1、第 10 章 并行接口芯片8255,计算机与外部的信息交换称为通信(Communication)。 基本的通信方式有两种，一种是并行通信，另一种是串行通信。,并行通信：数据各位同时传送。例如CPU通过8255A与外设交换数据时，就采用并行通信方式。优点：传送数据的速度快 缺点：使用的通信线多，传输的可靠性随着距离的增加而下降。 应用：并行通信适用于近距离传送数据的场合。,串行通信：数据一位一位顺序传送。 要传送的数据或信息必须按一定的格式编码，然后在单根线上，按一位接一位的先后顺序进行传送，发送完一个字符后，再发送第二个；接收数据时，每次从单根线上一位接一位的接收信息，再把它们拼凑成一个字符，
2、送给CPU作进一步处理。 优点：通信线少，传送距离远。 缺点：速度慢 应用：当微机与远程终端或远距离的中央处理机交换数据时，都采用串行通信方式。采用串行通信的另一个出发点是，有些外设，如调制解调器(MODEM)、鼠标器等。本身需要用串行方式通信。,并行通信 将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输，适于短距离、高速通信,串行通信 将数据的各位按时间顺序依次在一根传输线上传输，适于长距离、中低速通信,0 1 1 0 1 0 1 0,通常并行接口芯片应该具有以下功能：(1)两个或两个以上的具有锁存器或缓冲器的数据端口； (2) 每个数据端口都有与CPU用应答方式交换信号所必需的控制和状态信息，也
3、有与外设交换信息所必需的控制和状态信息； (3) 通常每个数据端口还具有能用中断方式与CPU交换信息所必需的电路； (4) 选片和控制电路； (5) 通常这类接口芯片可用程序选择数据端口，选择端口的传送方向(输入或输出或双向)，选择与CPU交换信息的方法(查询或中断)等，故片中要有能实现这些选择的控制字寄存器，它可由CPU用输出指令来写入。,10.1 可编程的并行输入输出接口芯 片8255A的结构,Intel 8255A是一个为8080、8085和8086/8088微型计算机系统设计的通用I/O接口芯片。它可以用程序来改变功能，通用性强，使用灵活。通过它可以将CPU的总线直接接向外设。8255
4、A的方框图如图10-1所示。,8255A的方框图,8255A由以下几个部分组成： 1. 数据端口A、B、C它有三个输入输出端口： Port A、Port B和Port C。每一个端口都是8位，都可以选择作为输入或输出，但功能上有着不同的特点。 (1) 端口A： 一个8位数据输出锁存和缓冲器；一个8位数据输入锁存器。 (2) 端口B： 一个8位数据输入/输出、锁存/缓冲器；一个8位数据输入缓冲器。 (3) 端口C： 一个8位数据输出锁存/缓冲器；一个8位数据输入缓冲器(输入没有锁存)。,通常端口A或B作为输入输出的数据端口，而端口C作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成两个4位的
5、端口，每个端口包含一个4位锁存器，它们分别与端口 A和B配合使用，可以作为控制信号输出，或者作为状态信号输入。 2. A组和B组控制电路这是两组根据CPU的命令字控制8255A工作方式的电路。它们有控制寄存器，接受CPU输出的命令字，然后分别决定两组的工作方式，也可根据CPU的命令字对端口C的每一位实现按位“复位”或“置位”。A组控制电路控制端口A和端口C的上半部(PC7PC4)。B组控制电路控制端口B和端口C的下半部(PC3PC0)。,3. 数据总线缓冲器这是一个三态双向8位缓冲器，它是8255A芯片与系统数据总线的接口。输入输出的数据，输出的指令以及CPU发出的控制字和外设的状态信息，也都
6、是通过这个缓冲器传送的。4. 读/写和控制逻辑它与CPU的地址总线中的A1、A0以及有关的控制信号(RD#，WR#，RESET，IO/M#)相连，由它控制把CPU的控制命令或输出数据送至相应的端口，也由它控制把外设的状态信息或输入数据通过相应的端口，送至CPU。,5. 一些控制引脚 (1) CS#(Chip Select)选片信号，低电平有效，由它启动CPU与8255A芯片之间的通信(Communication)。 (2) RD#读信号，低电平有效。它控制8255A送出数据或状态信息至CPU。 (3) WR#写信号，低电平有效。它控制把CPU输出的数据或命令信号写到8255A。 (4) RES
7、ET复位信号，高电平有效。它清除控制寄存器，并且置所有端口(A、B、C)为输入方式。,6. 端口寻址8255A中有三个输入输出端口，另外，内部还有一个控制字寄存器，共有四个端口，要有两个输入端来加以选择，这两个输入端通常接到地址总线的最低两位A1和A0。A1、A0、RD#、WR#及CS#组合所实现的各种功能，如表10-1所示。,10.2 方 式 选 择,可编程并行接口8255A有三种基本的工作方式：(1) 方式0(Mode 0)基本输入输出方式；(2) 方式1(Mode 1)选通输入输 出方式；(3) 方式2(Mode 2)双向传送方式。如图10-2所示，它们由CPU输出的控制字来选择。,10
8、.2.1 方式选择控制字,可编程并行接口8255A的工作方式，可由CPU利用I/O指令输出一个控制字到8255A的控制字寄存器来选择。这个控制命令字的格式如图10-3所示。,10.2.3 按位置位/复位功能,端口C的8位中的任一位，可用一条输出指令来置位或复位(其他位的状态不变)。这个功能主要用于控制。 注意： 使端口C按位置位或复位的控制字也是写入至控制字寄存器的。,若要使端口C的位3置位的控制字为00000111B，而使它复位的控制字为00000110B。相应的汇编程序为：CWR：EQU 0FBH ；置位端口C位3 MOV AL，00000111B OUT CWR，AL ；复位端口C位3
9、MOV AL，00000110B OUT CWR，AL 注意： 使端口C按位置位或复位的控制字也是写入至控制字寄存器的。,例 用8255A作为CPU与打印机接口，8255的A口工作于方式0，输出；C口工作于方式0，PC6输出打印机选通信号（负脉冲），PC1输入打印机状态（高电平说明打印机正忙）。试编写一程序，用查询方式将100个数据（存放从BUFFER开始的内存单元）开始送打印机打印。,步骤：1、确定8255A地址2、各端口的工作方式3、编写接口程序,MOV DX, 383HMOV AL, 10000001B ; 设置8255A的工作方式控制字OUT DX, ALMOV AL, 0000110
10、1BOUT DX, AL ;PC6置1,准备发选通脉冲MOV CX, 100 ;设置需打印数据的总个数LEA SI, BUFFER ;取要打印的数的首地址送SI GOON: MOV DX, 382H ； PWAIT: IN AL, DX ；从端口C读入数据AND AL, 02H ；查询PC1是1吗？（打印机忙吗）JNZ PWAIT ；打印机忙，继续查询MOV AL, SI ；取一个数据MOV DX, 380H OUT DX, AL ；从端口A输出要打印的数据MOV DX, 383H ；MOV AL, 00001100B OUT DX, AL ；端口C的PC6置0OR AL, 1OUT DX,
11、AL ；端口C的PC6置1（发出打印机选通脉冲）INC SI ；修改地址指针，指向下一个要打印的数据LOOP GOON ；100个数没有打印完，则转到GOON,10.3 方式0的功能,10.3.1 方式0的基本功能 方式0是一种基本的输入或输出方式。 三个端口的每一个都可由程序选定作为输入或输出，但这种方式没有规定固定的用于应答式的联络信号线。 基本功能为： (1) 两个8位端口(A，B)和两个4位端口(端口C)； (2) 任一个端口可以作为输入或输出； (3) 输出是锁存的； (4) 输入是不锁存的； (5) 在方式0时，各个端口的输入、输出可以有16种不同的组合。,10.3.2 方式0的时
12、序,1. 方式0的输入时序,应用：无条件传送，查询式传送,2. 方式0的输出时序可编程并行接口芯片8255A方式0的基本输出时序,10.4 方式1的功能,这是一种选通的I/O方式。 在这种方式时，端口A或端口B仍作为数据的输入/输出口，但同时规定端口C的某些位作为控制或状态信息。,10.4.1 方式1的主要功能,8255A的端口工作在方式1时，具有以下主要功能： (1) 用作一个或两个选通端口； (2) 每一个端口包含： 8位的数据端口，三条控制线(是固定指定的，不能用程序改变)，提供中断逻辑；,(3) 任何一个端口都可作为输入或输出； (4) 若只有一个端口工作于方式1，余下的13位，可以工
13、作在方式0(由控制字决定)； (5) 若两个端口都工作于方式1，端口C还留下两位，这两位可以由程序指定作为输入或输出，也具有置位/复位功能。,应用：查询式传送，中断传送,10.4.2 方式1输入,当任一端口工作于方式1输入时，其各个控制信号的意义为： STB#(Strobe)选通输入，低电平有效。这是由外设供给的输入信号，当其有效时，把输入装置来的数据送入输入锁存器。 IBF(Input Buffer Full)输入缓冲器满，高电平有效。这是一个8255A输出至外设的联络信号。当其有效时，表示数据已输入至输入锁存器，它由STB#信号置位(高电平)，而RD#信号的上升沿使其复位。 INTR(In
14、terrupt Request)中断请求信号，高电平有效。这是8255A的一个输出信号，可用于作为向CPU的中断请求信号，以要求CPU服务。它是当STB#为高电平、IBF为高电平和INTE(中断允许)为高电平时被置为高，而由RD#信号的下降沿清除。,INTEA(Interrupt Enable A)端口A中断允许信号，可由用户通过对PC4的按位置位/复位来控制(PC4=1，允许中断)。INTEB由PC2的置位/复位控制。方式1的输入时序，如图10-12所示。,INTEA(Interrupt Enable A)端口A中断允许信号，可由用户通过对PC4的按位置位/复位来控制(PC4=1，允许中断)
15、。 而INTEB由PC2的置位/复位控制。,方式1的输入时序,10.4.3 方式1输出,8255A的端口工作在方式1输出时，如图10-13所示。,1. 主要的控制信号 OBF#(Output Buffer Full)输出缓冲器满信号，低电平有效。这是8255A输出给外设的一个控制信号。当其有效时，表示CPU已经把数据输出给指定的端口，外设可以把数据输出。它由输出命令WR#的上升沿设置为有效，由ACK#的有效信号使其恢复为高。 ACK#(Acknowledge)低电平有效，这是一个外设的响应信号，指示CPU输出给8255A的数据已经由外设接收。,INTR中断请求信号，高电平有效。当输出装置已经接
16、收了CPU输出的数据后，它用来作为向CPU提出新的中断请求，要求CPU继续输出数据。当ACK#为“1”(高电平)，OBF为“1” (高电平)和INTE为“1”(高电平)时，使其置位(高电平)，而WR#信号的下降沿使其复位(低电平)。INTEA由PC6的置位/复位控制。INTEB由PC2的置位/复位控制。,2. 时序8255工作在方式1输出时的时序，如图10-14所示。用在中断控制方式时，输出过程是由CPU响应中断开始的，在中断服务程序中，CPU输出数据和发出WR#信号，WR#信号一方面清除INTR(经过时间tWIT)，另外在WR#上升沿，使OBF有效，通知外设接收数据，实质上OBF信号是外设的
17、一个选通命令。 在WR#上升沿后经过tWB时间数据就输出了，当外设接收数据后，发出ACK#信号，它一方面使OBF无效(经过tAOB)，另一方面在ACK#的上升沿使INTR有效(经过tAIT)，发出新的中断请求。,8255工作在方式1输出时的时序,10.5 方式2的功能,这种工作方式，使外设可以在单一的8位总线上，既能发送数据也能接收数据(双向总线I/O)。工作时可用程序查询方式，也可工作在中断方式。 10.5.1 方式2的主要功能 8255A的端口工作在方式2时，具有以下主要功能： (1) 方式2只用于端口A； (2) 一个8位的双向总线端口A和一个5位控制端口C； (3) 输入和输出是锁存的
18、； (4) 5位控制端口是用作端口A的控制和状态信息。,应用：查询式传送，中断传送,各个信号的意义为：INTR中断请求信号，高电平有效。在输入和输出方式时，用来作为向CPU发出的中断请求信号。OBF#输出缓冲器满，低电平有效。这是对外设的一种命令信号，表示CPU已把数据输出至端口A。ACK#响应信号，低电平有效。ACK#的有效沿启动端口A的三态输出缓冲器，送出数据；否则，输出缓冲器处在高阻状态。ACK#的上升沿是数据已输出的回答信号。INTE1与输出缓冲器相关的中断屏蔽触发器，由PC6的置位/复位控制。,STB#选通输入，低电平有效。这是外设供给8255A的选通信号，它把输入数据选通至输入锁存
19、器。 IBF输入缓冲器满，高电平有效。它是一个控制信息，指示数据已进入输入锁存器。在CPU未把数据读走前，IBF始终为高电平，阻止输入设备送来新的数据。 INTE2与输入缓冲器相关的中断屏蔽触发器，由PC4的置位/复位控制。,10.5.2 方式2的时序,8255A的端口工作在方式2的时序，如图10-16所示。方式2实质上是方式1输入与方式1输出的组合，故各个时间参数的意义与方式1的相同。输出是由CPU执行输出指令(给出I/O的WR#)信号开始的，输入是由选通信号开始的。图上的输入、输出的顺序是任意的，只要WR#在ACK#以前发生。STB#在RD#以前发生就行。在输入和输出的情况下，都可以用中断
20、方式。故INTR=IBFMASK#STB#RD#+OBF#MASK#ACK#WR#其中，MASK#=INTE。,方式2的时序,10.5.3 方式2控制字,当端口A工作于方式2时，端口B可以工作在方式0或方式1；可以作为输入，也可以作为输出。此时端口C的各位的功能如图10-17所示。,若要求8255A工作于如下所示的方式：则方式字ICW=11000110B=C6H,在8255A方式控制命令字已经输出后，读端口C，则可得到如下的方式2状态字：若要允许方式2中断，则可用端口C的置位/复位命令：允许输出中断，置PC6，则控制字为00001101B。允许输入中断，置PC4，控制字为00001001B。,
21、10.6 8255应用举例,下面以双机并行通信接口为例，介绍8255的应用。1. 要求在甲乙两台微型计算机之间并行传送1KB数据。甲机发送，乙机接收。甲机一侧的8255A采用方式1工作，乙机一侧的8255A采用方式0工作。两台微机的CPU与接口之间都采用查询方式交换数据。2. 分析根据要求，双机均采用可编程并行接口芯片8255A构成接口电路，只是8255A的工作方式不同。,3. 设计 (1) 硬件连接。根据上述要求，接口电路的连接如图10-18所示。 甲机8255A为方式l发送(输出)： PA口指定为输出，PC7和PC6引脚由方式1规定作为联络信号 线OBF#和ACK#。 乙机8255A为方式
22、0接收(输入)： PA口用作输入，联络信号自行选择，选择PC4和PC0作为联络信号线，PC4输入、PC0输出。,步骤：确定端口地址（300H303H)；确定方式控制字；(甲机端口A方式1输出；乙机端口B方式0输入);端口C某些位进行置1或清0；编写程序。,(2) 软件编程 甲机发送程序： MOV DX,303H ；8255A命令口 MOV AL，10100000B ；端口A，方式1；端口B不用 OUT DX,AL ；输出方式字 MOV AL，0DH ；置发送中断允许INTEA1 OUT DX，AL ；PC6置“1” MOV AX，030H ；发送数据的首地址 MOV ES，AX MOV BX,
23、00H MOV CX，3FFH ；置发送字节数 MOV DX，300H ；置8255A数据字地址 MOV AL，ES:BX ；取第一个发送数据 OUT DX，AL ；写第一个数，产生第一个OBF#信号 INC BX ；指向下一个数 DEC CX ；字节数-1,L： MOV DX，302H ；8255A状态口IN AL,DX ；输入状态AND AL，08H ；检查有无INTRAJZ L ；若无中断请求则等待MOV DX，300H ；置数据口地址MOV AL,ES:EBX ；取数据OUT DX，AL ；输出INC BXDEC CXJNZ L ；未发送完则循环MOV AX，4C00HINT 21H
24、；发送完，返回DOS在上述发送程序中，检查的是INTR位(PC3)的状态，实际上，也可以检查发送缓冲器满OBF#位(PC7)的状态。, 乙机接收程序： MOV DX，303H ；置8255A命令口地址 MOV AL，10011000B ；端口A方式0，PC4入、PC0 OUT DX，AL ；输出方式字 MOV AL，00000001B ；PC0置1控制字 OUT DX，AL ；输出使ACK1 MOV AX，040H ；接收区首地址 MOV ES，AX MOV BX，00H MOV CX，3FFH ；置字节数,L1： MOV DX，302H ；8255A PC口IN AL，DX ；查询甲机的OBF是否等于0(PC40?)AND AL，10HJNZ L1；无数据，等待MOV DX，300H ；8255A数据口地址IN AL，DX ；输入数据MOV ES:BX,A L；存入内存MOV DX，303HOUT AL，00000000B ；PC0置“0”OUT DX，AL ；产生ACK信号NOPNOPMOV AL，00000001B ；PC0置“1”OUT DX，AL ；ACK变高INC BXDEC CXJNZ L1 ；未接收完，循环MOV AX，4C00HINT 21H ；接收完，返回DOS,
