并行通信和并行接口课件

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并行通信和并行接口27.1并行接口概述

微机与I/O设备的接口按照数据传送方式的不同，可分为：并行接口和串行接口。并行接口（通信）就是把一个字符（或字）的各个数位用多条数据线同时进行传输。CPU和I/O设备之间传送信息的数据单位一般为“字节”或“字”。如打印机接口等。3串行接口（通信）就是把一个字符（或字）的各个数位用一根数据线进行传输。CPU和I/O设备之间传送信息的数据单位一般为“位”，即一次传送一个信息位。如USB、键盘等。CPU译码器与控制逻辑并行接口串行接口并行设备串行设备数据（8位）选通就绪/忙地数据输出数据输入地ABCBDB图7.1并行接口和串行接口的结构示意图4并行接口优点和缺点传输速度高，但由于用的电缆多，信号线之间相互干扰，所以，不适合于长距离传输，一般用于近距离传送。而串行接口适合于较远距离的传输，传送速度不小于并行接口。并行接口传送数据时，一般不要求固定格式。而串行接口一般要求固定格式。串行接口需要实现并/串（发送数据时）和串/并转换（接收数据时），而并行接口不需要并/串和串/并转换。并行接口电路有不可编程接口和可编程接口两类。前者电路简单，但灵活性差；后者电路复杂但灵活性强。57.2

可编程并行接口芯片82C557.2.18255基本功能7.2.28255内部结构和外部引脚7.2.38255工作方式7.2.48255的控制字与初始化编程7.2.58255应用举例67.2.18255的基本功能有2个独立的8位I/O口（A口和B口），2个4位的I/O口（C口高4位和C口低4位）；A、B口具有3种传输方式(8255和外设之间）：方式0（基本输入/输出）方式1（选通输入/输出）方式2（双向选通I/O，仅A口具有）；CPU与8255之间能使用多种数据传送方式：无条件方式查询方式中断方式；占用4个I/O端口地址（A口、B口、C口、控制端口）；C口除用做数据口外，当8255工作在方式1和方式2时，C口的部分引脚作为固定的联络线。77.2.28255内部结构和外部引脚图7.28255的内部结构框图数据总线缓冲器数据总线A组控制端口C(上半部分)端口APA7~PA0PC7~PC4B组控制端口C(下半部分)端口BPC3~PC0PB7~PB0CSRDWRA0A1RESET读／写控制逻辑与CPU接口内部逻辑与外设接口内部数据总线（8位）D0~D781.内部结构：4部分组成（1）数据总线缓冲器双向、三态、8位，8255通过它与系统数据总线相连。用来传送输入/输出数据、CPU发给8255的控制字和CPU从8255接收的状态信息。（2）读/写控制逻辑电路接收来自系统总线的信号A1、A0（在8086系统中为A2、A1）和控制总线的信号，将这些信号进行组合，以完成对数据、状态信息和控制信息的传输。9表7.18255的端口与操作选择表A1A0操作00001读端口A数据00101读端口B数据01001读端口C数据(或状态)00010数据写入端口A00110数据写入端口B01010数据写入端口C01110如D7=1，则数据为控制字，写入控制寄存器；如D7=0，则数据为对C端口的置位/复位命令

1xxx

xD7～D0进入高阻状态

01101非法的信号组合（不允许读控制寄存器）

0xx11D7～D0进入高阻状态

禁止输入（读）输出（写）10（3）A组控制和B组控制模块这两组控制电路接收CPU输出的控制字，以及读/写控制逻辑电路命令，以决定两组端口（A组、B组）的工作方式和读/写操作。A组控制电路：控制端口A和端口C高4位（PC7～PC4）的工作方式和读/写操作。B组控制电路：控制端口B和端口C低4位（PC3～PC0）的工作方式和读/写操作。11（4）数据端口A、B、C（称为PA、PB、PC）端口A：具有1个数据输入锁存器和1个输出锁存器/缓冲器。作输入或输出时，数据均受到锁存。所以可用作双向数据传输。端口B：具有1个数据输入缓冲器和1个输出锁存器/缓冲器。只能工作在输入或者输出方式，不具有同时双向数据传输功能。端口A和端口B作为数据口输入/输出时，是8位一起行动，即使只用其中1位，也要同时输入/输出8位。端口C：每个4位的端口对应1个输入缓冲器和1个输出锁存器/缓冲器。C口只有在端口A、B都工作在简单I/O方式时，才具有2个4位的I/O功能。在更多情况下是作为A、B口的应答联络信号，分别为端口A和端口B提供控制信号和状态信号。12关于C端口的补充说明：作为数据口（端口A、B都工作在方式0时）高4位PC7~PC4与A端口一起组成A组；低4位PC3~PC0与B端口一起组成B组。C端口作为数据口输入/输出时，4位一起行动。作为状态口（8255工作在方式1和2时）C端口作为状态口。作为专用（固定）联络（握手）信号线（8255工作在方式1和2时）方式1或2时，C口大部分引脚作为固定联络线。做按位控制用C口的8个引脚可单独从1个引脚输出高/低电平。此时，C口做按位控制用。132.外部引脚PA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D5D6D7VCCPB7PB6PB5PB4PB3D48255APC7PC2PC6(IBFA)PC5PC4

(INTRB)PC0(IBFB)PC1(INTRA)PC3输出联络信号：输入联络信号：图7.38255

外部引脚14引脚说明（1）与系统总线的连接信号D0~D7：双向三态数据线，与系统数据总线相连。CS：片选信号。低电平有效，有效时表示本芯片被选中。A1和A0：用于选择8255片内寄存器。00：选择A口、01：选择B口、10：选择C口、11：选择控制口）RD和WR：读/写信号，低电平有效。用于CPU从8255读数据或状态；用于CPU往8255写控制字或数据。RESET：复位信号。高电平时清除所有内部寄存器内容，并将3个数据端口置为方式0下的输入端口。（2）与外部设备的连接信号PA7~PA0：端口A与外设连接的数据线，输入/输出线。PB7~PB0：端口B与外设连接的数据线，输入/输出线。PC7~PC0：端口C与外设连接的数据线，输入/输出线。分为两组（高4位、低4位）。157.2.38255工作方式8255工作方式有三种： 方式0：简单输入/输出方式 方式1：选通输入/输出方式（应答方式） 方式2：双向传输方式。1.方式0----简单输入/输出方式端口A、端口B和端口C都可以工作在方式0。此方式下，3个端口中的任何一个端口可作为输入口，也可作为输出口。方式0的使用场合有两种：同步传送（无条件传送）查询式传送16无条件传送时一般用于连接简单的外部设备。例如，键盘和开关状态输入，状态指示灯输出。接口和外部设备之间不需要联络信号线，8255A的3个数据端口可以实现三路数据传输。查询式传输时需要有应答联络信号。一般将端口A和端口B作为数据输入输出口，端口C的若干位用作联络信号。把端口C的一组（4位）规定为输出口，用来输出一些控制信号，而把端口C的另一组（4位）规定为输入口，用来读入外设的状态，两组中剩余的引脚信号还可以用于其它控制，例如控制指示灯或者开关输入。17方式0下，输入时的时序（图7.4）（1）发送地址信号，启动8255，确定端口。（2）RD有效前，外设已将数据发送到8255输入缓冲区。（3）CPU从8255读取数据。读数据的要求：读期间，地址信号保持有效“输入”必须在RD后结束读脉冲RD必须保持足够宽度（>=300ns）（4）读结束后，“输入”、D7~D0和地址信号相继无效。182.方式1----选通输入/输出方式端口A和端口B可以工作在方式1。方式1使用场合有两种：中断方式查询方式采用方式1进行数据传输时，要利用端口C提供选通信号和应答信号，且这些信号与端口C中的引脚关系固定，程序不可以改变。方式1特点：①端口A、B均可工作在方式1，均可作为输入口或者输出口。②若有一个端口为方式1，则端口C中有3位被规定为方式1的应答联络信号。此时，端口C中的其他引脚可以作输入或输出。③若端口A、B都工作在方式1，则端口C中有6位被作为应答联络信号，剩下的2位，仍可作为输入或输出。19（1）方式1的输入111端口B为输入B组工作于方式1输入的控制字D7D6D5D4D3D2D1D0

方式1INTEBPC2PC1PC0INTRBIBFBSTBBRDIBFINTEINTRPC2PC1PC0PA7~PA0INTEAPC4PC5PC3PC6PC7INTRAIBFASTBAI／O2RD10111/0端口A为输入PC6、PC7：A组工作于方式1输入的控制字D7D6D5D4D3D2D1D01—输入0—输出

方式1I/OI/OIBFINTEINTRPC7PC6PC5PC4PC3状态字（C口）图7.6方式1的输入组态（来自外设）（到外设）（中断请求）（来自外设）（到外设）（中断请求）20对于各控制信号，说明如下：①（Strobe）：选通信号输入端，低电平有效，由外设送往8255A。有效时，外设将一个8位数据，打入8255A的输入缓冲器中。②IBF（InputBufferFull）：缓冲器满信号，高电平有效。是8255A输出给外设的联络信号，作为的响应。当其有效时，表示数据已经输入到8255的输入缓冲器中，且数据未被CPU取走，通知外设停止送数。查询方式时可以读取该信号状态以确定CPU是否从8255读取数据。IBF信号是由信号使其置位，而由读信号的后沿即上升沿使其复位。21③

INTR（InterruptRequest）：8255A送往CPU的中断请求信号，高电平有效。INTR在、IBF均为高时被置为高电平，即选通信号将一个数据送进输入缓冲器中，且输入缓冲器满时，8255A向CPU发出中断请求信号。在CPU响应中断读取输入缓冲器中的数据时，由读信号RD的下降沿将INTR降为低电平。④INTE（InterruptEnable）：中断允许信号，控制中断允许或屏蔽。由软件通过对C端口的置1/置0指令来实现对中断的控制。对PC4置1，则使A端口处于中断允许状态；对PC2置1，则使B端口处于中断允许状态；对PC4、PC2置0，则使A、B端口处于中断屏蔽状态。22方式1的输入时序图7.7方式1的输入时序INTRtSIT从外设来的输入数据tPStPH①STBtST②③tRIB④IBFtSIBtRITRD238255A与外设之间的应答联络信号RDWRA1A0INTCPU缓冲器并行接口D7~D0A9~A2CS地址译码缓冲器外设8位数据IBFSTBACKOBF24CPU经8255A输入数据的流程：初始状态时，并口输入缓冲器为空，IBF为无效。IBF有效电平将阻止外设数据送出新数据，并使INTR有效数据由外设->8255，选通信号STB有效8255在STB有效电平下将数据锁存，并送出IBF有效到外设CPU响应中断并在中断处理程序中读入并口数据。而该操作产生的RD有效信号会使INTR和IBF无效CPU经8255A输入数据的步骤：CPU8255I/O设备③INTR①STB②IBF④RD25（2）方式1输出图7.8方式1时输出组态110端口B为输出D7D6D5D4D3D2D1D0

方式1INTEBPC2PC1PC0INTRBACKBWRPB7~PB0OBFB端口BOBFINTEINTRPC2PC1PC010101/0端口A为输出PC4、PC5D7D6D5D4D3D2D1D01—输入0—输出方式1INTEAPC6PC7PC3PC4、PC5INTRAACKAI/OWRPA7~PA0OBFA端口AOBFINTEI/OI/OINTRPC7PC6PC5PC4PC3状态字（C口）26对于各控制信号，说明如下：①（OutputBufferFull）：输出缓冲器满标志，低电平有效，由8255A送给外设。有效时，表示CPU已经向端口输出了数据，用来通知外设取走数据。由写信号的上升沿将其置成低电平，由的有效信号使它恢复为高电平。②

（Acknowledge）：外设响应信号，由外设送给8255A，低电平有效。有效时，表明CPU通过8255A输出的数据已送到外设。27③

INTR（InterruptRequest）：中断请求信号，高电平有效。当输出设备从端口取走数据，发回信号后，8255A便向CPU发新的INTR，以便CPU再次输出数据。当变为高电平时，INTR变高电平，而当写信号下降沿来到时，INTR复位。④INTE（InterruptEnable）：中断允许信号。与端口A、B在方式1输入情况时INTE的含义一样。INTE为1时，使端口中断允许，INTE为0，使端口中断屏蔽状态。INTE由软件设置，PC6=1，端口A的INTE为1，PC6=0，端口A的INTE为0。PC2=1，端口B的INTE为1，PC2=0，端口B的INTE为0。28方式1输出数据的时序图6-10方式1的输出数据INTRtWITWRtAOB①②③④OBFtWOBtAITtAKACKtWB送往外设的数据数据有效29CPU通过8255A输出数据的流程：

(首次输出必须在中断服务程序外进行）输出锁存器将数据送到外设数据线，并使OBF为有效电平，INTR变为无效。CPU响应中断并在中断处理程序中向接口输出新数据(WR有效)。初始状态时输出缓冲器为空(OBF无效)INTR为有效电平。CPU进入中断处理程序向并口输出缓冲器写数据外设在OBF有效电平作用下取回数据，并送回ACK有效电平8255收到ACK有效电平后使OBF无效并使INTR有效(向CPU发中断请求)。CPU经8255A输出数据的步骤：CPU8255I/O设备①WR②OBF③ACK④INTR303.方式2----双向输入/输出方式图7.10方式2的控制信号110001/0端口B

PC2~PC0D7D6D5D4D3D2D1D01—输入0—输出端口A方式21—输入0—输出

B组方式0=方式01=方式1RDWRINTE1PC7PC6PC5PC2~PC0IBFAOBFAACKAI/OPC3PC4PA7~PA0INTE2STBAINTRAOBFINTE1IBFINTE2INTRPC7PC6PC5PC4PC3状态字（C口）31方式2只适用于端口A，此时，端口C的5个数据位自动分配给端口A作为控制和状态信号。各控制信号和状态信号的含义如下：①INTRA（InterruptRequest）：中断请求信号，高电平有效。无论是输入还是输出，当一个动作完成、而要进入下一个动作时，8255A都通过这一引腿向CPU发出中断请求信号。②（Strobe）：外设供给8255A的选通信号，低电平有效。此信号将外设送到8255A的数据打入输入锁存器。32③IBFA（InputBufferFull）：8255A送往外设的状态信息，表示当前已有一个新的数据送到输入缓冲器中，等待CPU取走。IBFA可作为供CPU查询。④（OutputBufferFull）：输出缓冲满信号，8255A送给外设的状态信号，低电平有效。有效时，表示CPU已经将一个数据写入8255A的端口A，通知外设将数据取走。⑤（Acknowledge）：外设对信号的响应信号，低电平有效，表明CPU通过8255A输出的数据已送到外设。33⑥INTE1（InterruptEnable）：中断允许信号。INTE1为1时，允许8255A通过INTR往CPU发中断请求信号，以通知CPU往8255A的端口A输出一个数据；INTE1为0时，则屏蔽中断请求，INTE1由软件对PC6的设置来决定，PC6=1，则INTE1为1，PC6=0，则INTE1为0。⑦INTE2（InterruptEnable）：中断允许信号。INTE2为1时，端口A的输入处于中断允许状态，INTE2为0，则端口A中断屏蔽。INTE2由软件通过对PC4的设置来决定，PC4=1，INTE2为1，PC4=0，则INTE2为0。34在双向方式下，PA口向CPU发出的中断请求只有一个，到底是输入产生的中断还是输出产生的中断，要在中断程序中由软件进行判断：读取PC端口内容，判断对应状态位如果PC7（）为1，表明输出的数据已被外设取走，请求输出数据——输出中断；如果PC5（IBF）为1，则表明有数据从外设输入，请求CPU将输入数据读走——输入中断。35小结：端口C在各种工作方式下的应答联络信号端口C各个数据位作A、B口控制、状态信号的对应关系CPU可以通过对控制信号的置位/复位，实现与外设的应答联络；可通过读取C口的状态，来查询和判断数据口的状态端口及I/OPC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0端口A输入IBFSTB；INTEINTR端口B输入STB；INTEIBFINTR端口A输出OBFACK；INTEINTR端口B输出ACK；INTEOBFINTR367.2.48255控制字与初始化编程CPU可以通过向8255控制端口中写入控制字来决定8255的工作方式、数据传送方向。控制字分为两类：方式选择控制字：确定各端口工作方式和数据传输方向。将3个数据端口分为两组来设定工作方式，即端口A和端口C的高4位作为一组，端口B和端口C的低4位作为一组。C端口按位置1/置0控制字：它可以使C端口中的任何一位进行置位（置为1）或复位（置为0）。37（1）8255A的工作方式选择控制字1方式选择控制字的标识位D6D500—方式0A端口方式选择10—方式201—方式1D4端口A：1—输入0—输出D0PC3~PC0：1—输入0—输出D1端口B：1—输入0—输出D2B端口方式选择0—方式01—方式1D3PC7~PC4：1—输入0—输出图6-58255A的方式选择控制字388255A的方式选择控制字的几点说明：①8255有3种基本工作方式：方式0：简单输入/输出方式方式1：选通的输入/输出方式方式2：双向传输方式②端口A：可以工作在3种工作方式中的任何一种； 端口B：只能工作在方式0或方式1， 端口C：常常配合端口A和端口B工作，为这两个端口的输入/输出传输提供控制信号和状态信号。③同一组的两个端口可以分别工作在输入方式和输出方式，并不要求为同一种工作方式。39例7.1

某系统要求使用8255的A口工作于方式1作为输入，B口工作于方式0作为输出，C口的上半部输入、下半部输出。8255端口地址为60

63H。完成其初始化程序。分析：由工作方式控制字格式，可得控制字为：

10111000B=0B8H

则初始化程序为： MOVAL，0B8H OUT63H，AL40（2）端口C置1/置0控制字端口C的数据位常常作为控制位使用，所以，端口C中的各位可以用置1/置0控制字单独设置。当8255A接收到写入控制口的控制字时，会对控制字最高位（D7）进行测试。D7=1，则将此字节作为方式选择控制字写入控制寄存器；D7=0，此字节就作为对端口C的置1/置0控制字来处理。41图6-6端口C置1/置0控制字1=置10=置0D00C端口置1/置0标识符

D6D5D4×××无关PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7010101010011001100001111D3D2D1位选择：42对C端口置1/置0控制字的几点说明：①

C端口置1/置0控制字尽管是对端口C进行操作，但此控制字必须写入控制口，而不是写入C端口。②置1/置0控制字的D0位决定了是置1操作还是置0操作。如为1，则对端口C中某一位置1，如为0，则置0。③置1/置0控制字的D3、D2、D1位决定了对C端口中的哪一位进行操作。④置1/置0控制字的D6、D5、D4位可为1，也可为0，它们不影响置1/置0操作。但D7位必须为0，它是对C端口置1/置0控制字的标识符。43例7.2

在例7.1中，若A口工作于方式1作为输入，要使用中断传送方式，完成对C口的置位操作。分析：当A口工作于方式1作输入时，由图7.7，采用中断传送方式必须对PC4位置1。 MOVAL，00001001B OUT63H，AL44例7.3

图7.13采用1个8255芯片和软盘控制器相连，箭头标明了I/O的方向，根据该图，试写出8255的初始化程序。设8255端口地址为0300

0303H。PC3PA0PA1…PA7PC4PC5PC6PC7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2D0D1…D7选响响就驱进读写磁启测LJ同索0

通应应绪动退选选盘动试忙步引道(出)(入)磁通通选CRC准传头择备感软盘驱动器好器中断请求45分析：（1）确定各个端口工作方式： 由上图可知，A端口既做输入又作输出，故A端口工作与方式2（PC4~PC7全部用作A端口的固定应答联络线，PC3用作A端口的中断请求）；B端口作输出，没有应答线，故工作在方式0。（2）写出控制字和C端口按位置/复位控制字（3）写出初始化程序 MOVDX，303H ；写方式控制字到控制口 MOVAL，0C0H ；0C0H=11000000B OUTDX，AL MOVAL，00001001B ；PC4置位，开放A口输入中断 OUTDX，AL MOVAL，00001101B ；PC6置位，开放A口输出中断 OUTDX，AL467.2.58255应用举例例7.4假设利用8255的A口方式0与打印机相连，将内存缓冲区BUFF中的字符打印输出。硬件连接见图7.14。设8255的工作频率与CPU的工作频率相当。打印机接口要求在STB有效时，才能接收数据；而在BUSY有效时，则表示打印机忙，不能接收数据。编写8255初始化程序及控制程序。D7~D0WRRDPC0A1PC7A0CSD7~D0STBBUSYPA7~PA0D7~D0IOWIORA1A0A7~A2=011000打印机825547分析： MOVAL，88H OUTPORTCN，AL

MOVAL，01H

OUTPORTCN，ALWAIT：INAL，PORTC

TESTAL，80H JNZWAIT MOVAL，[SI] CMPAL，’$’

JZPRINT_OVER

OUTPORTA，AL MOVAL，00H OUTPORTCN，AL MOVAL，01H OUTPORTCN，AL INCSI JMPWAITPRINT_OVER：…初始化8255编写控制程序（查询方式）（1）确定工作方式：A口方式0输出；B口未用；C口高4位输入，低4位输出（2）方式字：10001000B（3）8255初始化编程读打印机状态BUSY=0?(PC7)传送结束?使STB有效；向打印机发送数据结束退出是否是否WAITPRINT_OVER说明：SI中存放待传送数据缓冲区的首地址；‘$’为待传送数据的结束符。48例7.5假设有一个4Х4的矩阵键盘通过并行接口芯片8255与微机相连。8255的A口作为输出口，与键盘的行线相连；B口为输入口，与键盘列线相连。接口硬件连接如下图，设8255的端口地址为60

63H，试编写键盘扫描程序。PA0PA1PA28255PA3PB0PB1PB2PB30行0列1行2行3行+5V1列2列3列CPU01231549分析：要使上述键盘工作，需要做以下工作：（1）使8255工作（对8255进行初始化编程）；（2）检测是否有键按下，若有键按下则