1、微机原理、汇编与接口技术,8.2,8.3,可编程并行接口8255A,可编程计数器/定时器8253,串行通信与异步通信控制器8250的应用,第八章 常用可编程接口芯片,8.1,8.1 可编程并行接口8255A,8255是为8080，8085和8088微型机系统设计的并行I/O接口芯片。,8255的内部组成如图所示,8.1.1 8255的组成与接口信号,端口A、端口B和端口C都是8位的端口，都可以选择作为输入或输出。 可以将C的高4位和低4位分开使用，分别作为输入和输出。 A和B作为选通输入或输出的数据端口时，C的指定位与A和B配合使用，用作控制信号或状态信号。,8.1.1 8255的组成与接口信
2、号,控制8255的工作方式。 对端口C的每一位实现按位复位或置位。 A组控制端口A和端口C的上半部(PC7PC4)。 B组控制端口B和端口C的下半部(PC3PC0)。,8.1.1 8255的组成与接口信号,性质：三态双向的8位缓冲器， 接法：连接CPU的数据总线DB。 作用：通过它把数据在CPU和8255之间传送。,8.1.1 8255的组成与接口信号,控制写：CPU的命令或输出数据 - 端口, 控制读：外设的状态或输入数据通过相应的端口送至CPU。,8.1.1 8255的组成与接口信号,(1)A1、A0 ： 作用：用来选择 A、B、C 和控制字寄存器 接法：通常连地址线A1和A0。(2)CS
3、 选片信号： 作用：由它启动CPU与8255之间的通信。 接法：它与地址线的译码电路的输出线相连,8.1.1 8255的组成与接口信号,(3)RD读信号： 作用：控制8255送出数据或状态信息至DB 接法：它与PC微机的IOR相连。(4)WR写信号： 作用：控制把DB上的数据或命令写到8255 接法：它与PC微机的IOW相连。,8.1.1 8255的组成与接口信号,(5)RESET 复位信号：它清除控制寄存器，并置A、B、C 3个端口为输入方式。,8.1.1 8255的组成与接口信号,A1，A0和CS，RD，WR及组合所实现的各种功能如下：,8.1.1 8255的组成与接口信号,8255有3种
4、工作方式，由方式选择控制字来选用：(1)方式0 (Mode 0)-基本输入输出。(2)方式1 (Mode 1)-选通输入输出。(3)方式2 (Mode 2)-双向传送。,8.1.2 8255的工作方式与控制字,8.1.2 8255的工作方式与控制字,例如：端口A设置成为方式0， 端口B 设置成为方式1，A B C 三个端口都作为输出使用，怎样设置控制字：控制字：1000 0100MOV AL, 84HOUT port，AL,8.1.2 8255的工作方式与控制字,0,如：端口C的bit3（PC3）置位的控制字为00000111B(07H)，它复位的控制字为00000110B(06H)。MOV
5、AL, 07HOUT port， AL注意：使用按位置位/复位控制字，应先送一方式控制字。,8.1.2 8255的工作方式与控制字,例8.1 将8255 C端口的8根I/O线接8只发光二极管的正极(八个负极均接地)，用按位置位/复位控制字编写使这8只发光二极管依次亮、灭的程序。设8255的端口地址为380H383H。,8.1.2 8255的工作方式与控制字,8255与PC微机的连接及8255 C端口与8只发光二极管 的连接如图。,程序框图,383H,1000 0000,0000 0001,stack segment stack stackdw 32 dup (0) stack ends cod
6、e segment begin proc farassume ss: stack, cs: codepush dssub ax, axpush ax,MOV DX，383H ；383H为控制字寄存器的端口地址MOV AL,80H ；方式选择字OUT DX，AL ;P223, 端口地址大于255，用DXMOV AL,1 ；PC0的置位控制字 AGAIN: OUT DX,AL ；点亮一只发光二极管LOOP $ ；延时LOOP $AND AL,0FEH ；置位字改为复位字OUT DX,AL ；熄灭点亮的发光二极管ADD AL,3 ；PCiPCi+1，复位字改为下一位的置位字AND AL,0FH ；保
7、持D7为0,PUSH AX ；把置位字压棧保护，腾出AXMOV AH,11 ；检查键盘有无输入INT 21H ；无0送AL，有-1送ALINC AL ;无输入AL=1, 有AL = 0POP AX ；把置位字弹出放入AXJNZ AGAINret begin endp code endsend begin,小结：设置方式控制字，送到控制字寄存器地址383H 对LED控制时，读写C端口，设置置位复位控制字，送到控制字寄存器地址383H,一种基本的I/O方式。 输出是锁存的，输入是不锁存的。 可以由CPU用简单的输入或输出指令来读或写。 接口电路简单，不需要状态端口 3个端口都可作为数据端口。,8.
8、1.3 3种工作方式的功能,例8.1 将8255 C端口的8根I/O线接8只发光二极管的正极(八个负极均接地)，用按位置位/复位控制字编写使这8只发光二极管依次亮、灭的程序。设8255的端口地址为380H383H。,若将例8.1改为C端口方式0输出，则控制程序为：MOV DX,383H ；设置方式控制字MOV AL,80HOUT DX,ALMOV DX,382H ；C端口的端口地址送DXMOV AL,1 ；C端口的输出值 AGAIN: OUT DX,ALLOOP $ ；延时LOOP $PUSH AXMOV AH,11 ；11号功能调用：检查键盘有无输入INT 21H ；无0送AL，有-1送AL
9、INC AL ；有键入，AL=-1，AL增1，AL=0POP AXJZ BACKROL AL,1 ；改变C端口的输出值JMP AGAIN BACK: ret,方式0小结：设置方式控制字，送到控制字寄存器地址383H 对LED控制时，读写A或B或C端口，设置对应的位，用OUT送到端口的地址380H或381H或382H,设置C端口的两种方法,用方式0： 设方式控制字，输出到A1A0为11的地址 设置C端口（8位分别对应8个引脚），输出到A1A0为10的地址。 用置位/复位字： 设方式控制字，输出到A1A0为11的地址. 设置置位/复位字，输出A1A0为11的地址.,将3个端口分为A、B两组，A组：
10、A和端口C中的PC3PC5或PC3、PC6、PC7 B组：B和端口C的PC2PC0 3位为B组。 端口A和B都可以由程序设定为输入或输出。 端口C的某些位为控制状态信号 C中余下的两位，仍可作为输入或输出。,方式1输入的状态控制信号及其时序关系如图。,(1) STB(strobe) 选通信号。这是由外设发出的输入信号，信号的下降沿，把输入装置送来的数据送入输入缓冲器；信号的上升沿，使INTR有效(置1)。(2)IBF(input buffer full) 外设将数据送至输入缓冲器后，该信号有效；,(3)INTR(interrupt request) 中断请求信号，这是8255的一个输出信号，可
11、用作向CPU申请中断的请求信号，以要求CPU服务。当IBF为高和INTE为高时，由STB的上升沿使其置为高电平。(4)INTE(interrupt enable) 中断允许信号，A组：INTEA，由PC4的位/复位来控制。B组：INTEB，由PC2 的置位/复位控制。1：允许中断。0：禁止中断。,例8.2 用选通输入方式从A端口输入100个8位二进制数。,硬件工作原理,A端口的八个开关可以设置一个字节的任意数 拨动STB处的抖动开关，产生尖峰向下脉冲， 下降沿时，A端口的字节数据读入芯片缓冲器 上升沿时，对INTR置位 字节数据被读入后，IBF标志置位，LED亮 INTR置位后，由IRQ9向C
12、PU申请中断，从而进入中断程序。 在中断程序中，把A端口的数据存入内存。,软件工作原理,设置8255：工作方式为方式1。对PC4置位 设置8259：装入中断向量的入口地址，设置OCW1 等待中断到来 中断程序：把A端口的数据存入内存，设置OCW2（中断程序要运行100次） 100次后，还原OCW1，程序结束,stack segment stack stackdw 32 dup (0) stack ends data segment BUF DB 100 DUP (?) data ends code segment begin proc farassume ss: stack, cs: code
13、, ds: datapush dssub ax, axpush ax,控制程序：,MOV ES，AX mov ax, data mov ds, ax MOV DX，38FH ；控制字端口地址为38FH MOV AL，0B0H ；方式字1011 0000 OUT DX，AL MOV AL，9 ；PC4置1，允许A端口中断 OUT DX，AL ；设置置位字0000 1001 MOV AX，SEG IS8255 ；中断程序入口地址送中断向量表 MOV ES：01C6H，AX MOV AX，OFFSET IS8255 MOV ES：01C4H，AX MOV CX，100 ；循环次数100 MOV BX
14、，0 MOV DX，38CH ；A端口地址为38CH,IN AL，0A1H ；读屏蔽字OCW1, （由于中断源IRQ9，必然是从片，地址应该为0A1H）AND AL，0FDH ；改变屏蔽字，允许IRQ9中断OUT 0A1H，AL ROTT： JMP $LOOP ROTT ；循环等待100次IN AL,0A1H ；恢复屏蔽字，禁止IRQ9中断OR AL,2OUT 0A1H,ALret IS8255: IN AL,DX ;从A端口读入数据MOV BUFBX,AL ；存到BUF内INC BX ；指向下一个,MOV AL,61H ；指定中断结束命令OUT 0A0H,AL ；从片结束IR1中断MOV A
15、L,62H ；主片结束IR2中断OUT 20H,ALPOP AX ；修改返址INC AXINC AXPUSH AXIRET begin endp code endsend begin,说明,中断控制器8259单片： 地址：20H, 21H 中断类型码：08H-0FH 中断控制器8259级联时：主片：地址，类型码同上从片：地址：0A0H, 0A1H中断类型码：70H-77H连法：主片IR2 -从片IR1,方式1输入 小结,可分成A/B两组 端口A/B作为数据的输入输出，C端口的某些位作为控制信号。 对于A组： A端口输入数据 PC3为INTR, 接8259的输入端IRn PC4为STB，接中断控
16、制开关，如抖动开关 PC5为IBF，接状态标志，如发光二极管 对PC4置位，可以控制端口A的中断,方式1输出的状态控制信号及其时序关系如图。,(1) OBF 输出缓冲器满信号，低电平有效。表示外设可以把数据取走。它由ACK的前沿(下降沿)即外设取走数据后，使其恢复为高。(2)ACK(acknowledge) 低电平有效。这是外设发出的响应信号。,(3)INTR 中断请求信号，高电平有效。当输出装置已经接受了CPU输出的数据后，它用来向CPU提出中断请求，要求CPU继续输出数据。OBF为“1”(高电平)和INTE为“1”(高电平)时，由ACK的后沿(上升沿)，使其置位(高电平)，WR信号的前沿(
17、下降沿)使其复位(低电平)。 (4)INTEA 由PC6的置位/复位控制。而INTEB由PC2置位/复位控制。INTE置位允许中断。,例8.3 用8只发光二极管及时反映8个监控量的状态，设计接口电路和控制程序。用8个开关模拟8个监控量的状态。A端口输入8个监控量的状态，B端口接8只发光二极管。A端口基本输入，B端口选通输出，用单稳电路来产生选通信号ACK。当需要了解8个监控量的状态时发来选通信号ACK，该信号使控制程序进入中断服务程序。在中断服务程序中，从A端口输入8个监控量的状态后立即从B端口输出。,接口电路,stack segment stack stackdw 32 dup(0) sta
18、ck ends data segment DA1 DB WAIT INTERRUPT, 0DH, 0AH, $ data ends code segment begin proc farassume ss: stack, cs: code, ds: datapush dssub ax, axpush ax,控制程序：,MOV ES,AX mov ax, data mov ds, ax MOV DX,393H MOV AL,94H OUT DX,AL MOV AL,5 ；PC2置1，允许B端口中断 OUT DX,AL MOV AX,SEG IO8255 ；中断程序入口地址送中断向量表 MOV E
19、S:01C6H,AX MOV AX,OFFSET IO8255 MOV ES:01C4H,AX IN AL,0A1H ；读屏蔽字 AND AL,0FDH ；改变屏蔽字，允许IRQ9中断 OUT DX,AL,ROTT: MOC DX,OFFSET DA1MOV AH,9INT 21HJMP $MOV AH,11INT 21HCMP AL,0JE ROTTIN AL,0A1H ；恢复屏蔽字，禁止IRQ9中断OR AL,2OUT 0A1H,ALret,IO8255: MOV DX,390HIN AL,DXINC DXOUT DX,ALMOV AL,61H ；指定中断结束命令OUT 0A0H,ALMO
20、V AL,62HOUT 20H,ALPOP AX ；修改返址INC AXINC AXPUSH AXIRET begin endp code endsend begin,方式1输出 小结,可分成A/B两组 端口A/B作为数据的输入输出，C端口的某些位作为控制信号。 对于B组： B端口输出数据 PC0为INTR, 接8259的输入端IRQn PC2为ACK，接中断控制开关，如消抖开关 PC1为OBF，接状态标志，如发光二极管 对PC2置位，可以允许端口B的中断,这种工作方式，使外设可在单一的8位数据总线上，既能发送，又能接收数据(双向总线I/O)。方式2只限于A组使用，它用双向总线端口A和控制端口
21、C中的5位进行操作，此时，端口B可用于方式0或方式1。端口C的其他3位作I/O用或作端口B控制状态信号线用。,方式2状态控制信号：,INTE1是输出的中断允许信号，由PC6的置位/复位控制 INTE2是输入的中断允许信号，由PC4的置位/复位控制 其他信号的作用及意义与方式1相同。,8. 可编程计数器/定时器8253,Intel系列的计数器/定时器，型号为8253，改进型为8254。8253具有3个独立的功能完全相同的16位计数器，每个计数器都有6种工作方式。,8253的内部结构：,8.1 8253的组成与接口信号,三态、双向、8位的缓冲器。 负责8253和CPU的数据传送。 连CPU的数据总
22、线 具有下面3个基本功能。(1) 传控制字内容给8253的寄存器。(2) 传计数初值给8253的计数器。(3) CPU读取某个计数器的现行值。,8.1 8253的组成与接口信号,CS、RD、WR、A1和A0组合起来所产生的选择与操作功能：,8.1 8253的组成与接口信号,控制字寄存器有3个，都是8位的寄存器，分别对应于3个计数器。写入的控制字由该控制字的最高2位确定送入哪个计数器的控制字寄存器寄存。,8.1 8253的组成与接口信号,每个计数器有CLK, OUT, GATE三个引脚。GATE: 控制计数器是否-1，开始计数CLK: 控制-1的速度（脉冲频率的快慢）OUT: 减到0时输出,8.
23、1 8253的组成与接口信号,8253的计数器有6种工作方式：(1)方式0-计数结束中断(2)方式1-硬件触发单拍脉冲(3)方式2-频率发生器(4)方式3-方波发生器(5)方式4-软件触发选通(6)方式5-硬件触发选通,8.2 计数器的工作方式及其与输入输出的关系,6种工作方式的输出信号,8.2 计数器的工作方式及其与输入输出的关系,8253的控制字,8.3 8253的控制字和初始化编程,要使用8253初始化编程的步骤为：先写入控制字，然后写入计数初值。控制字和计数初值，是通过两个不同的端口地址写入的。 控制字都是写入控制字寄存器的端口地址。 计数初值是由各个计数器的端口地址写入的。,8.3
24、8253的控制字和初始化编程,例如：用计数器0，工作在方式1，按十进制计数，计数值为5080。若该片8253的端口地址为388H38BH，则初始化程序段为：,MOV DX,38BH ；控制字寄存器地址11 MOV AL,33H OUT DX,AL MOV DX,388H ；计数器0地址00 MOV AL,80H ；装计数值低8位 OUT DX,AL MOV AL,50H ；装计数值高8位 OUT DX,AL,8.3 8253的控制字和初始化编程,例2：用计数器1，工作在方式0，按二进制计数，计数值为2244H。若该片8253的端口地址为388H38BH，则初始化程序段为：,MOV DX,38B
25、H ；控制字寄存器地址11 MOV AL,70H OUT DX,AL MOV DX,389H ；计数器1地址01 MOV AL,44H ；装计数值低8位 OUT DX,AL MOV AL,22H ；装计数值高8位 OUT DX,AL,8.3 8253的控制字和初始化编程,CPU可以读取8253的任一瞬间计数值。 8253的计数器是16位的，要分两次读至CPU。 因此，要设法锁存。 锁存有两种办法：(1)利用GATE信号使计数过程暂停。(2)向8253输送一个控制字，令8253的计数值在出寄存器锁存。,8.3 8253的控制字和初始化编程,例如：读取计数器1的16位计数值，存入CX中，其程序段为
26、:,MOV DX,38BH ；控制字寄存器端口MOV AL,40H ；设置计数器1为锁存状态OUT DX,ALMOV DX,389H ；计数器1端口 IN AL,DX ；读取计数值MOV CL,AL ；低8位存到CLIN AL,DX ；第二次读取MOV CH,AL ；高8位存到CH,8.3 8253的控制字和初始化编程,例8.4 8253在IBM PC XT中的应用。,8.4 8253的应用,IBM PC XT微型计算机中8253的部分线路, 端口地址为40H5FH， BIOS取为计数器040H，计数器141H，计数器242H，控制字寄存器43H。3个计数器的输入时钟频率均为1.19MHz。计
27、数器0输出作为18.2Hz方波发生器。用来输出方波作为中断控制器8259的第0号中断信号线(IRQ0)的输入。计数器0的计数值为：1.19M/18.2=65384=216即送16位的0，故其控制字为36H。,8.4 8253的应用,对计数器0初始化的程序段如下：MOV AL，36HOUT 43H，ALMOV AL，0OUT 40H，ALOUT 40H，AL,方式3：方波发生器,装入初值后，OUT输出方波 如果计数初值为N, 方波的周期为N个CLK的周期。 方波的一个周期内，一半高，一半低,计数器输出间隔为15S的负脉冲。该脉冲的上升沿触发D触发器。计数器1的计数值为：1.19106/（1/15
28、）10-6=18故其控制字为54H。对计数器1的初始化程序段如下：MOV AL，54HOUT 43H，ALMOV AL，18OUT 41H，AL,方式2：频率发生器,装入初值后 - OUT 高 CLK控制计数器 -1 直到：计数减到0 - OUT 低 （瞬间） 自动再装初值 - OUT 高,以一定的频率输出负脉冲,计数器2输出不同频率的方波，经电流驱动器75477放大，推动扬声器发出不同频率的声响。计数器2的计数值为可变值。随蜂鸣器声响频率的高低而变，程序设计中让它的取值范围由1到65535，即16位二进制数，故其控制字为B6H。,entry parameters： DH= Number of
29、 long tones to beep DL= Number of short tones to beep err-beep procPUSHF ；保存所有的标志位CLI ；关中断PUSH DSMOV AX，DATA ；DS指向数据段MOV DS，AXOR DH，DH ；是否要鸣长音JZ G3 ；不鸣长音，去鸣短音,下面是IBM PC XT机BIOS中的开机诊断子程序。该子程序让蜂鸣器鸣一声长音(3秒)和一声短音(0.5秒)，以指出系统板或RAM模块或者CRT显示器有错。,G1： MOV BL，6 ；蜂鸣常数，一次鸣响延续时0.5BLCALL BEEP ；调用鸣响子程序 G2： LOOP G2
30、 ；鸣响间隔，等待500mSDEC DHJNZ G1 ；长音没鸣响完，继续CMP MFG-TST，1 ；为制造测试模式？JNZ G3 ；为制造测试模式，继续鸣响短音MOV AL，0DH ；停止LED闪OUT PORT-B，AL ；PORT-B=61H，即8255B端口JMP G1,G3： MOV BL，1 ；短音鸣响时间为0.51=0.5SCALL BEEP G4： LOOP G4DEC DLJNZ G3 ；短音没鸣响完，继续 G5： LOOP G5 ；短音鸣响完，延迟1S返回 G6： LOOP G6POP DSPOPFRET err-beep endp,鸣响子程序： beep procMOV
31、 AL，0B6H ；计数器2的控制字OUT 43H，ALMOV AX，533H ；1000Hz分频值，分高低字节两次送入OUT 42H，ALMOV AL，AHOUT 42H，ALIN AL，61H ；读取8255B端口的状态MOV AH，ALOR AL，3,OUT 61H，AL ；打开蜂鸣器SUB CX，CX ；设置等待500ms的常数值 G7： LOOP G7DEC BL ；等0.5sBLJNZ G7MOV AL，AH ；恢复8255B端口的原来值，关蜂鸣器OUT 61H，ALRET beep endp,例8.5 对外部事件计数10次。计数电路如图所示，由图可知，使用的是计数器0。,工作原理
32、,CLK接了单稳电路，第一次拨动KC后，才能装入计数初值。 之后每次拨动KC, 计数器值 -1 计数器0工作在方式0,方式0：计数结束中断,装入初值后 - OUT 低 CLK控制计数器 -1 直到：计数器减到0 - OUT 高,如果程序再次装入初值，则以上过程重复一次。,stack segment stack stackdw 32 dup(0) stack ends data segment DA1 DB WAIT LOAD，0AH，0DH，$ DA2 DB PLEASE INPUT，0AH，0DH，$ DA3 DB PROGRAM TERMINATED NORMALLY，0AH，0DH，$
33、data ends code segment begin proc farassume ss：stack，cs：code，ds：datapush ds,sub ax，axpush axmov ax，datamov ds，axMOV DX，383H ；计数器0的方式0，BCD计数MOV AL，11HOUT DX，ALMOV DX，380H ；给计数器0送初值MOV AL，10H ；十进制BCD计数，10H表示10次OUT DX，ALMOV DX，OFFSET DA1 ；显示DA1MOV AH，9INT 21HMOV DX，380H ;计数器0的端口地址,LOAD： IN AL，DX ；读计数器0
34、的计数值CMP AL，10H ；是否装入初值JNE LOAD ；若没装入，继续等待MOV DX，OFFSET DA2 ；装入成功，显示DA2MOV AH，9INT 21HMOV DX，380H CONTIN： IN AL，DX ；读计数器0的值CMP AL，0 ；是否拨了10次，减到0JNZ CONTINMOV DX，OFFSET DA3；计数器减到0，显示DA3MOV AH，9INT 21Hret begin endp code endsend begin,将OUT0接至80x86微机的IRQ9,使用中断编程的程序如下：stack segment stack stackdw 32 dup(0
35、) stack ends data segment DA1 DB WAIT LOAD，0AH，0DH，$ DA2 DB PLEASE INPUT，0AH，0DH，$ DA3 DB PROGRAM TERMINATED NORMALLY，0AH，0DH，$ data ends,code segment begin proc farassume ss：stack，cs：code，ds：datapush dssub ax，axpush axMOV ES，AXmov ax，datamov ds，axMOV DX，383H ；8253计数器的方式0，BCD计数MOV AL，11HOUT DX，AL,MO
36、V DX，380HMOV AL，10HOUT DX，ALMOV DX，OFFSET DA1MOV AH，9INT 21HMOV DX，380H LOAD： IN AL，DXCMP AL，10H ；等待单稳输入脉冲，装入计数初值JNE LOADMOV AX，SEG IS8253 ；填写中断向量表MOV ES：01C6H，AX,MOV AX，OFFSET IS8253MOV ES：01C4H，AXIN AL，0A1H ；改变屏蔽字，允许IRQ9中断AND AL，0FDHOUT 0A1H，ALMOV DX，OFFSET DA2MOV AH，9INT 21HJMP $ ；等待单稳输入10个脉冲MOV
37、DX，OFFSET DA3MOV AH，9INT 21Hret,IS8253： MOV AL，61H ；指定中断结束命令OUT 0A0H，ALMOV AL，62HOUT 20H，ALIN AL，0A1H ；关屏蔽，禁止IRQ9中断OR AL，2OUT 0A1H，ALPOP AX ；修改返址INC AXINC AXPUSH AXIRET begin endp code endsend begin,POP CXRET DELAY ENDP ALLB PROCMOV DL,DHAND DL,0FHADD DL,30HCMP DL,3AHJC NAD7ADD DL,7 NAD7: MOV AH,2INT 21HRET ALLB ENDP code endsend begin,
