【微机及接口技术】- 第八章 可编程并行接口

本章考试重点
可编程并行接口芯片8255A方式0的应用

第一节 并行接口概述

I/O与I/O设备间通信：并行接口、串行接口。
并行接口：传送数据单位为字或字节，需用多根数据线，各位同时传输，入打印机接口。
串行接口：传送数据单位为位，用一根数据线，一次传输一个位，如USB、键盘等。

并行接口特点：传输速率高、需多根数据线，适合近距离传送。

第二节 可编程并行接口芯片8255A

一、8255A的基本功能

1）2个独立的8位I/O（A口和B口）和两个独立的4位I/O（C口上半部和C口下半部）。作输入时由三态缓冲器功能，作输出时由数据锁存功能，A口双向传输。
2）3种工作方式。可采用无条件、查询、中断等数据传送方式完成CPU与外设间的数据交换
3）B口和C口有驱动能力，适合做输出端口。
4）C口还可作为固定的联络信号线。

二、8255的内部结构和外部引脚

1. 内部结构

数据总线缓冲器：双向3态8位缓冲器，实现CPU和端口的信息交换。
读/写控制模块：完成内部端口的选择和读写操作。
A组和B组控制模块：实质为同一个8位的控制寄存器。一些位被分配控制A组，一些被分配控制B组。
I/O端口：3个8位端口寄存器，A口、B口、C口。

8255A内部结构框图

数据总线缓冲器 8位双向3态缓冲器与CPU数据线直接相连，CPU写命令和数据，8255A向CPU回送数据和状态，都要通过这个缓冲器。
A组控制器用于控制A口和C口上半部分。B组用于控制B口和C口下半部分。

2. 外部引脚

2类：与系统总线连接的信号、与外部设备的连接信号

（1）与系统总线连接的信号

D0-D7：双向数据线，命令、状态、数据。
/CS：片选信号
A1和A0：寻址片内的4个端口地址
/RD和/WR：CPU执行IN指令使/RD有效，OUT指令/WR有效。
RESET：清除控制寄存器并将A\B\C端口置为输入方式，输出寄存器和状态寄存器被复位，并屏蔽中断请求，24条面向外设的信号线呈高阻态。直到用方式命令改变。

端口与操作选择表

00 A口，01B口，10C口

（2）与外部设备的连接信号

PA7-PA0, PB7-PB0，PC7-PC0：24根线，端口A、B、C的输入/输出线。
A、B口作为输入/输出数据口，8位一起行动，即使只读某1位，也要同时输入/输出8位。

C口的用途：

1）作为数据口。C口分成高4位和低4位，高4位与A口组成A组，低4位于B口组成B组，即使用到其中1位，也要4位一起输入/输出。
2）作为状态口。方式1和方式2下C口作为8255A的状态口。
3）作为专用联络信号线。方式1和方式2是一种应答方式，这种方式下C口大部分引脚被分配作为固定的信号联络线。
4）作按位控制用。C口8个引脚可单独1个引脚输出高低电平，此时不作为数据输出用。

三、8255A的工作方式

1. 方式0：简单的输入/输出方式

不需要应答式联络信号，即无条件传送。
提供两个8位口（A、B）和两个4位口（PC7-PC4，PC3-PC0）都可作为输入或输出，由简单的I/O指令进行读/写。
方式0单向传送，一次初始化只能设置在一个方向上传送数据。（要么输入，要么输出）
通常将A和B口作为数据口，将C口高4位或低4位作为输出口，输出控制信号，C口的另4位作为输入口，读入外设状态。

2. 方式1：选通输入/输出方式

单向传送，A口、B口均可工作在此方式，作为两个独立的8位I/O数据通道，C口需6位（分成两个3位）分别作为A和B口的应答联络线，其余2位可作为方式0的输入/输出。

（1）方式1的输入

方式1的输入组态

PA 作为输入，C口的PC3,4,5作为A口的联络信号线，分别是 /STB 选通信号，IBF输入缓冲器，INTR中断请求信号。
B口同理

C口的 PC6，PC7 可以工作在方式0的输入/输出

1）/STB选通输入信号：有效时把输入装置来的数据送入8255A输入缓冲器。
2）IBF输入缓冲器满信号：输出给外设的信号，作为/STB的回答信号。有效时表示外设数据已输至输入缓冲器，CPU还未取走数据，通知外设停止送数。CPU取走数据后，IBF复位，外设继续送数。它由/STB置位，由/RD的上升沿使其复位。
3）INTR中断请求信号：输出至CPU，当/STB、IBF、INTE均为高时被置高，由/RD下降沿清除。
4）INTE 中断允许信号：只有当INTE=1时，A口和B口才能因输入缓冲器满向CPU发中断申请信号。使A口和B口允许中断。PC4和PC2的复位控制字使INTEA或INTEB复位以禁止中断。

工作过程：
当外设准备好数据，就发出/STB选通信号，将数据通过A口或B口锁存到8255A的数据输入寄存器。选通信号变低后，8255A输出IBF，即输入缓冲器满的信号，阻止外设输入新的数据。然后CPU发出INTR中断请求信号，CPU若允许中断则响应中断，发出/RD信号，把数据读入CPU。/RD信号结束后使IBF变低，表示输入寄存器已空，通知外设可以输入新的数据。

采用查询法输入时，CPU先查询输入缓冲器是否满，若IBF为高，则CPU就可以从8255A读入数据。
采用中断传送时，先用C口置位控制字使相应端口允许中断，即使PC4或PC2置1。

（2）方式1的输出

PC6、7、3作为A口应答联络线，PC0-2作为B口联络线，PC4、5作为方式0使用

方式1输出组态

1）/OBF输出缓冲器满信号：8255A给外设的信号，其有效时表明CPU已把数据输出至指定端口，外设可以从8255A取数。输出指令产生的/WR上升沿使其有效，/ACK信号使其恢复为高。

2）/ACK外设响应信号：对/OBF的响应信号，表示外设已取走数据。
3）INTR中断请求信号：当外设已经取走数据，8255A向CPU发出中断请求，要求CPU输出新的数据。
4）INTE中断允许信号：由PC6和PC2置位/复位控制。

（3）方式2：双向选通I/O方式

仅A口工作在此方式，方式1输入和输出方式的组合。

四、8255A的控制字与初始化编程

2个：工作方式控制字、C口按位置/复位控制字。
两个控制字都写入控制寄存器，由标识位区分。

1. 工作方式控制字：标识位为1

C口除用于固定的应答联络线外的所有信号线：方式0

【例题】
某系统要求使用8255A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口上半部分输入，下半部分输出。8255A端口地址为60H-63H。给出8255A的初始化程序。

【答案】控制字10111000B=0B8H

MOV AL,0B8H
OUT 63H,AL

2. C口按位置/复位控制字：标识位为0

功能1：输出外设的启动或停止信号。
功能2：设置方式1和方式2的中断允许，不影响引脚状态。

【例题】
某系统要求使用8255A的A口工作于方式1作为输入，使用中断传送方式。8255A端口地址为60H-63H。给出是能8255A中断的程序段。

【答案】

MOV AL,00001001H
OUT 63H,AL

【解析】
8255A方式1的输入，用对PC4的置位控制字使INTEA置1，使得A口允许中断。

PC4 对应 100

五、8255A应用举例

【例】假设利用8255A的A口于打印机相连，将内存缓冲区BUFF种的字符打印输出。打印机时序和硬件连接见下图。设8255A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BUSY有效，则表示打印机忙，不能接受数据。写出相关程序。

8255A与打印机

【答案】

.DATA
BUFF DB 'HELLO,WORLD!',13,10,'$'
PORTA EQU 60H
PORTB EQU 61H
PORTC EQU 62H
PORTCN EQU 63H
.CODE
START:	MOV AX,@DATAMOV DS,AXMOV SI,OFFSET BUFFMOV AL,88H ; 8255A初始化，A口方式0输出OUT PORTCN,AL ; C口上半部输入，下半部输出MOV AL,01H ; 置位PC0，/STB无效OUT PORTCN,AL ; C口按位置/复位控制字
WAIT:		IN AL,PORTC ; 读打印机状态，若忙则等待TEST AL,80HJNZ WAITMOV AL,[SI]CMPL AL,'$'JZ PRINT_OVEROUT PORTA,ALMOV AL,00H ;产生/STB有效信号，打印机接收数据开始打印OUT PORTCN,ALMOV AL,01H ;置位PC0, /STB无效OUT PORTCN,ALINC SIJMP WAIT
PRINT_OVER: MOV AH,4CHINT 21HEND START

C口按位置/复位控制字产生打印机的启停信号。
方式0的应用