可編程并行接口芯片A

1、可編程并行接口芯片8255A 并行輸入/輸出就是把若干個二進(jìn)制位信息同時進(jìn)行傳送的數(shù)據(jù)傳輸方式。它具有傳輸速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)。并行數(shù)據(jù)傳輸需用的信號線較多（與串行傳輸相比），不適合長距離傳輸。所以，并行數(shù)據(jù)傳輸適用于數(shù)據(jù)傳輸率要求較高，而傳輸距離相對較短的場合。 8255A是Intel公司為其80系列微處理器生產(chǎn)的通用可編程并行輸入輸出接口芯片，也可以與其他系列的微處理器配套使用。由于其通用性強(qiáng)，與微機(jī)接口方便，且可通過程序指定完成各種輸入輸出操作，因此，8255獲得了廣泛的應(yīng)用。 8.2.1 8255A的引腳與結(jié)構(gòu) 1 8255A的引腳 8255A是可編程的三端口并行輸入輸出接口芯片，具有

2、40個引腳，雙列直插式封裝，由+5V供電，其引腳與功能示意圖如圖8.14所示。 A、B、C三個端口各有8條端口I/O線：PA7?PA0，PB7?PB0，PC7?PC0，共32個引腳，用于8255A與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)（或控制、狀態(tài)信號）的傳送。 D0D7：8位三態(tài)數(shù)據(jù)線，接至系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線。CPU通過它實(shí)現(xiàn)與8255之間數(shù)據(jù)的讀出與寫入，以及控制字和狀態(tài)字的寫入與讀出等。 A0A1：地址信號。A0和A1經(jīng)片內(nèi)譯碼產(chǎn)生四個有效地址分別對應(yīng)A、B、C三個獨(dú)立的數(shù)據(jù)端口以及一個公共的控制端口。在實(shí)際使用中，A1、A0端接到系統(tǒng)地址總線的A1、A0。 CS#：片選信號，由系統(tǒng)地址譯碼器產(chǎn)生，低電平有效。 讀

3、寫控制信號RD#和WR#：低電平有效，用于決定CPU和8255A之間信息傳送的方向：當(dāng)RD#=0時，從8255A讀至CPU；當(dāng)WR#=0時，由CPU寫入8255A。CPU對8255各端口進(jìn)行讀寫操作時的信號關(guān)系如表8.3所示。 RESRT：復(fù)位信號，高電平有效。8255A復(fù)位后，A、B、C三個端口都置為輸入方式。 2 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖8.15所示，8255A的內(nèi)部由以下四部分組成： （1）端口A、端口B和端口C 端口A、端口B和端口C都是8位端口，可以選擇作為輸入或輸出。還可以將端口C的高4位和低4位分開使用，分別作為輸入或輸出。當(dāng)端口A和端口B作為選通輸入或輸出的數(shù)據(jù)端口時，端口C

4、的指定位與端口A和端口B配合使用，用作控制信號或狀態(tài)信號。 （2）A組和B組控制電路 這是兩組根據(jù)CPU送來的工作方式控制字控制8255工作方式的電路。它們的控制寄存器接收CPU輸出的方式控制字，由該控制字決定端口的工作方式，還可根據(jù)CPU的命令對端口C實(shí)現(xiàn)按位置位或復(fù)位操作。 （3）數(shù)據(jù)總線緩沖器 這是一個8位三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，8255A正是通過它與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，實(shí)現(xiàn)8255A與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送。輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、CPU發(fā)給8255A的控制字等都是通過該部件傳遞的。 （4）讀/寫控制邏輯 讀/寫控制邏輯電路的功能是負(fù)責(zé)管理8255A與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送過程。它接收CS及地址總線的信

5、號A1、A0和控制總線的控制信號RESET、WR、RD，將它們組合后，得到對A組控制部件和B組控制部件的控制命令，并將命令送給這兩個部件，再由它們控制完成對數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息和控制信息的傳送。各端口讀寫操作與對應(yīng)的控制信號之間的關(guān)系見表8.3所示。 8.2.2 8255A的工作方式與控制字 1 8255A的工作方式 8255A在使用前要先寫入一個工作方式控制字，以指定A、B、C三個端口各自的工作方式。8255A共有三種工作方式： 方式0基本輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進(jìn)行8255A與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)輸入或輸出操作。A口、B口、C口的高四位和低四位均可設(shè)置為方式0。 方式1選通輸入輸出方式，此時

6、8255A的A口和B口與外設(shè)之間進(jìn)行輸入或輸出操作時，需要C口的部分I/O線提供聯(lián)絡(luò)信號。只有A口和B口可工作于方式1。 方式2選通雙向輸入輸出方式，即同一端口的I/O線既可以輸入也可以輸出，只有A口可工作于方式2。此種方式下需要C口的部分I/O線提供聯(lián)絡(luò)信號。 有關(guān)8255A三種工作方式的功能及應(yīng)用的詳細(xì)介紹見下一節(jié)。 2 8255A的控制字 （1）工作方式選擇控制字 8255A的工作方式可由CPU寫一個工作方式選擇控制字到8255A的控制寄存器來選擇?？刂谱值母袷饺鐖D8.16所示，可以分別選擇端口A、端口B和端口C上下兩部分的工作方式。端口A有方式0、方式1和方式2共三種工作方式，端口B只

7、能工作于方式0和方式1，而端口C僅工作于方式0。 注意：在端口A工作于方式1或方式2，端口B工作于方式1時，C口部分I/O線被定義為8255A與外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的聯(lián)絡(luò)信號線，此時，C口剩下的I/O線仍工作于方式0，是輸入還是輸出則由工作方式控制字的D0和D3位決定，如圖8.16所示。 （2）C口按位置位/復(fù)位控制字 8255A的C口具有位控功能，即端口C的8位中的任一位都可通過CPU向8255A的控制寄存器寫入一個按位置位/復(fù)位控制字來置1或清0，而C口中其他位的狀態(tài)不變?？刂谱指袷饺鐖D8.17所示。 例如，要使端口C的PC4置位的控制字為00001001B（09H），使該位復(fù)位的控制字為

8、00001000B（08H）。 應(yīng)注意的是，C口的按位置位/復(fù)位控制字必須跟在方式選擇控制字之后寫入控制字寄存器，即使僅使用該功能，也應(yīng)先選送一個方式控制字。方式選擇控制字只需寫入一次，之后就可多次使用C口按位置位/復(fù)位控制字對C口的某些位進(jìn)行置1或清0操作。 各種工作方式的功能 1 方式0基本輸入輸出方式 方式0無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進(jìn)行8255A與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)輸入或輸出操作。它適用于無需應(yīng)答（握手）信號的簡單的無條件輸入/輸出數(shù)據(jù)的場合，即輸入/輸出數(shù)據(jù)處于準(zhǔn)備好狀態(tài)。 在此方式下，A口、B口、C口的高4位和低4位可以分別設(shè)置為輸入或輸出，即8255A的這四個部分都可以工作于方式0。需要說明

9、的是，這里所說的輸入或輸出是相對于8255A芯片而言的。當(dāng)數(shù)據(jù)從外設(shè)送往8255A則為輸入，反之，數(shù)據(jù)從8255A送往外設(shè)則為輸出。 方式0也可以用于查詢方式的輸入或輸出接口電路，此時端口A和B分別作為一個數(shù)據(jù)端口，而用端口C的某些位作為這兩個數(shù)據(jù)端口的控制和狀態(tài)信息。如圖8.18所示是一個方式0下利用C口某些位作為聯(lián)絡(luò)信號的接口電路。在此例中將8255A設(shè)置為：A口輸出，B口輸入，C口高4位輸入（現(xiàn)僅用PC7、PC6兩位輸入外設(shè)的狀態(tài)），C口低4位輸出（現(xiàn)僅用PC1、PC0兩位輸出選通及清除信號）。此時8255A的工作方式控制字為：10001010B（8AH）。 其工作原理如下：在向輸出設(shè)備

10、送數(shù)據(jù)前，先通過PC7查詢設(shè)備狀態(tài)，若設(shè)備準(zhǔn)備好則從A口送出數(shù)據(jù)，然后通過PC1發(fā)選通信號使輸出設(shè)備接收數(shù)據(jù)。從輸入設(shè)備取數(shù)據(jù)前，先通過PC6查詢設(shè)備狀態(tài)，設(shè)備準(zhǔn)備好后，再從B口讀入數(shù)據(jù)，然通過PC0發(fā)清除信號，以便輸入后續(xù)字節(jié)。 與下面介紹的選通輸入輸出方式（方式1）和選通雙向輸入輸出方式（方式2）相比，方式0的聯(lián)絡(luò)信號線可由用戶自行安排（方式1和方式2中使用的C口聯(lián)絡(luò)線是已定義好的），且只能用于查詢，不能實(shí)現(xiàn)中斷。 2 方式1選通輸入輸出方式 與方式0相比，它的主要特點(diǎn)是當(dāng)A口、B口工作于方式1時，C口的某些I/O線被定義為A口和B口在方式1下工作時所需的聯(lián)絡(luò)信號線，這些線已經(jīng)定義，不能由

11、用戶改變?，F(xiàn)將方式1分為：A口和B口均為輸入、A口和B口均為輸出以及混合輸入與輸出等三種情況進(jìn)行討論。 （1） A口和B口均為輸入 A口和B口均工作于方式1輸入時，各端口線的功能如圖8.19所示。 A口工作于方式1輸入時，用PC5PC3作聯(lián)絡(luò)線。B口工作于方式1輸入時，用PC2PC0。C口剩余的兩個I/O線PC7和PC6工作于方式0，它們用作輸入還是輸出，由工作方式控制字中的D3位決定，D3=1，輸入；D3=0，輸出。 各聯(lián)絡(luò)信號線的功能解釋如下（請參考圖8.20所示的方式1輸入時序圖來理解各信號的功能）： STB（Strobe）：選通信號，輸入，低電平有效。當(dāng)STB有效時，允許外設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)入端

12、口A或端口B的輸入數(shù)據(jù)緩沖器。STBA接PC4，STBB接PC2。 IBF（Input Buffer Full）：輸入緩沖器滿信號，輸出，高電平有效。當(dāng)IBF有效時，表示當(dāng)前已有一個新數(shù)據(jù)進(jìn)入端口A或端口B緩沖器，尚未被CPU取走，外設(shè)不能送新的數(shù)據(jù)。一旦CPU完成數(shù)據(jù)讀入操作后，IBF復(fù)位（變?yōu)榈碗娖剑?INTR(Interrupt Request)：中斷請求信號，輸出，高電平有效。在中斷允許INTE=1且IBF=1的條件下，由STB信號的后沿（上升沿）產(chǎn)生，該信號可接至中斷管理器8259A作中斷請求。它表明數(shù)據(jù)端口已輸入一個新數(shù)據(jù)。若CPU響應(yīng)此中斷請求，則讀入數(shù)據(jù)端口的數(shù)據(jù)，并由RD信

13、號的下降沿使INTR復(fù)位（變?yōu)榈碗娖剑?INTE（Interrupt Enable）：中斷允許信號，高電平有效。它是8255A內(nèi)部控制8255A是否發(fā)出中斷請求信號（INTR）的控制信號。這是由軟件通過對C口的置位或復(fù)位來實(shí)現(xiàn)對中斷請求的允許或禁止的。端口A的中斷請求INTRA可通過對PC4的置位或復(fù)位加以控制，PC4置1，允許INTRA工作，PC4清0，則屏蔽INTRA。端口B的中斷請求INTRB可通過對PC2的置位或復(fù)位加以控制。 （2） A口和B口均為輸出 A口和B口均工作于方式1輸出時，各端口線的功能如圖8.21所示。 A口工作于方式1輸出時，用PC3，PC6和PC7作聯(lián)絡(luò)線。B口工

14、作于方式1輸出時，用PC0?PC2作聯(lián)絡(luò)線。C口剩余的兩個I/O線PC4和PC5工作于方式0。各聯(lián)絡(luò)信號線的功能解釋如下（請參考圖8.22所示時序圖來理解各信號的功能）： OBF（Output Buffer Full）：輸出緩沖器滿信號，輸出，低電平有效。當(dāng)CPU把數(shù)據(jù)寫入端口A或B的輸出緩沖器時，寫信號WR的上升沿把OBF置成低電平，通知外設(shè)到端口A或B來取走數(shù)據(jù)，當(dāng)外設(shè)取走數(shù)據(jù)時向8255A發(fā)應(yīng)答信號ACK，ACK的下降沿使OBF恢復(fù)為高電平。 ACK（Acknowledge）：外設(shè)應(yīng)答信號，輸入，低電平有效。當(dāng)ACK有效時，表示CPU輸出到8255A的數(shù)據(jù)已被外設(shè)取走。 INTR（Int

15、errupt Request）：中斷請求信號，輸出，高電平有效。該信號由ACK的后沿（上升沿）在INTE=1且OBF=1的條件下產(chǎn)生，該信號使8255A向CPU發(fā)出中斷請求。若CPU響應(yīng)此中斷請求，向數(shù)據(jù)口寫入一新的數(shù)據(jù)，寫信號WR上升沿（后沿）使INTR復(fù)位，變?yōu)榈碗娖健?INTE（Interrupt Enable）：中斷允許信號，與方式1輸入類似，端口A的輸出中斷請求INTRA可以通過對PC6的置位或復(fù)位來加以允許或禁止。端口B的輸出中斷請求信號INTRB可以通過對PC2的置位或復(fù)位來加以允許或禁止。 （3） 混合輸入與輸出 在實(shí)際應(yīng)用中，8255A端口A和端口B也可能出現(xiàn)一個端口工作于方

16、式1輸入，另一個工作于方式1輸出的情況，有以下兩種情況： 端口A為輸入，端口B為輸出時，其控制字格式和連線圖如圖8.23所示。 端口A為輸出，端口B為輸入時，其控制字格式和連線圖如圖8.24所示。 3 方式2選通雙向輸入輸出方式 選通雙向輸入輸出方式，即同一端口的I/O線既可以輸入也可以輸出，只有A口可工作于方式2。此時C口有5條線（PC7?PC3）被規(guī)定為聯(lián)絡(luò)信號線。剩下的3條線（PC2?PC0）可以作為B口工作于方式1時的聯(lián)絡(luò)線，也可以與B口一起工作于方式0。8255A工作于方式2時各端口線的功能如圖8.25所示。 圖中INTE1是輸出的中斷允許信號，由PC6的置位或復(fù)位控制。INTE2是

17、輸入的中斷允許信號，由PC4的置位或復(fù)位控制。圖中其他各信號的作用及意義基本上與方式1相同，在此不再贅述。 8.2.4 8255A的應(yīng)用舉例 例8.4 8255A初始化編程。設(shè)8255A工作于方式1，A口輸出，B口輸入，PC4，PC5輸入，禁止B口中斷。設(shè)片選信號CS由A9?A2=10000000確定。試編寫程序?qū)?255A進(jìn)行初始化。根據(jù)題意，設(shè)計接口電路如圖8.26所示。 初始化程序： MOV AL，10101110B ；控制字送AL MOV DX，1000000011B ；8255A控制字寄存器地址送DX OUT DX，AL ；控制字送8255A的控制寄存器 MOV AL，0000110

18、1B ；PC6置1，允許A口中斷 OUT DX，AL MOV AL，00000100B ；PC2置0，禁止B口中斷 OUT DX，AL 例8.5 用于對非編碼鍵盤的管理。 如圖8.27所示，使用8255A構(gòu)成4行4列的非編碼矩陣鍵盤控制電路。 圖中8255A的A口工作于方式0輸出，B口工作于方式0輸入。鍵盤工作過程如下：首先進(jìn)行第1次鍵盤掃描（判斷是否有鍵按下）。使A口PA3PA0輸出均為0，然后讀入B口的值，查看PB3?PB0是否有低電平，若沒有低電平，則說明沒有鍵按下，繼續(xù)進(jìn)行掃描。若PB3?PB0中有一位為低電平，使用軟件延時10ms?20ms以消除抖動，若低電平消失，則說明低電平是由干

19、擾，或按鍵的抖動引起的，必須再次掃描，否則，則確認(rèn)有鍵按下，接著進(jìn)行第2次掃描（行掃描，判斷所按鍵的位置）。首先通過A口輸出使PA0=0，PA1=1，PA2=1，PA3=1對第0行進(jìn)行掃描，此時，讀入B口的值，判斷PB3?PB0中是否有某一位為低電平，若有低電平，則說明第0行某一列上有鍵按下。如果沒有低電平，接著使A口輸出PA0=1，PA1=0，PA2=1，PA3=1對第1行進(jìn)行掃描，按上述方法判斷，直到找到被按下的鍵，并識別出其在矩陣中的位置，從而可根據(jù)鍵號去執(zhí)行該鍵對應(yīng)的處理程序。 設(shè)圖中8255A的A口、B口和控制寄存器的地址分別為80H、81H和83H，其鍵盤掃描程序如下： ；判斷是否

20、有鍵按下 MOV AL，82H ；初始化8255A，A口方式0輸出，B口方式0輸入 OUT 83H，AL ；將工作方式控制字送控制寄存器 MOV AL，00H OUT 80H，AL ；使PA3=PA2=PA1=PA0=0 LOOA： IN AL，81H ；讀B口，判斷PB3?PB0是否有一位為低電平 AND AL，0FH CMP AL，0FH JZ LOOA ；PB3PB0沒有一位為低電平時轉(zhuǎn)LOOA繼續(xù)掃描 CALL D20ms ；PB3PB0有一位為低電平時調(diào)用延時20ms子程序 IN AL，81H ；再次讀入B口值。如果PB3?PB0仍有一位為低電平， AND AL，0FH ；說明確實(shí)有

21、鍵按下，繼續(xù)往下執(zhí)行，以判斷是哪個鍵 CMP AL，0FH ；按下；如果延時后PB3?PB0中低電平不再存在， JZ LOOA ；說明是干擾或抖動引起，轉(zhuǎn)LOOA繼續(xù)掃描。 ；判斷哪一個鍵按下 START： MOV BL，4 ；行數(shù)送BL MOV BH，4 ；列數(shù)送BH MOV AL，0FEH ；D0=0，準(zhǔn)備掃描0行 MOV CL，0FH ；鍵盤屏蔽碼送CL MOV CH，0FFH ；CH中存放起始鍵號 LOP1： OUT 80H，AL ；A口輸出，掃描一行 ROL AL，1 ；修改掃描碼，準(zhǔn)備掃描下一行 MOV AH，AL ；暫時保存 IN AL，81H ；讀B口，以便確定所按鍵的列值 A

22、ND AL，CL CMP AL，CL JNZ LOP2 ；有列線為0，轉(zhuǎn)LOP2，找列值 ADD CH，BH ；無鍵按下，修改鍵號，使適合下一行找鍵號 MOV AL，AH ；恢復(fù)掃描碼 DEC BL ；行數(shù)減1 JNZ LOP1 ；行未掃描完轉(zhuǎn)LOP1 JMP START ；重新掃描 LOP2： INC CH ；鍵號加1 ROR AL，1 ；右移一位 JC LOP2 ；無鍵按下，查下一列線 MOV AL，CH ；已找到，鍵號送AL CMP AL，0 JZ KEY0 ；是0號鍵按下，轉(zhuǎn)KEY0執(zhí)行 CMP AL，1 JZ KEY1 ；是1號鍵按下，轉(zhuǎn)KEY1執(zhí)行 CMP AL，0EH ； JZ

23、KEY14 ；是14號鍵按下，轉(zhuǎn)KEY14執(zhí)行 JMP KEY15 ；不是0?14號鍵，一定是15號鍵，轉(zhuǎn)KEY15執(zhí)行 例8.6 利用8255A作為兩機(jī)并行通訊接口。 兩臺PC機(jī)通過8255A構(gòu)成如圖8.28所示的并行數(shù)據(jù)傳送接口，A機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，B機(jī)接收數(shù)據(jù)。A機(jī)一側(cè)的8255A工作于方式1輸出，從PA7?PA0發(fā)送由CPU寫入A口的數(shù)據(jù)，PC3、PC7和PC6提供A機(jī)一側(cè)8255A的A口工作于方式1時的聯(lián)絡(luò)信號INTR、OBF和ACK。B機(jī)一側(cè)的8255A工作于方式0輸入，從PA7?PA0接收A機(jī)送來的數(shù)據(jù)，PC4和PC0選作聯(lián)絡(luò)信號。 工作過程如下：A機(jī)將數(shù)據(jù)從A口送出后，經(jīng)PC7送出O

24、BF有效信號（請參閱圖8.21和8.22），B機(jī)查詢到OBF信號（經(jīng)B機(jī)一側(cè)8255A的PC4引腳）有效后，從A口讀入數(shù)據(jù)，并通過軟件在PC0上產(chǎn)生一個ACK有效信號，該信號的上升沿使A機(jī)的8255A的PC3上產(chǎn)生有效的INTR信號，A機(jī)CPU查詢到INTR有效（PC3為高電平）時，接著發(fā)送下一個數(shù)據(jù)，如此不斷重復(fù)，直到發(fā)送完所有的數(shù)據(jù)為止。 假設(shè)兩臺PC機(jī)傳送1KB數(shù)據(jù)，發(fā)送緩沖區(qū)為0300：0000H，接收緩沖區(qū)為0400：0000H，A、B兩機(jī)的8255A的端口地址均為300?303H。驅(qū)動程序如下： ；A機(jī)的發(fā)送程序 MOV AX，0300H ； MOV ES，AX ；設(shè)置A機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)

25、緩沖區(qū)段地址 MOV BX，0 ；設(shè)置A機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)偏移地址 MOV CX，03FFH ；設(shè)置發(fā)送字節(jié)數(shù) ；對A機(jī)8255A進(jìn)行初始化 MOV DX，303H ；指向A機(jī)8255A的控制寄存器 MOV AL，10100000B ；8255A指定為工作方式1輸出 OUT DX，AL MOV AL，00001101B ；置發(fā)送中斷允許INTEA=1 OUT DX，AL ； ；發(fā)送數(shù)據(jù) MOV DX，300H ；向A口寫第1個數(shù)據(jù)，產(chǎn)生第一個OBF信號，對方 MOV AL，ES：BX ；查詢到OBF信號有效后，讀入數(shù)據(jù)，并通過軟件， ；在PC0上發(fā)出ACK信號，該信號上升沿使A機(jī)8255A ；的PC3產(chǎn)生有效的INTR信號，A機(jī)CPU查詢到 OUT DX，AL ；該信號有效后，再接著發(fā)下一個數(shù)據(jù)。 INC BX ；緩沖區(qū)指針加1 DEC CX ；計