APPT教学课件

1、9.1 8255A的工作原理 9.1.1 8255A的内部结构和引脚信号 8255A具有三个可编程的数据端口(A口、B口和C口)，能在三种方式下工作。单一+5V电源供电。其内部结构框图如图9.1(a)所示，引脚图如图9.1(b)所示。 一、数据总线缓冲器 双向、三态的8位数据缓冲器，是8255A和系统总线相连接的通道。D7 D0：双向三态8位数据线，与系统的数据总线相连接。第1页/共46页图9.1 8255内部结构和引脚图(a) 8255A内部结构；(b) 8255A外引脚图数 据总 线缓 冲 器读 写控 制逻 辑B组控 制端 口B(8)端 口 C下 半 部(4)端 口 C上 半 部(4)端

2、口A(8)A组控 制DBRDWRA0A1RESETCSCPU接 口内 部 逻 辑外 部 接 口PA7 PA0PC7 PC4PC3 PC0PB7 PB08255A12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA0A1PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VCCPB7PB6PB5PB4PB3(a)(b)8位内 部数 据 总 线第2页/共46页 二、 读写控制逻辑 用于管

3、理所有内部或外部数据、控制字和状态字的传送。它接收来自CPU地址总线的A1、A0和控制总线的有关信号，然后向8255A的A、B两个组发送命令。 8255A的控制信号与执行的操作之间的对应关系如表9-1所示。第3页/共46页表9-1 8255A的控制信号与执行的操作之间的对应关系CSRDWRA1A0执行的操作000000000010101011101x1010100011x0 00 00 10 11 01 01 11 11 1x xx x读A端口(A端口数据数据总线)写A端口(A端口数据总线数据)读B端口(B端口数据数据总线)写B端口(B端口数据总线数据)读C端口(C端口数据数据总线)写C端口(

4、C端口数据总线数据)当D71时，对8255A写入控制字当D70时，对C端口置位/复位非法的信号组合数据线D7D0进入高阻状态未选择第4页/共46页CS：片选信号，低电平有效。RD、WR：读、写信号，低电平有效。RESET：复位信号。当它为高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）都被清除。三个数据端口则被置为输入方式。A1、A0：口地址线。用来选择8255A内部的三个数据端口和控制端口。与CPU地址总线对应相连。第5页/共46页 三、数据端口A口、B口、C口 8255A有三个数据端口，即A口、B口、C口，每一个端口都是8位口，各端口都可由程序设定为输入口或输出口，此外，C口还可作控制口，用于输

5、出控制信号和输入状态信号。 A口：有一个8位的数据输入锁存器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器。因此A口适用在双向的数据传输场合。不管是输入还是输出，都可以锁存。第6页/共46页 B口：有一个8位的数据输入缓冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器组成。因此用B口作输出口时，数据可以锁存；作输入时，不能锁存。 C口：有一个8位的数据输入缓冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器。在方式字的控制下，C口可以分成两个4位的端口，每个端口有一个4位的输出锁存器，这两个4位口分别与A口和B口配合，以输出控制信号和从外部输入状态信号。第7页/共46页 PA7PA0：A口外设数据线。 PB7PB0：B口外设数

6、据线。 PC7PC0：C口外设数据线。 四、 A组和B组控制逻辑 A组控制逻辑控制A口和C口的高4位(PC4PC7)，B组控制逻辑控制B口和C口的低4位(PC0PC3)。这两组控制逻辑接受读/写控制逻辑来的命令以及从内部数据总线接受控制字，向相应的口发出命令以控制其动作。第8页/共46页 9.1.2 8255A的控制字 在使用8255A之前，要由CPU先对它进行初始化，写入控制字。 8255A有两类控制字。一个是方式选择控制字，另一个是C口按位置1/置0控制字。这两个控制字都写入控制口，根据D7位的状态决定是哪一个控制字。 1. 方式选择控制字 方式选择控制字用来决定8255A三个数据端口各自

7、的工作方式，它的格式如图9.2所示。第9页/共46页图9.2 8255A的方式选择控制字D7D6D5D4D3D2D1D0PC3PC01：输入0：输出00：方式 001：方式 11x：方式 2A端口1：输入0：输出PC7PC41：输入0：输出B组方式0：方式01：方式1B端口1：输入0：输出B组控制A组控制方式选择控制字识别位，为1选中第10页/共46页 2. C口按位置位/复位控制字 端口C的数位常用作控制或应答信号，由CPU用输出指令向8255A的控制口（注意不是对C口）写入C口按位置位/复位控制字，可使C口的任意一个引脚的输出单独置“1”或置“0”，或者为应答式数据传送发出中断请求信号。控

8、制字的格式如图9.3所示。 经常利用端口C的这个特点，在它的某一位上产生一个TTL电平的控制信号。第11页/共46页图9.3 8255A的C口按位置位/复位控制字D7D6D5D4D3D2D1D0C端口置位识别位，为0有效任意值C口位选择000 : PC0001 : PC1010 : PC2011 : PC3100 : PC4101 : PC5110 : PC6111 : PC7选中位置1/置0选择0 : 置01 : 置1第12页/共46页例如，要将C口的PC3置0，PC7置1，可用下列程序段实现。MOVAL，06H；PC3置0控制字送ALMOVDX，PortAdd；控制端口地址PortAdd送

9、DXOUTDX，AL；对PC3完成置0操作MOVAL，0FH；PC7置1控制字送ACOUTDX，AL；完成对PC7置1操作第13页/共46页9.1.3 8255A的工作方式和C口状态字 8255A有三种工作方式，即方式0基本输入输出方式，方式1选通输入输出方式和方式2双向选通方式，通过向8255A的控制字寄存器写入方式选择控制字，就可以规定各端口的工作方式。当8255A工作于方式l和方式2时，C口可提供A口或B口的联络信号，用输入指令可以读取C口的状态。第14页/共46页 一、方式0：基本输入/输出方式 在这种方式下，A口、B口和C口(C口分为2个4位使用)都可提供简单的输入和输出操作，对每个

10、端口不需要固定的应答式联络信号。工作在方式0时，在程序中可直接使用输入指令(IN)和输出(OUT)指令对各端口进行读写。方式0的基本定义是2个8位的端口和2个4位的端口。任何一个端口都可以作为输入或输出。 方式0一般用于无条件传送的场合，不需要应答式联络信号，外设总是处于准备好的状态。第15页/共46页 二、方式1：选通输入/输出方式 此时数据传送须联络信号进行协调。只有A口和B口可工作于方式1，此时C口的某些位线被规定为A口或B口的联络信号线，余下的线只具有基本I/O功能，即只能工作于方式0，作数据位使用。C口这些用作状态或控制的联络信号线不能由用户编程改变。各线的意义和A口、B口工作于输入

11、还是输出有关。此外，A、B口的输入、输出数据都能锁存。工作时可以用中断方式，也可以用查询方式与CPU联系。第16页/共46页 1、选通输入方式 当A、B口为方式1输入时，它们的端口状态、联络信号和控制字如图9.4所示。C口的PC3PC5用作A口的联络线； C口的PC0PC2用作B口的联络线。C口还剩余的2位PC7、PC6，仍可工作于方式0，用作输入或输出，由方式选择控制字的D3位来定义。第17页/共46页图9.4 方式1输入下端口的状态和联络信号(a) A端口；(b) B端口1011 I/O1011 I/O 11111D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5

12、D4D3D2D1D0A组工作于方式1输入的控制字A组和B组工作于方式1输入的控制字B组工作于方式1输入的控制字方式1B端口为输入PC7、PC61输入0输出PC7、PC61输入0输出A端口为输入方式1STBAIBFAINTRAI/OPC4PC5PC3INTEA&PC7PC6PA7PA02RD8PC2PC1PC0INTEB&PB7PB0RD8INTRBIBFBSTBB(a)(b)第18页/共46页 STB(Strobe)：低电平有效的选通信号，由外设提供。当该信号有效时，从外部设备来的8位数据送入到8255A的输入缓冲器中。 IBF(Input Buffer Full)：输入缓冲器满信号，高电平有

13、效。IBF有效时，告诉外设送来的数据已占用该端口的输入缓冲器，即缓冲器已满， 8255A不能再接收别的数据。此信号也可供第19页/共46页CPU查询使用。它实际上是对STB信号的回答信号，当STB信号有效时，IBF就被置成高电平。待CPU执行IN指令，RD信号有效，将输入数据读入CPU，并利用RD信号的后沿将IBF清“0”，表示输入缓冲器已空，外设可继续输入后续数据。 INTE(Interrupt Enable)：中断允许信号，高允许。这是一个控制8255A能否向CPU发中断请求的信号，它没有外部引出脚，是在A组和B组控制电路中分别设置的一个内部中断触发器。只有用软件才能使这两个触发器置“1”

14、或清“0”。通过向8255A写入C口按位置1/置0控制字来设置。第20页/共46页 INTR(Interrupt Request)：中断请求信号，向CPU输出，高电平有效。当外部设备要向CPU传送数据或请求服务时， 8255A就利用INTR端的高电平向CPU提出中断请求。当STB、IBF和INTE均为高电平时，表明数据缓冲器内已写入了数据，置INTR为高电平。CPU响应中断，在RD控制下，从8255A中读取数据。 RD信号的下降沿使INTR复位，它的上升沿又使IBF复位，使外设知道可以进行下一字节输入了。第21页/共46页 对于这种选通的输入方式，如果采用查询式输入时，CPU先查询8255A的

15、输入缓冲器是否满了，也就是IBF是否为高? 如果输入缓冲器满信号IBF为高，则CPU就可以从8255A读入数据。如果采用中断方式传送数据时，应该先用C口置位/复位控制字使相应的端口允许中断，也就是要使PC4或PC2置1。 方式1输入的工作时序如图9.5所示。第22页/共46页图9.5 8255A方式l输入时序STBIBFINTRRD来自外设的输入数据数据有效数据有效1234tSTtSIBtSITtRITtPHtPStRIB第23页/共46页 2、选通输出方式 当A、B口为方式1输出时，它们的端口状态、联络信号和控制字如图9.6所示。 C口的PC3、PC6、PC7用作A口的联络线，PC2、PC1

16、、PC0用作B口的联络线。剩下的PC4、PC5可工作于方式0，用作数据线。第24页/共46页图9.6 方式1输出下端口的状态和联络信号(a) A端口；(b) B端口1010 I/O1010 I/O 10110D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0A组工作于方式1输出的控制字A组和B组工作于方式1输出的控制字B组工作于方式1输出的控制字方式1B端口为输出PC5、PC41输入0输出PC5、PC41输入0输出A端口为输出方式1ACKAOBFAINTRAI/OPC6PC7PC3INTEA&PC5PC4PA7PA02WR8PC2PC1PC0INT

17、EB&PB7PB0WR8INTRBOBFBACKB(a)(b)第25页/共46页 OBF(Output Buffer Fu11)：输出缓冲器满信号，向外部输出，低电平有效。当其有效时，表示CPU已将数据输出到指定端口，通知外设可以把数据取走。实际上它是8255A送给外设的选通信号。当CPU执行OUT指令输出数据时，WR生效。由WR的上升沿将OBF置为有效，由ACK信号使其恢复为高电平。 ACK(Acknowledge)：外设的应答信号，由外部输入，低电平有效。 ACK有效，表示 8255A中的数据已经被外设接受。它实际上是对OBF信号的回答。第26页/共46页 INTE：中断允许信号，高电平有

18、效。 INTR：中断请求信号，高电平有效。当外设接收了CPU送给8255A的数据后， 8255A就用INTR向CPU发出中断请求。当ACK、 OBF和INTE均为高电平时，置INTR为高。CPU响应中断，在中断服务程序中利用OUT指令继续输出后续数据。由WR 的上升沿复位INTR为低电平。 图9.7是方式1输出情况下的工作时序图。 3、选通输入/输出组合 A口和B口也可以分别定义为输入或输出。第27页/共46页图9.7 8255A方式1输出时序WROBFINTRACK送往外设的输出数据数据有效tAOBtWOBtWITtAKtAITtWB2134第28页/共46页 三、方式2：双向选通输入/输出

19、方式 只有A口可以工作在方式2，通过PA7PA0与外设进行双向通信，既能输入也能输出。工作时可以用中断方式，也可以用查询方式与CPU联系。此时用C口的5位口线进行联络。工作时输入和输出数据均能锁存。 C口剩下的3条口线可以作为B口方式1的联络线，也可以和B口一起成为方式0的I/O线。 A口工作于方式2时的端口状态和控制信号如图9.8所示。此时，C口的PC7PC3作为联络信号。 联络信号分别有： STB、 IBF、 OBF、ACK和INTR。它们的基本含义与方式1时均相同。第29页/共46页图9.8 方式2时A口的状态和控制信号PC3&PC2PC0PA7PA0PC7PC6PC4PC5INTE2I

20、NTE11&WRRDINTRA8OBFAACKASTBAIBFAI/O11D7D6D5D4D3D2D1D0A组工作于方式1输入的控制字PC2PC01输入0输出B端口方式A端口方式1输入0输出B组方式0方式01方式13第30页/共46页 需要注意的是：有输入或输出操作引起的中断请求信号都是通过同一个引脚输出的，因此CPU响应中断后，必须通过查询OBF和IBF的状态，才能确定是输入过程还是输出过程引起的中断。另外，输入和输出时分别由不同的INTE来控制能否向CPU发出中断请求信号。 方式2的工作时序如图9.9所示。输入过程和输出过程的顺序是任意的，次数也是任意的。 第31页/共46页图9.9 82

21、55A方式2时序tWOD123456789tAODtSTtSIBtPStPHtADtHDWROBFAINTRAACKASTBAIBFARD外设数据线输入数据有效输出数据有效第32页/共46页 由于方式2是双向传输的工作方式，如果一个外设既可以作为输入，又可以作为输出时，采用8255A的方式2与它相连就十分方便。第33页/共46页 3、C口状态字 当8255A工作于方式1或方式2时，端口C就根据不同的情况产生或接收“联络”信号，通过读C口的状态，可以检测A口、B口的状态。当8255A与CPU采用查询方式工作时，要求CPU读取C端口的内容。可以由执行端口C的正常读操作来完成这一功能。对读出的状态字

22、，各位规定的含义如图9.10所示。 这些状态字，实际上就是在方式1或方式2下，C口各位规定的作用。当A、B口工作方式不同时，读出的状态字是这些状态字的组合。第34页/共46页(2)方式2状态字(1)方式1状态字图9.10 状态字的定义第35页/共46页 9.2 8255A的应用举例一、基本输入输出应用举例 图9.11所示是基本输入输出应用的示意图。 第36页/共46页图9.11 基本输入输出举例第37页/共46页 MOV DX，0F6H ；控制字寄存器 MOV AL，10010000B ；控制字 OUT DX，AL ；写入控制字TEST_IT： MOV DX，0F0H ；指向A口 IN AL，

23、DX ；从A口读入开关状态 MOV DX，0F2H ；指向B口 OUT DX，AL ；B口控制LED,指示开关状态 JMP TEST_IT ；循环检测 第38页/共46页二、打印机接口举例 8255A与打印机的连接如图9.12所示。利用8255A工作在方式0实现打印机接口。试编写初始化程序。若要将存于AL中的字符送打印机打印，请编写打印程序。 分析工作过程为：当主机要往打印机输出字符时，先查询打印机忙信号，如果打印机正在处理一个字符或正在打印一行字符，则忙信号为1，反之，则忙信号为0.因此，当查询到忙信号为0时，则可通过8255A往打印机输出一个字符。此时，要将选通信号STB置成低电平，然后再使STB为高电平，这样，相当于在STB端输出一个负脉冲（初态时，STB为高电平），此负脉冲作为选通脉冲将字符选通到打印机输入缓冲器。 第39页/共46页D0D7PA7PA0STROBEBUSYPC6PC28255A系统总线打印机1图9.12 8255A与打印机的连接图第40页/共46页 现A口作为传送字符的通道，工作于方式0，输出方式；B口未用；C口工作于方式0，PC2作为BUSY信号输入端，故PC3PC0为输入方式，PC6作为STB信号输出端，故PC7PC4为输出方式。 设8255A的口地址为：0D0H