第6章YA及专题 微机系统的并行IO接口

1、第第8 8章章微机系统的并行微机系统的并行I/OI/O接口技术接口技术本章要点本章要点8255A内部结构及外部引脚 8255A和CPU及外设的信号连接8255A三种工作方式和设置方法82558255A A控制字与应用控制字与应用8.1 并行并行I/OI/O接口概述接口概述分类：（1）按数据传送方向分为：输入接口、输出接口；并行接口就是在通信过程中能够同时传送数据所有位的接口芯片。并行接口通常以字节或字为单位传送，速度快，效率高；适合近距离传送。（2）按传输数据形式分为：单向传送接口、双向传送接口；（3）按接口电路结构分为：简单接口、可编程接口；（4）按传送信息类型分为：数字接口和模拟接口。 8

2、.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A Intel 8255A是通用可编程并行I/O接口电路芯片，可为多种并行I/O设备提供接口； 是Intel公司为8085、80X86系列微处理器配套的接口芯片，也可以和其他微处理器系统相配； 一片8255A有3个独立输入输出端口（A口、B口、C口）及一个控制寄存器； 既可作输入接口，也可作为输出接口； 80X86系统中常采用8255A作为键盘、扬声器、打印机等外设接口电路芯片。 内内部部数数据据总总线线 PB7PB0 B 组组 B 口口 (8 位位 ) PC3PC0 B 组组 C 口口 (4 位位 ) PC7PC4 PA7PA0 A 组组 A

3、 口口 (8 位位 ) A 组组 C 口口 (4 位位 ) A 组组控控 制制 B 组组控控 制制 D7D0 数数 据据 总总 线线 缓缓 冲冲 器器 读读 /写写控控 制制逻逻 辑辑 RD W R A1 A0 RESET CS 一、一、8255A内部内部结构及外部引脚结构及外部引脚8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 40根引脚，双列直插式芯片。这些引脚可分成：（1）与CPU系统连接引脚；（2）与外设连接引脚。8255A内部结构框图一、一、8255A内部结构及外部引脚内部结构及外部引脚8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 从功能上来分，从功能上来分，825

4、5A由以下几部由以下几部分组成：分组成： 数据端口数据端口A、B、C 都是都是8位并行数据口，可作为输入或位并行数据口，可作为输入或输出。输出。v 端口端口A（PA0PA7 ）：）：数据端口；输数据端口；输入入/输出线；输出锁存器输出线；输出锁存器/缓冲器，输缓冲器，输入锁存器；入锁存器；v端口端口B（PB0PB7 ）：）：数据端口；数据端口；输入输入/输出线；输出锁存器输出线；输出锁存器/缓冲器，缓冲器，输入缓冲器；输入缓冲器；v端口端口C(PC0PC7) ：数据端口或控制端口；分成：数据端口或控制端口；分成4位的两组，与位的两组，与A口和口和B口组合，以输出控制信号口组合，以输出控制信号/

5、输入状态信号。输入状态信号。一、8255A内部结构及外部引脚8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A A组组端口端口A端口端口C的高的高4位位端口端口B端口端口C的低的低4位位B组组 A组和B组控制v分别控制端口分别控制端口A和端口和端口C高高4位；端口位；端口B和端口和端口C低低4位；位；v接受读接受读/写控制逻辑来的命令；写控制逻辑来的命令；v接受接受CPU输出命令字，决定工作方式；输出命令字，决定工作方式；v对端口对端口C某一位实现按位复位或置位。某一位实现按位复位或置位。数据总线缓冲器三态双向8位缓冲器，作8255A与系统DB的接口。输出指令输出指令数据总线数据总线输入指

6、令输入指令数据总线数据总线v8255AvCPU控制字、数据8255A；(CPU写入)状态信息、数据CPU；(CPU读)8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 读/写控制逻辑接受接受CPU来的输入信号，然后向来的输入信号，然后向A组和组和B组控制电路发送组控制电路发送命令。有：片选信号；读信号；写信号命令。有：片选信号；读信号；写信号；复位信号。复位信号。与CPU（系统）连接的引脚vD0D7vCSvRDvWRvA0，A1 vRESET复位信号,接系统总线的RESET与外设连接的引脚vPA0PA7vPB0PB7vPC0PC7分别对应分别对应A、B、C三个三个8位输入位输入/输出端口

7、输出端口8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 二、8255A与系统连接示意图D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器8255A口口B口口C口口D0D7外外 设设A15A2系系统统总总线线三、8255A控制字与初始化编程8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 两个控制字：方式控制字、端口C按位置位/复位控制字。工作方式控制字 设定各端口工作方式及数据传送方向；放在程序开始。v有三种工作方式： （1）方式0：基本输入/输出方式； （2）方式1：选通输入/输出方式； （3）方式2：选通双向传送方式。v端口端口A：可工作在方式：可工作在方式0，

8、1，2；v端口端口B：可工作在可工作在方式方式0，1；v端口端口C：可工作在可工作在方式方式0；（独立使用）；（独立使用）v端口端口C分两部分：高分两部分：高4位随位随A口设置，低口设置，低4位随位随B口设置。口设置。v CPU用输出指令写控制字到用输出指令写控制字到8255A控制寄存器来选择。控制寄存器来选择。8.2 并行并行I/O接口芯片接口芯片8255A 8255A工作方式控制字格式工作方式控制字格式1A组控制组控制B组控制组控制18.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 端口C按位置位/复位控制字 使端口C的一位置位（1）或复位（0），而输出一个开关量去控制外围设备；可放

9、在初始化程序后的任何地方。8255A C口按口按位置位位置位/复位复位控制字控制字000：PC0 001：PC1010：PC2 011：PC3100：PC4 101：PC5110：PC6 111：PC7v有三种工作方式。 四、8255A三种工作方式8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A （1）方式0：基本输入/输出方式 相当于三个独立的8位简单接口； 各端口可分别为输入或输出； 输出有锁存能力，输入无锁存能力； 端口C可以分为两个独立的4位端口； 利用端口C的高、低4位可作为A口、B口的控制信息和状态信息。8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 方式方式0的应用

10、的应用v 无条件输入输出方式；无条件输入输出方式；操作流程图开关、发光二极管显示接口显示、发声程序？8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 查询式程序？开始读入C口状态数据式式输入输输入输出出A、B口为口为8位数据的位数据的输入或输出口，输入或输出口，开始v8255A工作方式1主要是与异步工作或中断方式的外设实现选通输入输出。（2）方式方式1 选通输入输出选通输入输出8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A v在这种方式下，A口和B口作为独立数据输入口或输出口，但数据输入输出要在选通信号控制下完成。v选通信号用C口的某些位提供。方式1下A口B口均为选通输入 8.2

11、 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 8255A方式1选通输入结构图PB7PB08.2 8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A8255A（2）8255A输入数据缓冲器满，使输入数据缓冲器满，使IBF=1，CPU还没有还没有读走数据；外设据此暂缓送下一个数；读走数据；外设据此暂缓送下一个数；（3）若）若INTE=1(中断允许中断允许)，则，则STB的上升沿使的上升沿使INTR=1，向向CPU发中断请求；发中断请求；（4）CPU响应中断。响应中断。 CPU通过输入指令读取数据；读通过输入指令读取数据；读取数据后取数据后IBF 、INTR变无效；变无效； 输入过程：（1）

12、外设发选通信号）外设发选通信号STB，有效期间将数据锁存在，有效期间将数据锁存在8255A数据缓冲器；数据缓冲器；8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A vA口、B口方式1选通输入方式控制字：1 0 1 1 1 1 x D7 D6 D5 D4 D3D2 D1 D0PC7，PC6：1：输入输入 0：输出：输出vC口方式口方式1选通输入选通输入状态字状态字：PC7 PC6 IBFA STBA INTRA STBB IBFB INTRB两位两位I/OvSTBA/B：选通输入，外设提供，将输入数据送锁存器；：选通输入，外设提供，将输入数据送锁存器；vIBFA/B：输入缓冲器满信号，给外

13、设的回答信号。：输入缓冲器满信号，给外设的回答信号。IBF=1，输入锁存器满，输入锁存器满，CPU没读取，外设暂停送新数据；没读取，外设暂停送新数据；CPU读读后后IBF =0；v INTRA/B：中断请求信号。：中断请求信号。8255A向向CPU发出读数据请求；发出读数据请求；v INTEA/B：中：中断允许信号，断允许信号，为为1：中断允许，：中断允许，为为0：中断禁止。：中断禁止。 方式1下A口B口均为选通输出 8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A 8255A方式1选通输出结构图8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A输出过程（1）CPU接收中断请求，输出

14、指令将输出数据送A(B)口锁存，并使INTR=0；（2）OBF=0，通知外设在连接端口上已有有效数据，外设可以读了；（3）外设读数据，发响应信号ACK=0，且使OBF=1；（4）外设取走数据后，ACK=1 ，OBF=1，若INTE=1，则又使INTR=1，通知CPU输出下一个数据；vA口、口、B口方式口方式1选通输出选通输出方式控制字方式控制字：1 0 1 0 1 0 x D7 D6 D5 D4 D3D2 D1 D0PC5，PC4：1：输入输入 0：输出：输出vC口方式口方式1选通输出选通输出状态字状态字：OBFA ACKA PC5 PC4 INTRA ACKB OBFB INTRB两位两位I

15、/OvINTRA/B：中断请：中断请求信号，高电平。外求信号，高电平。外设向设向CPU提出中断请提出中断请求，以输出数据。求，以输出数据。8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A（3）方式方式2 选通双向输入输出选通双向输入输出8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A vC口的PC3PC7(5位)作为A口的控制和状态线，B口可工作在方式0或方式1；v输入输出均锁存；v用于程序查询方式或中断方式。v只有端口A可工作在选通双向输入/输出工作方式下。既能发送，也能接收；8255A方式方式2结构图结构图 8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A方式方式2选通输

16、入过程选通输入过程（1）外设向）外设向8255A送数据，同时给送数据，同时给8255A发发STB信号，使数据信号，使数据锁存在锁存在A口，且口，且IBF有效；有效；（2）STB信号结束，使信号结束，使INTR有效，向有效，向CPU发中断请求；发中断请求；（3）CPU响应中断，执行输入指令读走响应中断，执行输入指令读走A口数据；口数据；（4）IOR信号使信号使INTR、IBF无效，开始下个数据读入过程；无效，开始下个数据读入过程；方式2选通输出过程（1）CPU执行输出指令向执行输出指令向A口写数据；口写数据；（2） IOW信号使信号使INTR变低电平，同时变低电平，同时OBF有效；有效；（3）外

17、设接到）外设接到OBF信号后发信号后发ACK信号，读走信号，读走A口数据；口数据；（4）ACK信号使信号使OBF无效、无效、INTR变高，发中断请求准备输变高，发中断请求准备输出下个数据。出下个数据。D2 D1 D0 OBFa INTE1 IBFa INTE2 INTRa INTEb INTEb I/O OBFb IBFb I/O INTRb INTRb I/O D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A 组 B 组 A口方式口方式2双向双向方式控制字方式控制字：1 1 x x x I/O I/O I/O D7 D6 D5 D4 D3 D2D1D0B口口方式方式B口口输入输出输入输出P

18、C2PC0输入输出输入输出A口双向口双向A口方式口方式2下下C口口状态字状态字：PC2PC0PC1PC3PC4PC5PC6PC78.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255AB口方式口方式1输出输出B口方式口方式1输入输入B口方式口方式0v8255A工作于方式0时，端口C可用于数据传送；8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255Av当8255A工作于方式1或方式2时，端口C的部分引脚或全部引脚便用做应答联络线使用，这时端口C的内容是反映端口A或B及相应外部设备的状态，称为方式1或方式2的状态字；vCPU如需了解各端口工作状态，可通过读C口内容。读出的状态字与设置的控制字信号线

19、相对应。读出的状态字与设置的控制字信号线相对应。 小结8.2 并行并行I/OI/O接口芯片接口芯片8255A方式方式2应用接口电路应用接口电路 示意图示意图系统总线 IRQ0 IRQ1 IRQ2 IRQ7 主机 INTR 8259A INT 主机8255 PC3（INTR） 方式方式2的的应用应用主程序： 中断服务程序： 否 是 是 是输入中断? 禁止输入/输出中断 关系统中断 断 读入8255A状态字 断 是输出中断? 从A 口输出一个数据 否 允许输入/输出中断 开系统中断 发EOI 命令 中断返回 读入数据送接收数据缓冲器 8.3 Intel 8255A应用举例应用举例(1)确定工作过程

20、；(2)选择各接口芯片工作方式、确定方式控制字；(3)编写相应控制程序。 主程序： 中断服务程序： 发送数据初始化 发送字节首址 SI 接收数据初始化 接收缓冲器首址DI 开中断 8255A初始化 8259A初始化 开始 等待接收中断 8255A编程编程例8.1 用8255A并行接口芯片实现键盘接口，其电路原理如图所示。图中按键排列成4行4列，8255A的C口设置为方式0，并将PC7PC4与各行线相连，PC3PC0与各列线相连。 8.3 Intel 8255A应用举例应用举例8255A应用举例矩阵键盘接口反转法按键识别过程： 8.3 Intel 8255A应用举例（1）将PC7PC4设定为输出

21、，PC3PC0设定为输入。从行线输出全0，即PC7PC4输出全0，然后从PC3PC0读入列线内容，若读入数据中有一位为0，则表明与该位对应的列线上有一个键按下，存储此内容作为“列值列值”，转第(2)步，否则循环执行本步骤；（2）将PC7PC4设定为输入，PC3PC0设定为输出。把第(1)步读入内容输出到列线上，即从PC3PC0输出，从PC7PC4读入行线内容，若有键按下，其中必有一位为0，为0位所对应行线就是被按下键所在行，存储此内容作为“行值行值”。将行值和列值组合在一起，用查表方法即可得到按键的键号。例如，若第0行第2列键被按下，则第(1)步从列线读入列值为1011B；第(2)步从行线读入

22、行值为1110B，二者组合，得到该键行列值组合为11101011B。8.3 Intel 8255A应用举例关于抖动问题。一般每个键在按下和松开时，都会经历短时间抖动后才到达稳定接通或断开，抖动持续时间因键的质量有所不同，通常为520ms。要正确确定按键和键释放需去抖动，一般有两种方法：一是软件延时，即发现有键按下或释放时，软件延时一段时间再检测；二是硬件消抖法，即用基本RS触发器、单稳电路、RC滤波器等来消除抖动。START：MOV AL，10000001B ；方式0，C高4位输出，低4位输入OUT 43H，ALMOV AL，0OUT 42H，AL；C高4位（行线）为0WAIT：IN AL，4

23、2H；读C低4位（列线）状态AND AL，0FH；保留低4位CMP AL，0FH；检查有键按下否（是否有0位）JE WAIT；相等，即全1，无键按下，循环继续检测MOV AH，AL；否则，保存列值MOV AL，10001000B；设方式0，C高4位输入，低4位输出OUT 43H，AL；即C高低4位反转输入输出方向MOV AL，AHOUT 42H，AL；把列值反向输出到列线（C低4位）上IN AL，42H；读入行线（C高4位）状态AND AL，0F0H；保留高4位OR AL，AH；组合行值和列值用软件去抖动如何改？设8255A端口地址为40H43H。采用反转法按键识别程序。82558255应用专题应用专题专题内容：制作一个时间显示系统（24小时制，60进制）。主程序是检测开关状态（K0 K1 K2 K3），记录并显示（在CRT上）开关状态（即功能号），数码