第8章常用可編程接口芯片

微機原理及應(yīng)用北京科技大學(xué)理工類(非計算機專業(yè))相關(guān)專業(yè)適用計算機與通信工程學(xué)院第8章常用可編程接口芯片微機系統(tǒng)中多采用接口芯片作為接口電路；實現(xiàn)微機與外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送主要介紹

并行通信接口8255A

串行通信的基本概念定時/計數(shù)器8253/8254其他內(nèi)容不做課程要求數(shù)據(jù)通信問題通過接口傳送的數(shù)據(jù)一般都由若干二進制位組成(如“字符”，包括8位二進制代碼)有兩種傳送方式接口

電路

芯片CPUI/O

外設(shè)并行通信：把一個字符的n個數(shù)位，用n條線同時傳輸特點：傳輸速度快、效率高但所需電纜數(shù)量多；適用于傳輸速率要求高，且傳輸距離短的場合串行通信：把一個字符的n個數(shù)位，用1條線逐位傳輸

特別提示：“并行”指的是接口與I/O設(shè)備一側(cè)的數(shù)據(jù)線是并行的

“串行”指的是接口與I/O設(shè)備一側(cè)的數(shù)據(jù)線是串行的接口與總線一側(cè)的連接總是并行的8255A的基本性能可編程通用并行輸入/輸出接口電路通用性強，使用靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無條件、查詢、中斷等I/O傳送方式具有40個引腳具有三個相互獨立的輸入/輸出數(shù)據(jù)端口A端口、B端口、C端口三個端口可單獨使用,也可組合使用；可傳送數(shù)據(jù)信號,也可傳送狀態(tài)信號和控制信號三個端口各有多種工作方式，可編程選擇8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A有ABC三個8位數(shù)據(jù)端口；三個端口各有8條數(shù)據(jù)引線通常，A口和B口作為獨立的輸入端口或輸出端口，與外設(shè)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；C口被分成兩個4位端口:

●分別作為數(shù)據(jù)的輸入/輸出端口

●或者作為A口和B口的控制口或狀態(tài)口▲8255A可將三個端口分成AB兩組進行管理和控制▲其中：

A組控制電路控制A口和C口的高4位PC7-PC4B組控制電路控制B口和C口的低4位PC3-PC0讀/寫控制邏輯電路中的引腳信號來自系統(tǒng)的地址信號A0、A1和CS以及控制信號RD、WR、RESET，并把這些信號進行邏輯組合，形成相應(yīng)的控制操作命令，發(fā)送到A組、B組的控制電路，以控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息的正常傳輸片選信號，有效時8255A被選中，才能啟動CPU和8255A之間的通信讀選通信號，有效時，8255A通過數(shù)據(jù)線把數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息傳給CPU寫選通信號，有效時，CPU可以把數(shù)據(jù)或控制字寫到8255A8255A復(fù)位信號，有效時，清除所有8255A內(nèi)部寄存器，并把三個數(shù)據(jù)端口都設(shè)為輸入方式端口片內(nèi)地址信號；用于尋址8255A的三個數(shù)據(jù)端口和一個控制字寄存器（也稱為控制口）8255A的信號組合與基本操作8255A的外部引腳8255A是40根引腳，雙列直插式引腳可分成：（1）與外設(shè)連接的引腳

PA0~PA7：A口數(shù)據(jù)線

PB0~PB7：B口數(shù)據(jù)線

PC0~PC7：C口數(shù)據(jù)線（2）與CPU連接的引腳

D7~D0

、A0、A1

、CS、RD、WR、RESET如8255數(shù)據(jù)線與8086相連,必須與低8位數(shù)據(jù)線相連，CPU需使用偶地址訪問

此時,則需要將8255的A0和A1分別與CPU的A1和A2相連,即使用連續(xù)的四個偶數(shù)地址尋址8255四個端口8255A與CPU地址線的連接問題8255A的編程與控制字8255A可通過控制字編程；控制字分為兩類：均寫入控制口（A0=1、A1=1）一類是各數(shù)據(jù)端口的工作方式選擇控制字特征位D7=1;放在程序的開始部分一類是C口的位控(置位/復(fù)位)控制字

特征位D7=0;放在初始化程序以后的任何地方工作方式及其端口約定8255A有三種基本的工作方式，即：方式0

基本的輸入/輸出方式----A口、B口和C口方式1

選通的輸入/輸出方式----A口和B口方式2

雙向傳輸方式--------------只能是A口在方式1或2時，C口通常配合A口或B口工作，為A口、B口的數(shù)據(jù)傳輸提供對外設(shè)的控制信號和外設(shè)的狀態(tài)信號；而剩余的位仍可以在方式0下工作工作方式選擇控制字▲方式選擇控制字用于設(shè)置各數(shù)據(jù)端口的工作方式C口低4位I/O0=輸出1=輸入B口I/O0=輸出1=輸入B口方式選擇0=方式01=方式1C口高4位I/O0=輸出1=輸入A口I/O0=輸出1=輸入=方式標志位D0D1D2D3D4D5D6D7=1A口方式選擇00=方式001=方式11×=方式2工作方式選擇控制字的使用例▲例，一個8088系統(tǒng)通過一個8255A接口芯片和外設(shè)交換信息。地址線A1和A0直接與8255A的A1和A0連接，該芯片經(jīng)片選后的A端口地址(可稱為芯片的端口基地址)為234H，即四個端口地址分別為：

A口——234H B口——235H C口——236H 控制字寄存器——237H▲如果設(shè)定8255A的端口處于如下工作方式：

A口 方式0，輸入

B口 方式1，輸出

PC7-PC4

輸出，PC3-PC0

輸入工作方式控制字應(yīng)為：10010001B=95H10101001D0D1D2D3D4D5D6D7方式選擇標志位A口工作在方式0A口用于輸入PC7~PC4用于輸出B口工作在方式1B口用于輸出PC3~PC0用于輸入工作方式選擇控制字的使用例▲8255A的初始化過程就是使用輸出指令，將初始化控制字寫入控制字寄存器的過程具體到本例，采用如下幾條典型指令實現(xiàn)：

MOV AL,95H MOV DX,237H

OUT DX,AL8255A初始化問題C口位置位/復(fù)位控制字▲C口作為數(shù)據(jù)口時，可以用輸入、輸出指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送▲但更多的情況下，C口通常用作A口和B口輸入輸出的控制信息位或狀態(tài)信息位▲此時，需要對“位”進行置1或置0操作，以表示不同的狀態(tài)信息或控制信號▲任何一位的置位或復(fù)位，并不影響其它位的狀態(tài)

▲位控控制字同方式選擇控制字一樣，也將被送往控制字寄存器，區(qū)別在于標志位D7的不同C口位控控制字的格式C口位控控制字的例例；如要使C口的PC5置位，那么控制字應(yīng)為多少？

00001011B=0BH▲

假設(shè)8255A的控制端口地址為0F3H，要對PC5進行置位，需要進行如下操作：

MOVAL,0BH；00001011B=0BH OUT 0F3H,AL▲

同樣，若要對PC2進行復(fù)位，需要進行如下操作： MOV AL,04H;00000100B=04H OUT 0F3H,AL▲

復(fù)位PC2時，并不影響前面已經(jīng)置位的PC5和其他各位 C口位控控制字的例8255A的工作方式△8255A共有三種工作方式;每種工作方式都有其自身的功能和工作特點△重點介紹方式0和方式1△

可通過編程，確定8255A的工作方式▲方式0-----基本輸入輸出方式▲特點：參加數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠蠥和B兩個8位端口和C的兩個4位端口；均可獨立地由方式選擇控制字規(guī)定為輸入口或輸出口▲均不需要固定的聯(lián)絡(luò)信號，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只需要通過選定的端口，直接地寫入或讀取即可工作方式0方式0的典型舉例A口接8個發(fā)光二極管，PC7連接一個開關(guān)開關(guān)接通高電平時，8管全亮(點亮?xí)r為1)開關(guān)接通低電平時，8管循環(huán)點亮假設(shè)端口地址為60H—63H問題分析二極管和開關(guān)屬簡單外設(shè)，永遠就緒，無需關(guān)心其狀態(tài)如何A口可選擇工作方式0，設(shè)置為輸出口C口的上半部為輸入口（用于輸入開關(guān)的高或低電平數(shù)據(jù)）B口和C口的下半部不用(方式字位均可取0)方式字為：10001000=88H方式0的典型應(yīng)用舉例程序代碼INAL,62H方式0的典型示例設(shè)8255A端口地址端口A218H端口B219H端口C21AH控制端口21BHMOVDX,21BHMOVAL,10000010BOUTDX,ALMOVDX,219HINAL,DXMOVDX,21AHOUTDX,AL端口B接8個開關(guān)端口C接8位LED8255A方式0(例8-8)示例某8088微機采用8255A芯片檢測8個開關(guān)的狀態(tài)，并根據(jù)開關(guān)狀態(tài)控制8個發(fā)光二極管IO8255BASEEQU200HIO8255AEQUIO8255BASEIO8255CEQUIO8255BASE+2IO8255KEQUIO8255BASE+3CODESEGMENTASSUMECS:CODESTARTMOVDX,IO8255K

MOVAL,8BHOUTDX,ALL1:MOVDX,IO8255C;PC輸入

INAL,DXMOVDX,IO8255A;PA輸出

OUTDX,AL

MOVAH,01HINT16HJZL1MOVAH,4CHINT21HCODEENDSENDSTARTA口的地址稱為芯片的基地址方式0典型示例要求：開關(guān)閉合(=0)時，

燈亮(=0)×8×8A口為輸入，方式0

B口為輸出，方式0C口不用

方式控制字為：10010000基本操作：從A口讀入開關(guān)閉合數(shù)據(jù)，通過B口輸出到燈點亮；由于反向驅(qū)動器，無需再取反A口地址為：0388H

B口地址為：0389H控制口地址為：038BH程序段：MOVAL，10010000B

MOVDX，038BH

OUTDX，AL

MOVDX，0388H

INAL，DX

MOVDX，0389H

OUTDX，AL方式0的應(yīng)用特點方式0的典型特點是：不提供也不需要提供專門的狀態(tài)信息和控制信息的端口數(shù)據(jù)線，各端口均可獨立使用方式0的典型應(yīng)用是：無條件傳送方式下的數(shù)據(jù)傳送；直接執(zhí)行IN指令或OUT指令也適用于查詢傳送方式下的數(shù)據(jù)傳送首先查詢外設(shè)是否“就緒”可選擇C口的某些位，作為外設(shè)的狀態(tài)信息位和對外設(shè)的選通控制位(但不確定專用位，可任意選擇)當(dāng)檢測“就緒”后，再執(zhí)行IN指令或OUT指令首先從C口讀取狀態(tài)信息字，測試PC7或PC6“就緒”后，用PC1或PC0選通外設(shè)從A口輸出；從B口輸入10××××××10001010工作方式字為：狀態(tài)信息字端口A端口BPC1PC7PC6PC08255A輸出設(shè)備輸入設(shè)備方式0用于查詢方式傳送的圖示方式0用于查詢方式傳送的例圖為一個并行打印機的接口電路示意；要求采用查詢方式，通過8255A接口把數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的ASCII碼字符打印出來按照打印機接口標準定義，其最基本的信號線包括：

8根數(shù)據(jù)線

1根控制線STB

1根狀態(tài)線ACK/BUSY

1根公共地線PA口作為數(shù)據(jù)口，輸出8位打印數(shù)據(jù)，工作方式設(shè)置為方式0；PC6作為控制信號，產(chǎn)生負脈沖作為打印機的數(shù)據(jù)選通信號STB；PC1作為狀態(tài)信號，用來接收打印機的“忙”信號按照題意，傳送數(shù)據(jù)的過程如下：(1)CPU首先查詢ACK/BUSY信號，如果ACK/BUSY=0，表示不“忙”，啟動數(shù)據(jù)傳送(2)待打印的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?255A后，發(fā)送STB=0信號，打印機開始讀取數(shù)據(jù)到自己的數(shù)據(jù)鎖存器中(3)打印機接收到數(shù)據(jù)后并打印中，回送“忙”信號(ACK/BUSY=1)(4)打印機處理完數(shù)據(jù)后，發(fā)送ACK/BUSY=0信號，再次表示不“忙”，同時完成一個字符的打印操作A-PORTEQU8030H;定義端口地址B-PORTEQU8032HC-PORTEQU8034HCTRL-PORTEQU8036HMOVDX,CTRL-PORT;8255A控制端口MOVAL,10000001B;方式控制字OUTDX,AL

MOVAL,00001101B;PC6置高(STB=1)OUTDX,ALMOVSI,OFFSETBUF;數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址MOVCX,NUMBER;待打印的字符個數(shù)工作方式1▲

方式1也稱為選通輸入/輸出方式

▲A口和B口可以工作在方式1

▲A口和B口都可以分別作為數(shù)據(jù)端口傳送數(shù)據(jù)

▲A口和B口都可以作為輸入口或輸出口

▲方式1工作的端口可以是兩個，也可以只設(shè)一個；其余的輸入輸出端口，還可以工作在其它方式下工作方式1

方式1的典型特點是：

固定了接口與外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號線；A、B兩端口分別被固定了C口的3位聯(lián)絡(luò)線

AB兩端口接口組態(tài)是固定的，用戶不能更改方式1的典型應(yīng)用是：中斷方式的數(shù)據(jù)傳送，也適用于查詢方式下的數(shù)據(jù)傳送工作在方式1時輸入A端口的信號剩余的PC6和PC7可做它用；輸出或輸入；由D3位的0/1確定STB是外設(shè)數(shù)據(jù)輸入選通信號，低電平有效；由外設(shè)送給8255A；STB與PC4相連；有效時，外設(shè)“通知”端口并開始送入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)緩沖器IBF是端口數(shù)據(jù)輸入緩沖器“滿”的狀態(tài)信號，高電平有效。A口的IBF信號由PC5輸出。有效時，表示端口“就緒”INTRA是8255A送往CPU的中斷請求信號，高電平有效。當(dāng)端口數(shù)據(jù)就緒后，如果中斷允許，8255A將把INTRA送出請求CPU的中斷服務(wù)；A口的中斷請求從PC3送出IBFAINTEA是對中斷請求屏蔽或允許的內(nèi)部控制信號；只能通過對PC4的置位/復(fù)位實現(xiàn)控制★PC4置1，A口處于中斷允許狀態(tài)，又當(dāng)IBF=1時，INTR便有效，向CPU申請中斷★

PC4復(fù)位為0，則A口被置于中斷屏蔽狀態(tài)外設(shè)數(shù)據(jù)進入端口方式1的輸入工作過程及時序①STB=0，外設(shè)數(shù)據(jù)開始進入A端口；待“滿”后，輸出IBF=1,數(shù)據(jù)就緒；STB=1撤消②通過PC4置位，使INTE=1,產(chǎn)生INTR信號,送CPU請求中斷③CPU如響應(yīng),則RD為低電平,并將INTR復(fù)位④取走數(shù)據(jù)后,RD=1,同時將IBF復(fù)位,表示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已空,可進行下一次的數(shù)據(jù)傳送①④③②初始時，STB=1(未開始傳)，IBF=0(已空)，RD=1(未選通讀)，INTR=0(無請求)初始工作在方式1時輸入B端口的信號注意與A口的異同

基本信號交換和工作原理相似

C口各聯(lián)絡(luò)位不同

B口的STB信號與PC2相連

B口的IBF信號由PC1輸出

B口的中斷請求由PC0送出

對PC2的置位/復(fù)位指令，實現(xiàn)對中斷屏蔽或允許的控制工作在方式1時輸出端口的信號▲OBF輸出緩沖器“滿”信號，低電平有效。CPU數(shù)據(jù)到達端口后有效，通知外設(shè)可通過A或B口取走數(shù)據(jù)▲對于A口，OBF信號通過PC7送出；對于B口，OBF信號通過PC1送出▲ACK為外設(shè)對OBF的應(yīng)答信號，低電平有效；表明數(shù)據(jù)已經(jīng)取到外設(shè)，緩沖區(qū)已空▲

A口通過PC6接收；B口通過PC2接收信號▲INTR為中斷請求信號，高電平有效。當(dāng)外設(shè)取走數(shù)據(jù)后，端口已“空”，發(fā)出中斷請求信號，請求CPU繼續(xù)下一次送來數(shù)據(jù)▲

A口通過PC3發(fā)中斷請求信號，B口通過PC0發(fā)中斷請求信號▲INTEA和INTEB的意義與方式1的輸入情況時相似，決定是否屏蔽中斷請求

▲分別(只能)通過PC6和PC2的置位/復(fù)位實現(xiàn)WRWR方式1的輸出工作過程及時序WRINTROBFACK數(shù)據(jù)到端口數(shù)據(jù)輸出到外設(shè)方式1下的控制字設(shè)置例要求：將A口設(shè)置為方式1輸入；PC7和PC6作為輸出；B口設(shè)置為方式1輸出；A口不允許中斷，B口允許MOVDX，0263H；控制字寄存器端口號為0263HMOVAL，0B4H

；方式控制字OUTDX，ALMOVAL，08H

；設(shè)置A口不允許中斷OUTDX，ALMOVAL，05H

；設(shè)置B口允許中斷OUTDX，AL方式1下數(shù)據(jù)的中斷傳送方式方式1的最典型應(yīng)用是用于中斷傳送方式通過A口的PC4、PC6和B口的PC2的置位/復(fù)位控制字使相應(yīng)的INTE=1，即允許內(nèi)部中斷通常由PC3和PC0送出的INTR信號接到8259A的某個IRi引腳8255APC38259AIRi一個實驗問題的例實驗問題。設(shè)置8255A的端口A工作在方式0并作為輸出口；端口B工作于方式1并作為輸入口，則端口C的PC2作為選通信號輸入端STB，PC0作為中斷請求信號輸出端INTR；STB=0，可使外設(shè)數(shù)據(jù)進入端口B；數(shù)據(jù)就緒后，IBF=1，發(fā)送INTR中斷請求；CPU響應(yīng)并執(zhí)行中斷服務(wù)程序：讀取端口B數(shù)據(jù)，并送端口A輸出顯示假設(shè)8255A的端口地址為60H----63H；8259A的端口地址為20----21HSTACK SEGMENT STACK DW 64DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENTASSUMECS：CODE，SS：STACKSTART：CLIMOV AL，086HOUT 63H，ALMOV AL，05H；PC2置位，允許中斷

OUT 63H，ALPUSH DSMOV AX，0000HMOV DS，AXMOV AX，OFFSETIRQ7MOV SI，47H*4；中斷向量指針

MOV [SI]，AXMOV AX，SEGIRQ7MOV [SI]2，AXPOP DSIRQ7：IN AL，61HOUT 60H，ALMOVAL，20H；發(fā)送OCW2OUT20H，ALIRETA1： STIHLTJMP A1

MOVAL，13H；單片，邊沿

OUT20H，ALMOVAL，40H；中斷類型碼基數(shù)

OUT21H，ALMIVAL，01H;8086,非自動結(jié)束,普通嵌套

OUT21H，ALMOV AL，7FH；開放IR7

寫OCW1OUT 21H，AL實驗操作過程

(將STB引腳接一個開關(guān))

●

初始時，STB=1；IBF=0

●

使STB=0,開關(guān)閉合的狀態(tài)數(shù)據(jù)將進入端口(使IBF=1)

再使STB=1，恢復(fù)初始狀態(tài)

●

IBF=1后，8255A將向8259A發(fā)送中斷請求INTR

●8259A判優(yōu)后，將送CPU；CPU響應(yīng)后讀取并輸

出數(shù)據(jù)；之后IBF=0，恢復(fù)初始狀態(tài)

●

CPU無操作時，處于暫停狀態(tài)(HLT)方式1下數(shù)據(jù)的查詢傳送方式方式1，也可以用于查詢傳送方式8255A提供一個供CPU查詢的方式1狀態(tài)字CPU通過C口讀取該狀態(tài)字，檢測判斷相應(yīng)的狀態(tài)標志位確認就緒后，啟動數(shù)據(jù)傳送輸入時，首先查詢IBF，1為就緒(端口數(shù)據(jù)區(qū)滿)輸出時，首先查詢OBF，1為端口數(shù)據(jù)區(qū)“空”，空閑PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0I/OI/OIBFAINTEAINTRAINTEBIBFBINTRBOBFAINTEAI/OI/OINTRAINTEBOBFBINTRB例8-5、例8-68255A的基地址為200HPA端口用于方式1的輸入，采用查詢方式讀取PA端口數(shù)據(jù)

PB端口用于方式1的輸出，采用查詢方式從PB端口輸出數(shù)據(jù)MOVDX,202HL1:INAL,DX;讀取PC端口內(nèi)容

TESTAL,00100000B;判斷PC5是否為1JZL1MOVDX,200H

INAL,DXMOVDX,202HL1:INAL,DX;讀取PC端口內(nèi)容

TESTAL,00000010B;判斷PC1是否為1JZL1MOVAL,BUFMOVDX,201H

OUTDX,AL工作方式2簡介▲方式2也稱雙向傳輸方式，該方式只適用于A口▲雙向方式下，外設(shè)可以利用A口的8位數(shù)據(jù)線和CPU進行雙向傳送，既能發(fā)送數(shù)據(jù)，又能接收數(shù)據(jù)▲與方式1相似，端口C也自動地為方式2提供相應(yīng)的控制信號；即C口的5個數(shù)據(jù)位將自動配合A口作與外設(shè)之間的控制信號和狀態(tài)信號▲方式2相當(dāng)于方式1下A口輸入和輸出的組合方式2的控制信號及狀態(tài)控制字11xPC6PC7PC3PA7~PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2用PC6設(shè)置INTE1（輸出）用PC4設(shè)置INTE2（輸入）輸入和輸出中斷通過或門輸出INTRA信號方式2與其它方式的組合說明◆當(dāng)A口工作在方式2時，B口可以工作在方式0或方式1，可以作為輸入端口也可以作為輸出端口◆

C口由于其PC7-PC3為方式2服務(wù)，作為A口的聯(lián)絡(luò)控制信號，余下的只有PC2~PC0可另作它用◆如B口工作于方式0下，PC2~PC0也工作于方式0，作為輸入位或輸出位◆如B口工作在方式1下，PC2~PC0恰好作為B口的聯(lián)絡(luò)信號，具體的規(guī)定與方式1相似例8-7

MOVDX,203HMOVAL,11000110BOUTDX,AL8255A芯片的基地址為200H，PA端口用于方式2，PB端口用于方式1輸入工作方式初始化綜合示例設(shè)8255A的4個端口地址為60H~63H，試編寫下列各種情況的初始化程序(1)A、B口均設(shè)置成方式0，A口、B口為輸入，C口為輸出

MOV AL，10010010BOUT63H，AL(2)將A口、B口設(shè)置為方式1，均為輸入；PC6、PC7為輸出；允許A口中斷，禁止B口中斷

MOVAL，10110110BOUT63H，ALMOVAL，00001001BOUT63H，ALMOVAL，00000100BOUT63H，AL(3)將A口設(shè)置成方式2；B口為方式0，輸出；PC0~PC2為輸入；允許A口中斷

MOVAL，11000001BOUTAL，63HMOVAL，00001001BOUT63H，ALMOVAL，00001101BOUT63H，AL綜合練習(xí)題8255A與打印機的連接如圖示假設(shè)當(dāng)A15-A2的取值為00100100110001時，選中該8255A綜合練習(xí)題問題：A口的工作方式為：C口的工作方式為：輸入輸出傳送的控制方式為：8255A中控制口的地址為：簡述數(shù)據(jù)輸出的工作過程畫出數(shù)據(jù)輸出操作過程的程序流程框圖并寫出基本代碼段綜合練習(xí)題MOVDX,24C5HLOOPINAL,DXTESTAL,01JNZLOOPMOVAL,0FHMOVDX,24C7HOUTDX,ALMOVDX,24C4H