光二極管顯示接口顯示、發(fā)聲程序？8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 查詢式程序？開始讀入C口狀態(tài)數(shù)據(jù)式式輸入輸輸入輸出出A、B口為口為8位數(shù)據(jù)的位數(shù)據(jù)的輸入或輸出口，輸入或輸出口，開始v8255A工作方式1主要是與異步工作或中斷方式的外設(shè)實(shí)現(xiàn)選通輸入輸出。（2）方式方式1 選通輸入輸出選通輸入輸出8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A v在這種方式下，A口和B口作為獨(dú)立數(shù)據(jù)輸入口或輸出口，但數(shù)據(jù)輸入輸出要在選通信號控制下完成。v選通信號用C口的某些位提供。方式1下A口B口均為選通輸入 8.2

11、 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 8255A方式1選通輸入結(jié)構(gòu)圖PB7PB08.2 8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A8255A（2）8255A輸入數(shù)據(jù)緩沖器滿，使輸入數(shù)據(jù)緩沖器滿，使IBF=1，CPU還沒有還沒有讀走數(shù)據(jù)；外設(shè)據(jù)此暫緩送下一個數(shù)；讀走數(shù)據(jù)；外設(shè)據(jù)此暫緩送下一個數(shù)；（3）若）若INTE=1(中斷允許中斷允許)，則，則STB的上升沿使的上升沿使INTR=1，向向CPU發(fā)中斷請求；發(fā)中斷請求；（4）CPU響應(yīng)中斷。響應(yīng)中斷。 CPU通過輸入指令讀取數(shù)據(jù)；讀通過輸入指令讀取數(shù)據(jù)；讀取數(shù)據(jù)后取數(shù)據(jù)后IBF 、INTR變無效；變無效； 輸入過程：（1）

12、外設(shè)發(fā)選通信號）外設(shè)發(fā)選通信號STB，有效期間將數(shù)據(jù)鎖存在，有效期間將數(shù)據(jù)鎖存在8255A數(shù)據(jù)緩沖器；數(shù)據(jù)緩沖器；8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A vA口、B口方式1選通輸入方式控制字：1 0 1 1 1 1 x D7 D6 D5 D4 D3D2 D1 D0PC7，PC6：1：輸入輸入 0：輸出：輸出vC口方式口方式1選通輸入選通輸入狀態(tài)字狀態(tài)字：PC7 PC6 IBFA STBA INTRA STBB IBFB INTRB兩位兩位I/OvSTBA/B：選通輸入，外設(shè)提供，將輸入數(shù)據(jù)送鎖存器；：選通輸入，外設(shè)提供，將輸入數(shù)據(jù)送鎖存器；vIBFA/B：輸入緩沖器滿信號，給外

13、設(shè)的回答信號。：輸入緩沖器滿信號，給外設(shè)的回答信號。IBF=1，輸入鎖存器滿，輸入鎖存器滿，CPU沒讀取，外設(shè)暫停送新數(shù)據(jù)；沒讀取，外設(shè)暫停送新數(shù)據(jù)；CPU讀讀后后IBF =0；v INTRA/B：中斷請求信號。：中斷請求信號。8255A向向CPU發(fā)出讀數(shù)據(jù)請求；發(fā)出讀數(shù)據(jù)請求；v INTEA/B：中：中斷允許信號，斷允許信號，為為1：中斷允許，：中斷允許，為為0：中斷禁止。：中斷禁止。 方式1下A口B口均為選通輸出 8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 8255A方式1選通輸出結(jié)構(gòu)圖8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A輸出過程（1）CPU接收中斷請求，輸出

14、指令將輸出數(shù)據(jù)送A(B)口鎖存，并使INTR=0；（2）OBF=0，通知外設(shè)在連接端口上已有有效數(shù)據(jù)，外設(shè)可以讀了；（3）外設(shè)讀數(shù)據(jù)，發(fā)響應(yīng)信號ACK=0，且使OBF=1；（4）外設(shè)取走數(shù)據(jù)后，ACK=1 ，OBF=1，若INTE=1，則又使INTR=1，通知CPU輸出下一個數(shù)據(jù)；vA口、口、B口方式口方式1選通輸出選通輸出方式控制字方式控制字：1 0 1 0 1 0 x D7 D6 D5 D4 D3D2 D1 D0PC5，PC4：1：輸入輸入 0：輸出：輸出vC口方式口方式1選通輸出選通輸出狀態(tài)字狀態(tài)字：OBFA ACKA PC5 PC4 INTRA ACKB OBFB INTRB兩位兩位I

15、/OvINTRA/B：中斷請：中斷請求信號，高電平。外求信號，高電平。外設(shè)向設(shè)向CPU提出中斷請?zhí)岢鲋袛嗾埱螅暂敵鰯?shù)據(jù)。求，以輸出數(shù)據(jù)。8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A（3）方式方式2 選通雙向輸入輸出選通雙向輸入輸出8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A vC口的PC3PC7(5位)作為A口的控制和狀態(tài)線，B口可工作在方式0或方式1；v輸入輸出均鎖存；v用于程序查詢方式或中斷方式。v只有端口A可工作在選通雙向輸入/輸出工作方式下。既能發(fā)送，也能接收；8255A方式方式2結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A方式方式2選通輸

16、入過程選通輸入過程（1）外設(shè)向）外設(shè)向8255A送數(shù)據(jù)，同時給送數(shù)據(jù)，同時給8255A發(fā)發(fā)STB信號，使數(shù)據(jù)信號，使數(shù)據(jù)鎖存在鎖存在A口，且口，且IBF有效；有效；（2）STB信號結(jié)束，使信號結(jié)束，使INTR有效，向有效，向CPU發(fā)中斷請求；發(fā)中斷請求；（3）CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行輸入指令讀走響應(yīng)中斷，執(zhí)行輸入指令讀走A口數(shù)據(jù)；口數(shù)據(jù)；（4）IOR信號使信號使INTR、IBF無效，開始下個數(shù)據(jù)讀入過程；無效，開始下個數(shù)據(jù)讀入過程；方式2選通輸出過程（1）CPU執(zhí)行輸出指令向執(zhí)行輸出指令向A口寫數(shù)據(jù)；口寫數(shù)據(jù)；（2） IOW信號使信號使INTR變低電平，同時變低電平，同時OBF有效；有效；（3）外

17、設(shè)接到）外設(shè)接到OBF信號后發(fā)信號后發(fā)ACK信號，讀走信號，讀走A口數(shù)據(jù)；口數(shù)據(jù)；（4）ACK信號使信號使OBF無效、無效、INTR變高，發(fā)中斷請求準(zhǔn)備輸變高，發(fā)中斷請求準(zhǔn)備輸出下個數(shù)據(jù)。出下個數(shù)據(jù)。D2 D1 D0 OBFa INTE1 IBFa INTE2 INTRa INTEb INTEb I/O OBFb IBFb I/O INTRb INTRb I/O D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A 組 B 組 A口方式口方式2雙向雙向方式控制字方式控制字：1 1 x x x I/O I/O I/O D7 D6 D5 D4 D3 D2D1D0B口口方式方式B口口輸入輸出輸入輸出P

18、C2PC0輸入輸出輸入輸出A口雙向口雙向A口方式口方式2下下C口口狀態(tài)字狀態(tài)字：PC2PC0PC1PC3PC4PC5PC6PC78.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255AB口方式口方式1輸出輸出B口方式口方式1輸入輸入B口方式口方式0v8255A工作于方式0時，端口C可用于數(shù)據(jù)傳送；8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255Av當(dāng)8255A工作于方式1或方式2時，端口C的部分引腳或全部引腳便用做應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線使用，這時端口C的內(nèi)容是反映端口A或B及相應(yīng)外部設(shè)備的狀態(tài)，稱為方式1或方式2的狀態(tài)字；vCPU如需了解各端口工作狀態(tài)，可通過讀C口內(nèi)容。讀出的狀態(tài)字與設(shè)置的控制字信號線

19、相對應(yīng)。讀出的狀態(tài)字與設(shè)置的控制字信號線相對應(yīng)。 小結(jié)8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A方式方式2應(yīng)用接口電路應(yīng)用接口電路 示意圖示意圖系統(tǒng)總線 IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ7 主機(jī) INTR 8259A INT 主機(jī)8255 PC3（INTR） 方式方式2的的應(yīng)用應(yīng)用主程序： 中斷服務(wù)程序： 否 是 是 是輸入中斷? 禁止輸入/輸出中斷 關(guān)系統(tǒng)中斷 斷 讀入8255A狀態(tài)字 斷 是輸出中斷? 從A 口輸出一個數(shù)據(jù) 否 允許輸入/輸出中斷 開系統(tǒng)中斷 發(fā)EOI 命令 中斷返回 讀入數(shù)據(jù)送接收數(shù)據(jù)緩沖器 8.3 Intel 8255A應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例(1)確定工作過程

20、；(2)選擇各接口芯片工作方式、確定方式控制字；(3)編寫相應(yīng)控制程序。 主程序： 中斷服務(wù)程序： 發(fā)送數(shù)據(jù)初始化 發(fā)送字節(jié)首址 SI 接收數(shù)據(jù)初始化 接收緩沖器首址DI 開中斷 8255A初始化 8259A初始化 開始 等待接收中斷 8255A編程編程例8.1 用8255A并行接口芯片實(shí)現(xiàn)鍵盤接口，其電路原理如圖所示。圖中按鍵排列成4行4列，8255A的C口設(shè)置為方式0，并將PC7PC4與各行線相連，PC3PC0與各列線相連。 8.3 Intel 8255A應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例8255A應(yīng)用舉例矩陣鍵盤接口反轉(zhuǎn)法按鍵識別過程： 8.3 Intel 8255A應(yīng)用舉例（1）將PC7PC4設(shè)定為輸出

21、，PC3PC0設(shè)定為輸入。從行線輸出全0，即PC7PC4輸出全0，然后從PC3PC0讀入列線內(nèi)容，若讀入數(shù)據(jù)中有一位為0，則表明與該位對應(yīng)的列線上有一個鍵按下，存儲此內(nèi)容作為“列值列值”，轉(zhuǎn)第(2)步，否則循環(huán)執(zhí)行本步驟；（2）將PC7PC4設(shè)定為輸入，PC3PC0設(shè)定為輸出。把第(1)步讀入內(nèi)容輸出到列線上，即從PC3PC0輸出，從PC7PC4讀入行線內(nèi)容，若有鍵按下，其中必有一位為0，為0位所對應(yīng)行線就是被按下鍵所在行，存儲此內(nèi)容作為“行值行值”。將行值和列值組合在一起，用查表方法即可得到按鍵的鍵號。例如，若第0行第2列鍵被按下，則第(1)步從列線讀入列值為1011B；第(2)步從行線讀入

22、行值為1110B，二者組合，得到該鍵行列值組合為11101011B。8.3 Intel 8255A應(yīng)用舉例關(guān)于抖動問題。一般每個鍵在按下和松開時，都會經(jīng)歷短時間抖動后才到達(dá)穩(wěn)定接通或斷開，抖動持續(xù)時間因鍵的質(zhì)量有所不同，通常為520ms。要正確確定按鍵和鍵釋放需去抖動，一般有兩種方法：一是軟件延時，即發(fā)現(xiàn)有鍵按下或釋放時，軟件延時一段時間再檢測；二是硬件消抖法，即用基本RS觸發(fā)器、單穩(wěn)電路、RC濾波器等來消除抖動。START：MOV AL，10000001B ；方式0，C高4位輸出，低4位輸入OUT 43H，ALMOV AL，0OUT 42H，AL；C高4位（行線）為0WAIT：IN AL，4

23、2H；讀C低4位（列線）狀態(tài)AND AL，0FH；保留低4位CMP AL，0FH；檢查有鍵按下否（是否有0位）JE WAIT；相等，即全1，無鍵按下，循環(huán)繼續(xù)檢測MOV AH，AL；否則，保存列值MOV AL，10001000B；設(shè)方式0，C高4位輸入，低4位輸出OUT 43H，AL；即C高低4位反轉(zhuǎn)輸入輸出方向MOV AL，AHOUT 42H，AL；把列值反向輸出到列線（C低4位）上IN AL，42H；讀入行線（C高4位）狀態(tài)AND AL，0F0H；保留高4位OR AL，AH；組合行值和列值用軟件去抖動如何改？設(shè)8255A端口地址為40H43H。采用反轉(zhuǎn)法按鍵識別程序。82558255應(yīng)用專題應(yīng)用專題專題內(nèi)容：制作一個時間顯示系統(tǒng)（24小時制，60進(jìn)制）。主程序是檢測開關(guān)狀態(tài)（K0 K1 K2 K3），記錄并顯示（在CRT上）開關(guān)狀態(tài)（即功能號），數(shù)碼