第9章可編程外圍接口芯片8255A及應用

微型計算機原理及其應用

——第9章：可編程外圍接口芯片8255A及應用1可編程外圍接口芯片8255A及應用串行通信和并行通信可編程并行接口芯片8255A2可編程外圍接口芯片8255A及應用——串行通信和并行通信在計算機領域中有兩種數(shù)據(jù)通信方式：串行傳送和并行傳送。并行傳送：數(shù)據(jù)在多條并行1位寬的傳輸線上同時由源傳送到目的。以1字節(jié)的數(shù)據(jù)為例，在并行傳送中，1字節(jié)的數(shù)據(jù)通過8條并行傳輸線同時由源傳送到目的。串行傳送：數(shù)據(jù)在單條1位寬的傳輸線上，一位一位地按順序分時傳送。以1字節(jié)為例，在串行傳送中，1字節(jié)的數(shù)據(jù)要通過一條傳輸線分8次由低位到高位按順序一位一位地傳送。源目的0

11

0

1

0

1

0源目的3可編程外圍接口芯片8255A及應用——串行通信和并行通信4可編程外圍接口芯片8255A及應用——串行通信和并行通信串行通信和并行通信比較距離：并行——近距離傳送（通常小于30米）

串行——遠距離傳送（幾米~數(shù)千公里）速度：二者的傳送速率與距離成反比，但在短距離內(nèi)并行快得多。設備費用：隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展、邏輯器件價格趨低，而通信線路費用趨高，因此對遠距離通信而言，串行通信的費用顯然會低得多。另一方面串行通信還可利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡來實現(xiàn)遠程通信，降低了通信費用。5可編程外圍接口芯片8255A及應用串行通信和并行通信可編程并行接口芯片8255A6可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A概述Intel8255A是一種通用的可編程序并行I/O接口芯片，又稱“可編程外設接口芯片”，是為Intel8080/8085系列微處理據(jù)設計的，也可用于其它系列的微機系統(tǒng)。可由程序來改變其功能，通用性強、使用靈活。通過8255A，CPU可直接同外設相連接，是應用最廣的并行I/O接口芯片。含3個獨立的8位并行輸入/輸出端口，各端口均具有數(shù)據(jù)的控制和鎖存能力?？赏ㄟ^編程設置各端口的工作方式和數(shù)據(jù)傳送方向(入/出/雙向)。7可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

A組控制數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯B組控制A組A口（8位）A組C口高位（4位）B組C口低位（4位）B組B口（8位）D0~D7RDRDA1A0RESETRDPA0~PA7PC4~PC7PC0~PC3PB0~PB78可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線緩沖器：三態(tài)8位雙向緩沖器，與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接的緩沖部件；傳送數(shù)據(jù)、控制字、狀態(tài)字的通道。3個8位數(shù)據(jù)端口(PA、PB、PC)：通常PA口與PB口用作輸入輸出的數(shù)據(jù)端口，PC口用作數(shù)據(jù)傳輸或提供聯(lián)絡線的端口。在方式字的控制下，PC口可以分成兩個4位的端口，其中PC7～PC4同端口A配合使用，PC3～PC0同端口B配合使用。

A組、B組控制電路：這兩組控制電路根據(jù)CPU發(fā)出的方式選擇控制字來控制8255A的工作方式，每個控制組都接收來自讀寫控制邏輯的“命令”，接收來自內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的“控制字”，并向與其相連的端口發(fā)出適當?shù)目刂菩盘?。A組控制電路控制PA口和PC口高4位，B組控制電路控制PB口和PC口低4位。讀/寫控制邏輯：用來管理數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)字的傳送，接收系統(tǒng)總線發(fā)來的有關信號，并向A、B兩組控制部件發(fā)送命令。9可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的引腳功能DIP封裝，共40個引腳。1.連接系統(tǒng)總線的主要引腳D0～D7：數(shù)據(jù)線，雙向，連CPU數(shù)據(jù)總線；RESET：復位輸入，接系統(tǒng)總線的RESET；CS*：片選控制輸入，接譯碼器；RD*：讀命令輸入，接CPU的RD*或IOR*；WR*：寫命令輸入，接CPU的WR*或IOW*；A0，A1：片內(nèi)端口地址輸入，可選4個片內(nèi)

端口。接AB的任2位。10可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的引腳功能A1、A0端口選擇情況，見右表

由CS*、A1、A0、RD*、WR*引腳的不

同組合，實現(xiàn)各種不同的功能。見下表：A1A0端口00011011ABC控制口CSA1A0RDWR功

能0

000

1對端口A讀0

0101對端口B讀01001對端口C讀01非法，不能對控制口讀輸入0對端口A寫0對端口B寫0對端口C寫0對控制口寫輸出1

×

×

×

×

×

×

×

1

1數(shù)據(jù)緩沖器為三態(tài)斷開011111100000101001111可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的引腳功能2.連接外設端的引腳PA0~PA7：A口外設數(shù)據(jù)線，接外設；PB0~PB7：B口外設數(shù)據(jù)線，接外設；PC0~PC7：C口外設數(shù)據(jù)線或聯(lián)絡線，接外設。12可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A與系統(tǒng)的連接示意圖

D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器8255A口B口C口D0~D7外設1A15～A2系統(tǒng)總線外設2外設3138255A的初始化——方式選擇控制字D7D6D5D4D3D2D1D0C口低位選擇，1入0出B口I/O選擇，1入0出B口方式選擇，0=方式01=方式1B組C口高位選擇，1入0出A口I/O選擇，1入0出A口方式選擇00=方式001=方式11X=方式2D7=1，方式控制字標志A組可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A148255A的初始化——C口置位/復位控制字D7D6D5D4D3D2D1D0置位/復位選擇1=置位，0=復位D7=0為置位/復位控制字標志D3D2D1位選擇000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7無效可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A15可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的工作方式方式0——基本輸入/輸出方式（A、B、C口）方式1——選通工作方式（A、B口）方式2——雙向選通傳送方式（僅A口）某端口工作于哪一種方式，可通過軟件編程來指定。即向8255寫入方式控制字來決定其工作方式。16可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)特點：

8255A相當于三個獨立的8位數(shù)據(jù)口。

各端口既可設置為輸入口，也可設置為輸出口，但不能同時實現(xiàn)輸入及輸出。

C端口即可以是一個8位的簡單接口，也可以分為兩個獨立的4位端口。

設置為輸出口時有鎖存能力，設置為輸入口時無鎖存能力。適用于：

無條件輸入輸出方式。

查詢輸入輸出方式：把A、B口作為8位數(shù)據(jù)的輸入或輸出口，C口的高/低4位分別定義為A、B口的控制位和狀態(tài)位。17可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)INAL,PORT①外設將數(shù)據(jù)送到8255輸入緩沖器中；②CPU給出有效的8255地址；③CPU發(fā)讀命令，將8255A輸入緩沖器中數(shù)據(jù)讀入CPU的AL寄存器中。輸入緩沖器譯碼器數(shù)據(jù)DBAB外設8n18可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)方式0輸入時序：

有效19可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)OUTPORT,AL①CPU給出有效的8255地址；②CPU發(fā)寫命令，將CPU的AL寄存器中數(shù)據(jù)寫入8255A輸出鎖存器中。輸出鎖存器譯碼器數(shù)據(jù)DBAB外設8n20可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本輸入/輸出方式)方式0輸出時序：

有效21可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A8255A的工作方式——方式1(選通工作方式)利用一組選通控制信號控制A端口和B端口的數(shù)據(jù)輸入輸出。特點：

A、B口作輸入或輸出口，C口分為兩部分，其部分位（6位）固定用作A口、B口的選通控制信號。C口的剩余位仍可作數(shù)據(jù)位使用。A口、B口在作為輸入和輸出時的選通信號不同。方式1的應用：主要用于中斷控制方式下的輸入輸出。說明：C口除部分位用作選通信號外，其余位(2位)可工作在方式0下，作為輸入或輸出線，用程序指定其數(shù)據(jù)傳送方向。228255A的工作方式——方式1(選通工作方式)A、B口都設為方式1輸入C口的聯(lián)絡信號：STB#——選通信號，由外設輸入。=0時，

將外設數(shù)據(jù)送入8255的輸入鎖存器。A組

對應PC4；B組對應PC2。IBF——輸入鎖存器滿信號，由8255A輸出。

=1時通知外設輸入的數(shù)據(jù)已寫入緩沖器，此

時不能送下一個數(shù)據(jù)。此信號由STB#的前沿

產(chǎn)生。CPU用IN指令取走數(shù)據(jù)后（RD#的后

沿），此信號被清除。A組對應PC5；B組對

應PC1。PA7~PA0PC4PC5PC3INTEAIBFAINTRAD7~D0輸入設備(到CPU)PB7~PB0PC2PC1PC0INTEBD7~D0IBFBINTRB輸入設備(到CPU)可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A238255A的工作方式——方式1(選通工作方式)A、B口都設為方式1輸入C口的聯(lián)絡信號：INTE——中斷允許，由PC4控制是否允許發(fā)出INTR請求。

INTE=1和IBF為高電平時，允許發(fā)出INTR請

求。無引出。INTR——中斷請求，由8255A輸出。中斷允許

時，由STB#的后沿產(chǎn)生，向CPU請求中斷，讓

CPU讀走輸入鎖存器中的數(shù)據(jù)。INTR信號由

RD#的前沿清除。A組對應PC3；B組對應PC0。PA7~PA0PC4PC5PC3INTEAIBFAINTRAD7~D0輸入設備(到CPU)PB7~PB0PC2PC1PC0INTEBD7~D0IBFBINTRB輸入設備(到CPU)可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255A248255A的工作方式——方式1(選通工作方式)方式1輸入時序：

可編程外圍接口芯片8255A及應用——8255ASTBIBFINTR來自外設的輸入數(shù)據(jù)RD方式1的輸入時序①②③④⑤25第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式1(選通工作方式)A、B口都設為方式1輸出C口的聯(lián)絡信號：OBF#——輸出緩沖器滿信號，8255A輸出。

=0時通知外設取走數(shù)據(jù)。A組對應PC7；B

組對應PC1ACK#——響應信號，外設輸入。＝0時表示

外設已從數(shù)據(jù)端口取走數(shù)據(jù)。此信號使OBF#

變高。A組對應PC6；B組對應PC2。PA7~PA0PC7PC6PC3INTEAINTRAD7~D0輸出設備(到CPU)PB7~PB0PC1PC2PC0INTEBD7~D0INTRB輸出設備(到CPU)26第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式1(選通工作方式)A、B口都設為方式1輸出C口的聯(lián)絡信號：INTR——ACK#上升沿產(chǎn)生，8255輸出。=1

時請求CPU輸出下一個數(shù)據(jù)(通常接到8259)。

A組對應PC3；B組對應PC0。INTE——中斷允許位，INTE=1和OBF#為高

電平時，允許產(chǎn)生INTR信號。無引出。PA7~PA0PC7PC6PC3INTEAINTRAD7~D0輸出設備(到CPU)PB7~PB0PC1PC2PC0INTEBD7~D0INTRB輸出設備(到CPU)27第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式1(選通工作方式)方式1輸出時序：

WROBFINTRACK輸出方式1的輸出時序①②③④⑤⑥28第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式2(雙向選通傳送方式)特點：雙向方式——既是輸入口，又是輸出口。利用C口的5條線提供傳輸聯(lián)絡信號。類似于A口方式1下輸入和輸出的組合。工作時輸入、輸出都能鎖存。只有A口可工作在方式2下。當A組工作在方式2時，B組可工作在方式0或方式1下。應用：可用于中斷控制輸入輸出方式。也可用查詢方式與CPU聯(lián)系。當A口工作于方式2時，B口可工作于方式1（此時C口的剩余位剛好用作B口選通控制線）；B口也可工作于方式0（此時C口的剩余位只能用作方式0下的輸入輸出線）。29第9章：并行通信和并行接口8255A——8255APC3INTRAPA78PC7PC6OBFAACKAPC4PC5PC2~PC03STBAIBFAINTE2&~PA0&INTE11OOWRRD各信號意義:INTRA－中斷請求信號,‘1’有效.OBFA－輸出緩沖器滿,‘0’有效.ACKA－外設響應信號,‘0’有效.IBFA－輸入緩沖器滿信號,‘1’有效.STBA－選通輸入信號,‘0’有效.方式2(雙向選通傳送方式)30第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式2(雙向選通傳送方式)方式2的時序：PB7~PB0PA7~PA0-STBIBF-RD外設送來數(shù)據(jù)D7~D0送往外設數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫入端口-WR-OBFINTR-ACK當INTE=1時

31

8255A工作在方式0時，C口各位作輸入輸出用。當工作在方式1和方式2時，C口產(chǎn)生與外設的聯(lián)絡信號。此時。讀入C口各位的內(nèi)容可檢查或測試外設的狀態(tài)。C口的狀態(tài)字如下：（1）方式1I/OI/OIBFA輸入INTEAINTRAINTEBIBFBINTRBD7D6D5D4D3D2D1D0I/OI/O輸出INTEAINTRAINTEBOBFBINTRBD7D6D5D4D3D2D1D0OBFA（2）方式2*INTE1INTRAINTE2IBFAD7D6D5D4D3D2D1D0OBFA**第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A

C口狀態(tài)字32第二節(jié)8255A的應用舉例133第二節(jié)8255A的應用舉例134第二節(jié)8255A的應用舉例235

打印機接口。為某應用系統(tǒng)配置一個并行打印機接口，并且通過接口CPU采用查詢方式打印。已知欲打印數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)段中有效地址位2000H的單元中。8255的口地址位80H、81H、82H、83H。分析：由于打印接口直接面向的對象是打印機接口標準，而不是打印機本身，因此打印機接口要按照接口標準的要求進行設計，主要是8位并行數(shù)據(jù)線DATA0～DATA7，2條握手聯(lián)絡線STB#、ACK#和1條忙線BUSY。有關打印機接口工作時序見下圖。DATA0~DATA7STBBUSYACK第二節(jié)8255A的應用舉例336

從圖可見，當CPU通過接口要求打印機打印數(shù)據(jù)時，先要查看BUSY信號，BUSY＝0時，才能向打印機輸出數(shù)據(jù)，在把數(shù)據(jù)送上DATA線后，先發(fā)STB#=0信號通知打印機，打印機接到STB#=0后，發(fā)出BUSY＝1，接收效據(jù)，當數(shù)據(jù)接收好并存入內(nèi)部打印緩沖器后，送出ACK#=0信號，表示打印機已準備好接收新數(shù)據(jù)，并復位BUSY=0。DATA0~DATA7STBBUSYACK第二節(jié)8255A的應用舉例337

圖中用8255A的PA口作為輸出打印數(shù)據(jù)

口，工作于方式0，PC口高4位工作于輸

出方式，PC6產(chǎn)生STB#信號；PC口低4位

工作于輸入方式，PC2接收打印機的BUSY

信號。程序流程如右示。

CPU

PA0~7PC6PC2地

地BUSYSTBDATA0~71112~98255A打印機插座結(jié)束8255A初始化BUSY=0?送數(shù)送STB#開始YN第二節(jié)8255A的應用舉例338 MOVAL，81H ；工作方式字10000××1B

OUT83H，AL MOVAL，0DH；置/復位字0×××1101BPC0位置高，使STB#=1

OUT83H，ALTESBY: INAL，82H；查BUSY=0？（PC2=0） TESTAL，04H;00000100B JNZTESBY；忙，則等待；不忙，則向A口送數(shù) MOVAL，[2000H]；從內(nèi)存取數(shù) OUT80H，AL；送數(shù)據(jù)到A口 MOVAL，0CH；00001100B置STB#信號為低（PC6=0） OUT83H，AL NOP ；負脈沖寬度（延時） NOP INCAL；置STB#為高（PC6=1） OUT83H，AL第二節(jié)8255A的應用舉例339第二節(jié)8255A的應用舉例48255A作為開關K0~K3及七段LED顯示器接口。要求開關設置的二進制信息，由PC0~PC3輸入，經(jīng)程序轉(zhuǎn)換為對應的七段LED顯示器的字形代碼后，由PA口輸出顯示。8255APA7PA0~驅(qū)動器+5V＋5VK0K1K2K3PC3PC2PC1PC0D7~D0RDWRA1A2ABCG2AG2BG1Y0Y1Y2OOOD7~D0RDWRA0A1CSA0A3A4A78086系統(tǒng)總線LS138接口電路M/IO&A5A640各端口地址為：E8H~EEH8255A各端口地址確定:由圖可知： A7A6A5A4A3A2A1A011101

08255A方式選擇控制字:LED顯示器的字形代碼表存放在TABLE單元開始的內(nèi)存中.TABLEDB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB80H,98H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHCSABCG2AG2BG1Y0Y1Y2A0A3A4A7LS138M/IO&A5A6按題意設置端口A方式0輸出,下C口輸入.10000××181H41實現(xiàn)操作的具體程序如下:MOV DX,0E8H ；指向端口A OUT DX,AL ；輸出字形碼顯示 HLTMOV DX，0EEH；設置8255A工作方式 MOV AL，81H OUT DX，ALMOV DX，0ECH；指向端口C，讀開關狀態(tài) IN AL，DX AND AL，0FH LEA BX，TABLE；顯示代碼表首地址送BX XLAT ；查表，取出相應的字形碼送AL42LED顯示器的結(jié)構(gòu)abdcefgdpLED顯示器的外形abcdefgep共陽極LED顯示器的結(jié)構(gòu)abcdefgep共陰極LED顯示器的結(jié)構(gòu)43LED顯示器的工作原理軟件譯碼法PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA78255DB7--DB0abcdefgep方案1共陽極LED顯示器與同相驅(qū)動器接口44abdcefgdpabdcefgdpD7D6D5D4D3D2D1D0

dpgfedcba

0(C0H)11000000abdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdp9(90H)100100001(F9H)111110012(A4H)101001003(B0H)101100004(99H)100110015(92H)100100106(82H)100000107(F8H)1111