第8章 輸入輸出接口技術(shù)

1、第第8 8章章 輸入輸出接口技術(shù)及輸入輸出接口技術(shù)及可編程并行接口芯片可編程并行接口芯片8255A8255A主要內(nèi)容主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：n 微型計算機的最小系統(tǒng)微型計算機的最小系統(tǒng)n I/O I/O接口的作用與類型接口的作用與類型n CPU CPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式n 可編程并行接口芯片可編程并行接口芯片82558255A A微型計算機的最小系統(tǒng)微型計算機的最小系統(tǒng) 8086的MN/MX端接高電平，說明8086工作在最小模式。8086與外設(shè)進行信息交換時，有3片8282用來作為地址鎖存器。當系統(tǒng)中所連的外設(shè)多時，使用2片8286來增加數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動能力。 選用82

2、82芯片作地址信息鎖存器，以獲取地址信息；選用8286芯片作數(shù)據(jù)信息寄存器，以獲取數(shù)據(jù)信息。 微型計算機的最小系統(tǒng)微型計算機的最小系統(tǒng) 接口的功能 I/O接口是處于主機與外設(shè)之間，用來協(xié)助完成數(shù)據(jù)傳送和傳送控制任務(wù)的一部分電路。為保障CPU與外部設(shè)備能有效地進行數(shù)據(jù)傳送，接口必須具有如下各種功能：（1）對輸入/輸出數(shù)據(jù)進行緩沖、隔離和鎖存（2）信號轉(zhuǎn)換I/O接口的基本類型 （1）總線接口 總線接口電路的作用是緩沖、鎖存、隔離和驅(qū)動。 （2）人機交互接口 人機交互接口，是微型計算機與操作人員之間相互傳遞信息的窗口，它包括輸入與輸出兩種類型。 （3）監(jiān)測與控制接口 這一類接口主要用于自動控制和自動

3、化儀器。 接口與系統(tǒng)的連接 CPUCPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的方式n程序傳送方式程序傳送方式n無條件傳送方式無條件傳送方式n條件傳送方式條件傳送方式( (查詢方式查詢方式) )n中斷傳送方式中斷傳送方式nDMADMA傳送方式傳送方式程序傳送方式程序傳送方式 程序傳送方式以CPU為中心，數(shù)據(jù)傳送的控制來自CPU，通過執(zhí)行預(yù)先編制的輸入/輸出程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。 程序傳送方式可分為無條件傳送和查詢傳送方式。v無條件傳送方式無條件傳送方式 在傳送信息時，已知外部設(shè)備是準備好的狀態(tài)，所以輸入輸出時都不需要查詢外部設(shè)備的狀態(tài)。在輸入或輸出時，相應(yīng)給出IN或OUT指令即可。但這種方式必

4、須確信外部設(shè)備已準備好的狀態(tài)才可使用，否則就會出錯，故很少使用。 程序傳送方式 v 無條件傳送方式 程序傳送方式 v 查詢傳送方式 查詢方式的數(shù)據(jù)傳送過程如下：（1）CPU從狀態(tài)端口讀取狀態(tài)字。（2）CPU判斷狀態(tài)位是否“準備就緒”，如果沒準備好，就返回上一步，繼續(xù)讀取狀態(tài)字。（3）如果準備好，則執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送操作。中斷傳送方式中斷傳送方式 當外設(shè)準備好后，外設(shè)接口便主動向CPU發(fā)“中斷請求”信號。CPU響應(yīng)這樣這一請求，則暫停正在執(zhí)行的程序，而轉(zhuǎn)入與外設(shè)操作有關(guān)的中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中完成數(shù)據(jù)的輸入或輸出，中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢，CPU返回到原來程序的斷點繼續(xù)執(zhí)行。 中斷傳送方式中斷傳送

5、方式 DMA傳送方式傳送方式 基本思想:在存儲器和外設(shè)之間建立起直接的數(shù)據(jù)傳送通路，即不經(jīng)由CPU，而由專門的DMA控制器實現(xiàn)存儲器和外設(shè)之間的操作。于是，傳送就不必進行保護現(xiàn)場等一系列額外操作，從而減輕了CPU的負擔，因此特別適合于高速度大批量數(shù)據(jù)傳送的場合。但是，這種方式要增設(shè)DMA控制器，硬件電路比前兩種方式更為復(fù)雜。 DMADMA傳送方式傳送方式DMADMA傳送方式傳送方式 DMA傳送方式傳送方式 DMA傳送的基本過程如下：（1）當IO接口準備好，希望進行DMA操作時，就向DMA控制器（DMAC）發(fā)出DMA請求信號（DRQ）（2）DMA控制器將此請求信號轉(zhuǎn)變成對CPU的總線請求信號（H

6、RQ）（3）CPU當前機器周期執(zhí)行結(jié)束，響應(yīng)DMA請求發(fā)出總線應(yīng)答信號（HLDA），此時，由DMA控制器接管對總線的控制。（4）由DMA控制器對存儲器尋址，并發(fā)出相應(yīng)控制信號,使存儲器與IO接口之間直接交換數(shù)據(jù)。（5）在傳送一字節(jié)數(shù)據(jù)后，DMA控制器自動修改存儲器地址和傳送字節(jié)計數(shù)器，并檢測傳送是否結(jié)束。（6）DMA傳送結(jié)束，DMA控制器向CPU發(fā)出結(jié)束信號，并釋放總線，使CPU重新獲得總線控制，恢復(fù)正常工作?？删幊滩⑿薪涌谛酒删幊滩⑿薪涌谛酒?8255A-8255A外部引腳 n與外設(shè)相連的引腳與外設(shè)相連的引腳PA7PA0, PB7PB0, PC7PC0n與系統(tǒng)總線相連的引腳與系統(tǒng)總線相連的

7、引腳數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：D7D0地址：地址：A1、A0片選：片選：/CS控制：控制：/RD、/WR可編程并行接口芯片可編程并行接口芯片-8255A-8255A 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 可編程并行接口芯片8255A8255A結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 8255A由三部分組成。由三部分組成。1、與外設(shè)接口部分與外設(shè)接口部分 8255A內(nèi)部包括三個內(nèi)部包括三個8位的輸入輸出端口，分別是端口位的輸入輸出端口，分別是端口A、端口端口B、端口端口C，相應(yīng)信號線是相應(yīng)信號線是PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0。端口都是端口都是8位，位，都可以作為輸入或輸出。都可以作為輸入或輸出。端口端口A：一個一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存和緩沖器；一個位數(shù)據(jù)輸出鎖

8、存和緩沖器；一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。端口端口B：一個一個8位數(shù)據(jù)輸入位數(shù)據(jù)輸入/輸出鎖存輸出鎖存/緩沖器；一個緩沖器；一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口端口C：一個一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器；一個緩沖器；一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（輸入位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（輸入沒有鎖存）。沒有鎖存）。2、與微處理器接口部分、與微處理器接口部分 。 這部分主要完成數(shù)據(jù)傳送及邏輯控制。這部分主要完成數(shù)據(jù)傳送及邏輯控制。3、內(nèi)部控制部分、內(nèi)部控制部分 由由A、B兩組控制電路組成。兩組控制電路組成。 主要作用是根據(jù)主要作用是根據(jù)CPU送來的控制字用送來的控制字用以決定兩組端口（以

9、決定兩組端口（A組為組為A口口C口的高口的高4位，位，B組為組為B口和口和C口的低口的低4位。）的工作方式，也可根據(jù)控制字的要求對位。）的工作方式，也可根據(jù)控制字的要求對C口按位進行置位或復(fù)口按位進行置位或復(fù)位。位。8255A接口電路設(shè)計 當當A1A0A1A00000時，選中端口時，選中端口A A；當當A1A0A1A00101時，選中端口時，選中端口B B；當當A1A0A1A01010時，選中端口時，選中端口C C；當當A1A0A1A01111時，選中控制端口。時，選中控制端口。若地址值分別為若地址值分別為04A0H04A0H，04A2H04A2H，04A4H04A4H，04A6H04A6H，

10、對，對8255A8255A尋址電尋址電路的設(shè)計如圖所示。路的設(shè)計如圖所示。 82558255A A控制字控制字 1、工作方式控制字 82558255A A控制字控制字 2、8255A置位復(fù)位控制字 【例9-1】 按下述要求對8255A進行初始化。要求A口設(shè)定為輸出數(shù)據(jù)，工作方式為方式0；B口設(shè)定為輸入數(shù)據(jù)，工作方式為方式1；C口設(shè)定為高四位輸入，低四位輸出。（假設(shè)端口地址為0100H0106H）。MOVDX，0106H；控制口地址送DXMOVAL，8EH；寫工作方式控制字OUTDX，AL；控制字送到控制口【例9-2】 要求通過8255A芯片C口的PC2位產(chǎn)生一個方脈沖信號（設(shè)8255A的端口地

11、址為0230H0236H)。MOVDX，0236H；控制口地址送DXPLS： MOVAL，05H；對PC2置位的控制字OUTDX，ALCALLDELAY；調(diào)用延時程序MOVAL，04H；對PC2復(fù)位的控制字OUTDX，ALCALLDELAY；調(diào)用延時程序JMPPLS；重復(fù)以上操作82558255A A工作方式工作方式 三種基本的工作方式： 方式0基本的輸入輸出方式 方式1選通輸入輸出方式 方式2雙向傳送方式。 1、方式方式0 0 方式0不使用聯(lián)絡(luò)信號，也不使用中斷，A口和B口可定義為輸入或輸出口，C口分成兩個部分（高四位和低四位），C口的兩個部分也可分別定義為輸入或輸出。在方式0，所有口輸出均

12、有鎖存，輸入只有緩沖，但無鎖存，C口還具有按位將其各位清0或置1的功能。2、方式1 A口借用C口的一些信號線用作控制和狀態(tài)線，形成A組，B口借用C口的一些信號線用作控制和狀態(tài)線，組成B組。在方式1下，A口和B口的輸入輸出均帶有鎖存。 8255A工作方式工作方式方式1的輸入 A口工作于方式1且用作輸入口時，C口的PC4線用作選通輸入信號線STBA，PC5用作輸入緩沖器滿輸出信號線IBFA，PC3用作中斷請求輸出信號線INTRA。B口工作于方式1且用作輸入口時，C口的PC2線用作選通輸入信號線STBB，PC1用作輸入緩沖器滿輸出信號線IBFB，PC0用作中斷請求輸出信號線INTRB。 825582

13、55A A工作方式工作方式 82558255A A工作方式工作方式方式1的輸出 82558255A A工作方式工作方式方式2 82558255A A應(yīng)用應(yīng)用 8255內(nèi)部有內(nèi)部有4個端口：個端口：3個數(shù)據(jù)端口個數(shù)據(jù)端口(端口端口A、端口、端口B、端口、端口C)， 1個控制端口個控制端口對對8255編程主要包括：編程主要包括：1. 寫控制字，對寫控制字，對8255初始化。初始化。2. 讀讀/寫數(shù)據(jù)端口寫數(shù)據(jù)端口控制程序片段如下：控制程序片段如下： L1:MOV DX，02F7H；控制口地址送；控制口地址送DXMOV AL，10010000B；寫工作方式控制字；寫工作方式控制字OUTDX，ALMO

14、V DX，02F4H；A端口地址送端口地址送DXIN AL，DX；讀端口；讀端口A MOV DX，02F5H OUT DX，AL；輸出數(shù)據(jù)到端口；輸出數(shù)據(jù)到端口BJMPL18255A應(yīng)用舉例 【例例9-39-3】 設(shè)設(shè)8255A 8255A 端口端口A A工作在方式工作在方式0 0下，通過下，通過A A口輸出數(shù)據(jù)控制口輸出數(shù)據(jù)控制8 8個指示燈個指示燈輪流點亮。電路連接如圖輪流點亮。電路連接如圖9-79-7所示（設(shè)所示（設(shè)8255A8255A的地址為的地址為0200H0200H0206H0206H）。）。 控制程序片段如下：控制程序片段如下： MOV DX，0206H；控制口地址送；控制口地址送DXMOV AL，80H；寫工作方式控制字；寫工作方式控制字OUT DX，ALMOV DX，0200H；A端口地址送端口地址送DXMOV AL，0FEH；低電平燈亮；低電平燈亮 L1： OUT DX，AL；輸出數(shù)據(jù)；輸出數(shù)據(jù)CALL DELAY；延時；延時ROL AL，1；輪流點亮；輪流點亮JMP L1習(xí)題9.1 I/O接口的基本功能是什么？9.2 I/O接口有幾種基本類型？9.3 8255A有幾個端口？9.4 8255A有多少個可編程的I/O引腳？9.5 8255A有哪三種工作方式？各有什么特點？9.6 當8255A工作在方式1時，端口C被分為兩個部分，分別作為端口A