第9章可编程外围接口芯片8255A及应用

微型计算机原理及其应用

——第9章：可编程外围接口芯片8255A及应用1可编程外围接口芯片8255A及应用串行通信和并行通信可编程并行接口芯片8255A2可编程外围接口芯片8255A及应用——串行通信和并行通信在计算机领域中有两种数据通信方式：串行传送和并行传送。并行传送：数据在多条并行1位宽的传输线上同时由源传送到目的。以1字节的数据为例，在并行传送中，1字节的数据通过8条并行传输线同时由源传送到目的。串行传送：数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送。以1字节为例，在串行传送中，1字节的数据要通过一条传输线分8次由低位到高位按顺序一位一位地传送。源目的0

11

0

1

0

1

0源目的3可编程外围接口芯片8255A及应用——串行通信和并行通信4可编程外围接口芯片8255A及应用——串行通信和并行通信串行通信和并行通信比较距离：并行——近距离传送（通常小于30米）

串行——远距离传送（几米~数千公里）速度：二者的传送速率与距离成反比，但在短距离内并行快得多。设备费用：随着大规模和超大规模集成电路的发展、逻辑器件价格趋低，而通信线路费用趋高，因此对远距离通信而言，串行通信的费用显然会低得多。另一方面串行通信还可利用现有的电话网络来实现远程通信，降低了通信费用。5可编程外围接口芯片8255A及应用串行通信和并行通信可编程并行接口芯片8255A6可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A概述Intel8255A是一种通用的可编程序并行I/O接口芯片，又称“可编程外设接口芯片”，是为Intel8080/8085系列微处理据设计的，也可用于其它系列的微机系统。可由程序来改变其功能，通用性强、使用灵活。通过8255A，CPU可直接同外设相连接，是应用最广的并行I/O接口芯片。含3个独立的8位并行输入/输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力。可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向(入/出/双向)。7可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的内部结构

A组控制数据总线缓冲器读/写控制逻辑B组控制A组A口（8位）A组C口高位（4位）B组C口低位（4位）B组B口（8位）D0~D7RDRDA1A0RESETRDPA0~PA7PC4~PC7PC0~PC3PB0~PB78可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的内部结构数据总线缓冲器：三态8位双向缓冲器，与系统数据总线连接的缓冲部件；传送数据、控制字、状态字的通道。3个8位数据端口(PA、PB、PC)：通常PA口与PB口用作输入输出的数据端口，PC口用作数据传输或提供联络线的端口。在方式字的控制下，PC口可以分成两个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组、B组控制电路：这两组控制电路根据CPU发出的方式选择控制字来控制8255A的工作方式，每个控制组都接收来自读写控制逻辑的“命令”，接收来自内部数据总线的“控制字”，并向与其相连的端口发出适当的控制信号。A组控制电路控制PA口和PC口高4位，B组控制电路控制PB口和PC口低4位。读/写控制逻辑：用来管理数据、控制字和状态字的传送，接收系统总线发来的有关信号，并向A、B两组控制部件发送命令。9可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的引脚功能DIP封装，共40个引脚。1.连接系统总线的主要引脚D0～D7：数据线，双向，连CPU数据总线；RESET：复位输入，接系统总线的RESET；CS*：片选控制输入，接译码器；RD*：读命令输入，接CPU的RD*或IOR*；WR*：写命令输入，接CPU的WR*或IOW*；A0，A1：片内端口地址输入，可选4个片内

端口。接AB的任2位。10可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的引脚功能A1、A0端口选择情况，见右表

由CS*、A1、A0、RD*、WR*引脚的不

同组合，实现各种不同的功能。见下表：A1A0端口00011011ABC控制口CSA1A0RDWR功

能0

000

1对端口A读0

0101对端口B读01001对端口C读01非法，不能对控制口读输入0对端口A写0对端口B写0对端口C写0对控制口写输出1

×

×

×

×

×

×

×

1

1数据缓冲器为三态断开011111100000101001111可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的引脚功能2.连接外设端的引脚PA0~PA7：A口外设数据线，接外设；PB0~PB7：B口外设数据线，接外设；PC0~PC7：C口外设数据线或联络线，接外设。12可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A与系统的连接示意图

D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器8255A口B口C口D0~D7外设1A15～A2系统总线外设2外设3138255A的初始化——方式选择控制字D7D6D5D4D3D2D1D0C口低位选择，1入0出B口I/O选择，1入0出B口方式选择，0=方式01=方式1B组C口高位选择，1入0出A口I/O选择，1入0出A口方式选择00=方式001=方式11X=方式2D7=1，方式控制字标志A组可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A148255A的初始化——C口置位/复位控制字D7D6D5D4D3D2D1D0置位/复位选择1=置位，0=复位D7=0为置位/复位控制字标志D3D2D1位选择000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7无效可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A15可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的工作方式方式0——基本输入/输出方式（A、B、C口）方式1——选通工作方式（A、B口）方式2——双向选通传送方式（仅A口）某端口工作于哪一种方式，可通过软件编程来指定。即向8255写入方式控制字来决定其工作方式。16可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本输入/输出方式)特点：

8255A相当于三个独立的8位数据口。

各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出。

C端口即可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口。

设置为输出口时有锁存能力，设置为输入口时无锁存能力。适用于：

无条件输入输出方式。

查询输入输出方式：把A、B口作为8位数据的输入或输出口，C口的高/低4位分别定义为A、B口的控制位和状态位。17可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本输入/输出方式)INAL,PORT①外设将数据送到8255输入缓冲器中；②CPU给出有效的8255地址；③CPU发读命令，将8255A输入缓冲器中数据读入CPU的AL寄存器中。输入缓冲器译码器数据DBAB外设8n18可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本输入/输出方式)方式0输入时序：

有效19可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本输入/输出方式)OUTPORT,AL①CPU给出有效的8255地址；②CPU发写命令，将CPU的AL寄存器中数据写入8255A输出锁存器中。输出锁存器译码器数据DBAB外设8n20可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的工作方式——方式0(基本输入/输出方式)方式0输出时序：

有效21可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A8255A的工作方式——方式1(选通工作方式)利用一组选通控制信号控制A端口和B端口的数据输入输出。特点：

A、B口作输入或输出口，C口分为两部分，其部分位（6位）固定用作A口、B口的选通控制信号。C口的剩余位仍可作数据位使用。A口、B口在作为输入和输出时的选通信号不同。方式1的应用：主要用于中断控制方式下的输入输出。说明：C口除部分位用作选通信号外，其余位(2位)可工作在方式0下，作为输入或输出线，用程序指定其数据传送方向。228255A的工作方式——方式1(选通工作方式)A、B口都设为方式1输入C口的联络信号：STB#——选通信号，由外设输入。=0时，

将外设数据送入8255的输入锁存器。A组

对应PC4；B组对应PC2。IBF——输入锁存器满信号，由8255A输出。

=1时通知外设输入的数据已写入缓冲器，此

时不能送下一个数据。此信号由STB#的前沿

产生。CPU用IN指令取走数据后（RD#的后

沿），此信号被清除。A组对应PC5；B组对

应PC1。PA7~PA0PC4PC5PC3INTEAIBFAINTRAD7~D0输入设备(到CPU)PB7~PB0PC2PC1PC0INTEBD7~D0IBFBINTRB输入设备(到CPU)可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A238255A的工作方式——方式1(选通工作方式)A、B口都设为方式1输入C口的联络信号：INTE——中断允许，由PC4控制是否允许发出INTR请求。

INTE=1和IBF为高电平时，允许发出INTR请

求。无引出。INTR——中断请求，由8255A输出。中断允许

时，由STB#的后沿产生，向CPU请求中断，让

CPU读走输入锁存器中的数据。INTR信号由

RD#的前沿清除。A组对应PC3；B组对应PC0。PA7~PA0PC4PC5PC3INTEAIBFAINTRAD7~D0输入设备(到CPU)PB7~PB0PC2PC1PC0INTEBD7~D0IBFBINTRB输入设备(到CPU)可编程外围接口芯片8255A及应用——8255A248255A的工作方式——方式1(选通工作方式)方式1输入时序：

可编程外围接口芯片8255A及应用——8255ASTBIBFINTR来自外设的输入数据RD方式1的输入时序①②③④⑤25第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式1(选通工作方式)A、B口都设为方式1输出C口的联络信号：OBF#——输出缓冲器满信号，8255A输出。

=0时通知外设取走数据。A组对应PC7；B

组对应PC1ACK#——响应信号，外设输入。＝0时表示

外设已从数据端口取走数据。此信号使OBF#

变高。A组对应PC6；B组对应PC2。PA7~PA0PC7PC6PC3INTEAINTRAD7~D0输出设备(到CPU)PB7~PB0PC1PC2PC0INTEBD7~D0INTRB输出设备(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(选通工作方式)A、B口都设为方式1输出C口的联络信号：INTR——ACK#上升沿产生，8255输出。=1

时请求CPU输出下一个数据(通常接到8259)。

A组对应PC3；B组对应PC0。INTE——中断允许位，INTE=1和OBF#为高

电平时，允许产生INTR信号。无引出。PA7~PA0PC7PC6PC3INTEAINTRAD7~D0输出设备(到CPU)PB7~PB0PC1PC2PC0INTEBD7~D0INTRB输出设备(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(选通工作方式)方式1输出时序：

WROBFINTRACK输出方式1的输出时序①②③④⑤⑥28第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式2(双向选通传送方式)特点：双向方式——既是输入口，又是输出口。利用C口的5条线提供传输联络信号。类似于A口方式1下输入和输出的组合。工作时输入、输出都能锁存。只有A口可工作在方式2下。当A组工作在方式2时，B组可工作在方式0或方式1下。应用：可用于中断控制输入输出方式。也可用查询方式与CPU联系。当A口工作于方式2时，B口可工作于方式1（此时C口的剩余位刚好用作B口选通控制线）；B口也可工作于方式0（此时C口的剩余位只能用作方式0下的输入输出线）。29第9章：并行通信和并行接口8255A——8255APC3INTRAPA78PC7PC6OBFAACKAPC4PC5PC2~PC03STBAIBFAINTE2&~PA0&INTE11OOWRRD各信号意义:INTRA－中断请求信号,‘1’有效.OBFA－输出缓冲器满,‘0’有效.ACKA－外设响应信号,‘0’有效.IBFA－输入缓冲器满信号,‘1’有效.STBA－选通输入信号,‘0’有效.方式2(双向选通传送方式)30第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A8255A的工作方式——方式2(双向选通传送方式)方式2的时序：PB7~PB0PA7~PA0-STBIBF-RD外设送来数据D7~D0送往外设数据数据写入端口-WR-OBFINTR-ACK当INTE=1时

31

8255A工作在方式0时，C口各位作输入输出用。当工作在方式1和方式2时，C口产生与外设的联络信号。此时。读入C口各位的内容可检查或测试外设的状态。C口的状态字如下：（1）方式1I/OI/OIBFA输入INTEAINTRAINTEBIBFBINTRBD7D6D5D4D3D2D1D0I/OI/O输出INTEAINTRAINTEBOBFBINTRBD7D6D5D4D3D2D1D0OBFA（2）方式2*INTE1INTRAINTE2IBFAD7D6D5D4D3D2D1D0OBFA**第9章：并行通信和并行接口8255A——8255A

C口状态字32第二节8255A的应用举例133第二节8255A的应用举例134第二节8255A的应用举例235

打印机接口。为某应用系统配置一个并行打印机接口，并且通过接口CPU采用查询方式打印。已知欲打印数据存放在数据段中有效地址位2000H的单元中。8255的口地址位80H、81H、82H、83H。分析：由于打印接口直接面向的对象是打印机接口标准，而不是打印机本身，因此打印机接口要按照接口标准的要求进行设计，主要是8位并行数据线DATA0～DATA7，2条握手联络线STB#、ACK#和1条忙线BUSY。有关打印机接口工作时序见下图。DATA0~DATA7STBBUSYACK第二节8255A的应用举例336

从图可见，当CPU通过接口要求打印机打印数据时，先要查看BUSY信号，BUSY＝0时，才能向打印机输出数据，在把数据送上DATA线后，先发STB#=0信号通知打印机，打印机接到STB#=0后，发出BUSY＝1，接收效据，当数据接收好并存入内部打印缓冲器后，送出ACK#=0信号，表示打印机已准备好接收新数据，并复位BUSY=0。DATA0~DATA7STBBUSYACK第二节8255A的应用举例337

图中用8255A的PA口作为输出打印数据

口，工作于方式0，PC口高4位工作于输

出方式，PC6产生STB#信号；PC口低4位

工作于输入方式，PC2接收打印机的BUSY

信号。程序流程如右示。

CPU

PA0~7PC6PC2地

地BUSYSTBDATA0~71112~98255A打印机插座结束8255A初始化BUSY=0?送数送STB#开始YN第二节8255A的应用举例338 MOVAL，81H ；工作方式字10000××1B

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

OUT83H，ALTESBY: INAL，82H；查BUSY=0？（PC2=0） TESTAL，04H;00000100B JNZTESBY；忙，则等待；不忙，则向A口送数 MOVAL，[2000H]；从内存取数 OUT80H，AL；送数据到A口 MOVAL，0CH；00001100B置STB#信号为低（PC6=0） OUT83H，AL NOP ；负脉冲宽度（延时） NOP INCAL；置STB#为高（PC6=1） OUT83H，AL第二节8255A的应用举例339第二节8255A的应用举例48255A作为开关K0~K3及七段LED显示器接口。要求开关设置的二进制信息，由PC0~PC3输入，经程序转换为对应的七段LED显示器的字形代码后，由PA口输出显示。8255APA7PA0~驱动器+5V＋5VK0K1K2K3PC3PC2PC1PC0D7~D0RDWRA1A2ABCG2AG2BG1Y0Y1Y2OOOD7~D0RDWRA0A1CSA0A3A4A78086系统总线LS138接口电路M/IO&A5A640各端口地址为：E8H~EEH8255A各端口地址确定:由图可知： A7A6A5A4A3A2A1A011101

08255A方式选择控制字:LED显示器的字形代码表存放在TABLE单元开始的内存中.TABLEDB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB80H,98H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHCSABCG2AG2BG1Y0Y1Y2A0A3A4A7LS138M/IO&A5A6按题意设置端口A方式0输出,下C口输入.10000××181H41实现操作的具体程序如下:MOV DX,0E8H ；指向端口A OUT DX,AL ；输出字形码显示 HLTMOV DX，0EEH；设置8255A工作方式 MOV AL，81H OUT DX，ALMOV DX，0ECH；指向端口C，读开关状态 IN AL，DX AND AL，0FH LEA BX，TABLE；显示代码表首地址送BX XLAT ；查表，取出相应的字形码送AL42LED显示器的结构abdcefgdpLED显示器的外形abcdefgep共阳极LED显示器的结构abcdefgep共阴极LED显示器的结构43LED显示器的工作原理软件译码法PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA78255DB7--DB0abcdefgep方案1共阳极LED显示器与同相驱动器接口44abdcefgdpabdcefgdpD7D6D5D4D3D2D1D0

dpgfedcba

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