第8章 輸入輸出接口技術

1、第第8 8章章 輸入輸出接口技術及輸入輸出接口技術及可編程并行接口芯片可編程并行接口芯片8255A8255A主要內容主要內容：主要內容：n 微型計算機的最小系統(tǒng)微型計算機的最小系統(tǒng)n I/O I/O接口的作用與類型接口的作用與類型n CPU CPU與外設之間數據傳送的方式與外設之間數據傳送的方式n 可編程并行接口芯片可編程并行接口芯片82558255A A微型計算機的最小系統(tǒng)微型計算機的最小系統(tǒng) 8086的MN/MX端接高電平，說明8086工作在最小模式。8086與外設進行信息交換時，有3片8282用來作為地址鎖存器。當系統(tǒng)中所連的外設多時，使用2片8286來增加數據總線的驅動能力。 選用82

2、82芯片作地址信息鎖存器，以獲取地址信息；選用8286芯片作數據信息寄存器，以獲取數據信息。 微型計算機的最小系統(tǒng)微型計算機的最小系統(tǒng) 接口的功能 I/O接口是處于主機與外設之間，用來協(xié)助完成數據傳送和傳送控制任務的一部分電路。為保障CPU與外部設備能有效地進行數據傳送，接口必須具有如下各種功能：（1）對輸入/輸出數據進行緩沖、隔離和鎖存（2）信號轉換I/O接口的基本類型 （1）總線接口 總線接口電路的作用是緩沖、鎖存、隔離和驅動。 （2）人機交互接口 人機交互接口，是微型計算機與操作人員之間相互傳遞信息的窗口，它包括輸入與輸出兩種類型。 （3）監(jiān)測與控制接口 這一類接口主要用于自動控制和自動

3、化儀器。 接口與系統(tǒng)的連接 CPUCPU與外設之間數據傳送的方式與外設之間數據傳送的方式n程序傳送方式程序傳送方式n無條件傳送方式無條件傳送方式n條件傳送方式條件傳送方式( (查詢方式查詢方式) )n中斷傳送方式中斷傳送方式nDMADMA傳送方式傳送方式程序傳送方式程序傳送方式 程序傳送方式以CPU為中心，數據傳送的控制來自CPU，通過執(zhí)行預先編制的輸入/輸出程序實現數據傳輸。 程序傳送方式可分為無條件傳送和查詢傳送方式。v無條件傳送方式無條件傳送方式 在傳送信息時，已知外部設備是準備好的狀態(tài)，所以輸入輸出時都不需要查詢外部設備的狀態(tài)。在輸入或輸出時，相應給出IN或OUT指令即可。但這種方式必

4、須確信外部設備已準備好的狀態(tài)才可使用，否則就會出錯，故很少使用。 程序傳送方式 v 無條件傳送方式 程序傳送方式 v 查詢傳送方式 查詢方式的數據傳送過程如下：（1）CPU從狀態(tài)端口讀取狀態(tài)字。（2）CPU判斷狀態(tài)位是否“準備就緒”，如果沒準備好，就返回上一步，繼續(xù)讀取狀態(tài)字。（3）如果準備好，則執(zhí)行數據傳送操作。中斷傳送方式中斷傳送方式 當外設準備好后，外設接口便主動向CPU發(fā)“中斷請求”信號。CPU響應這樣這一請求，則暫停正在執(zhí)行的程序，而轉入與外設操作有關的中斷服務程序。在中斷服務程序中完成數據的輸入或輸出，中斷服務程序執(zhí)行完畢，CPU返回到原來程序的斷點繼續(xù)執(zhí)行。 中斷傳送方式中斷傳送

5、方式 DMA傳送方式傳送方式 基本思想:在存儲器和外設之間建立起直接的數據傳送通路，即不經由CPU，而由專門的DMA控制器實現存儲器和外設之間的操作。于是，傳送就不必進行保護現場等一系列額外操作，從而減輕了CPU的負擔，因此特別適合于高速度大批量數據傳送的場合。但是，這種方式要增設DMA控制器，硬件電路比前兩種方式更為復雜。 DMADMA傳送方式傳送方式DMADMA傳送方式傳送方式 DMA傳送方式傳送方式 DMA傳送的基本過程如下：（1）當IO接口準備好，希望進行DMA操作時，就向DMA控制器（DMAC）發(fā)出DMA請求信號（DRQ）（2）DMA控制器將此請求信號轉變成對CPU的總線請求信號（H

6、RQ）（3）CPU當前機器周期執(zhí)行結束，響應DMA請求發(fā)出總線應答信號（HLDA），此時，由DMA控制器接管對總線的控制。（4）由DMA控制器對存儲器尋址，并發(fā)出相應控制信號,使存儲器與IO接口之間直接交換數據。（5）在傳送一字節(jié)數據后，DMA控制器自動修改存儲器地址和傳送字節(jié)計數器，并檢測傳送是否結束。（6）DMA傳送結束，DMA控制器向CPU發(fā)出結束信號，并釋放總線，使CPU重新獲得總線控制，恢復正常工作?？删幊滩⑿薪涌谛酒删幊滩⑿薪涌谛酒?8255A-8255A外部引腳 n與外設相連的引腳與外設相連的引腳PA7PA0, PB7PB0, PC7PC0n與系統(tǒng)總線相連的引腳與系統(tǒng)總線相連的

7、引腳數據：數據：D7D0地址：地址：A1、A0片選：片選：/CS控制：控制：/RD、/WR可編程并行接口芯片可編程并行接口芯片-8255A-8255A 內部結構 可編程并行接口芯片8255A8255A結構結構 8255A由三部分組成。由三部分組成。1、與外設接口部分與外設接口部分 8255A內部包括三個內部包括三個8位的輸入輸出端口，分別是端口位的輸入輸出端口，分別是端口A、端口端口B、端口端口C，相應信號線是相應信號線是PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0。端口都是端口都是8位，位，都可以作為輸入或輸出。都可以作為輸入或輸出。端口端口A：一個一個8位數據輸出鎖存和緩沖器；一個位數據輸出鎖

8、存和緩沖器；一個8位數據輸入鎖存器。位數據輸入鎖存器。端口端口B：一個一個8位數據輸入位數據輸入/輸出鎖存輸出鎖存/緩沖器；一個緩沖器；一個8位數據輸入緩沖器。位數據輸入緩沖器。端口端口C：一個一個8位數據輸出鎖存位數據輸出鎖存/緩沖器；一個緩沖器；一個8位數據輸入緩沖器（輸入位數據輸入緩沖器（輸入沒有鎖存）。沒有鎖存）。2、與微處理器接口部分、與微處理器接口部分 。 這部分主要完成數據傳送及邏輯控制。這部分主要完成數據傳送及邏輯控制。3、內部控制部分、內部控制部分 由由A、B兩組控制電路組成。兩組控制電路組成。 主要作用是根據主要作用是根據CPU送來的控制字用送來的控制字用以決定兩組端口（以

9、決定兩組端口（A組為組為A口口C口的高口的高4位，位，B組為組為B口和口和C口的低口的低4位。）的工作方式，也可根據控制字的要求對位。）的工作方式，也可根據控制字的要求對C口按位進行置位或復口按位進行置位或復位。位。8255A接口電路設計 當當A1A0A1A00000時，選中端口時，選中端口A A；當當A1A0A1A00101時，選中端口時，選中端口B B；當當A1A0A1A01010時，選中端口時，選中端口C C；當當A1A0A1A01111時，選中控制端口。時，選中控制端口。若地址值分別為若地址值分別為04A0H04A0H，04A2H04A2H，04A4H04A4H，04A6H04A6H，

10、對，對8255A8255A尋址電尋址電路的設計如圖所示。路的設計如圖所示。 82558255A A控制字控制字 1、工作方式控制字 82558255A A控制字控制字 2、8255A置位復位控制字 【例9-1】 按下述要求對8255A進行初始化。要求A口設定為輸出數據，工作方式為方式0；B口設定為輸入數據，工作方式為方式1；C口設定為高四位輸入，低四位輸出。（假設端口地址為0100H0106H）。MOVDX，0106H；控制口地址送DXMOVAL，8EH；寫工作方式控制字OUTDX，AL；控制字送到控制口【例9-2】 要求通過8255A芯片C口的PC2位產生一個方脈沖信號（設8255A的端口地

11、址為0230H0236H)。MOVDX，0236H；控制口地址送DXPLS： MOVAL，05H；對PC2置位的控制字OUTDX，ALCALLDELAY；調用延時程序MOVAL，04H；對PC2復位的控制字OUTDX，ALCALLDELAY；調用延時程序JMPPLS；重復以上操作82558255A A工作方式工作方式 三種基本的工作方式： 方式0基本的輸入輸出方式 方式1選通輸入輸出方式 方式2雙向傳送方式。 1、方式方式0 0 方式0不使用聯絡信號，也不使用中斷，A口和B口可定義為輸入或輸出口，C口分成兩個部分（高四位和低四位），C口的兩個部分也可分別定義為輸入或輸出。在方式0，所有口輸出均

12、有鎖存，輸入只有緩沖，但無鎖存，C口還具有按位將其各位清0或置1的功能。2、方式1 A口借用C口的一些信號線用作控制和狀態(tài)線，形成A組，B口借用C口的一些信號線用作控制和狀態(tài)線，組成B組。在方式1下，A口和B口的輸入輸出均帶有鎖存。 8255A工作方式工作方式方式1的輸入 A口工作于方式1且用作輸入口時，C口的PC4線用作選通輸入信號線STBA，PC5用作輸入緩沖器滿輸出信號線IBFA，PC3用作中斷請求輸出信號線INTRA。B口工作于方式1且用作輸入口時，C口的PC2線用作選通輸入信號線STBB，PC1用作輸入緩沖器滿輸出信號線IBFB，PC0用作中斷請求輸出信號線INTRB。 825582

13、55A A工作方式工作方式 82558255A A工作方式工作方式方式1的輸出 82558255A A工作方式工作方式方式2 82558255A A應用應用 8255內部有內部有4個端口：個端口：3個數據端口個數據端口(端口端口A、端口、端口B、端口、端口C)， 1個控制端口個控制端口對對8255編程主要包括：編程主要包括：1. 寫控制字，對寫控制字，對8255初始化。初始化。2. 讀讀/寫數據端口寫數據端口控制程序片段如下：控制程序片段如下： L1:MOV DX，02F7H；控制口地址送；控制口地址送DXMOV AL，10010000B；寫工作方式控制字；寫工作方式控制字OUTDX，ALMO

14、V DX，02F4H；A端口地址送端口地址送DXIN AL，DX；讀端口；讀端口A MOV DX，02F5H OUT DX，AL；輸出數據到端口；輸出數據到端口BJMPL18255A應用舉例 【例例9-39-3】 設設8255A 8255A 端口端口A A工作在方式工作在方式0 0下，通過下，通過A A口輸出數據控制口輸出數據控制8 8個指示燈個指示燈輪流點亮。電路連接如圖輪流點亮。電路連接如圖9-79-7所示（設所示（設8255A8255A的地址為的地址為0200H0200H0206H0206H）。）。 控制程序片段如下：控制程序片段如下： MOV DX，0206H；控制口地址送；控制口地址送DXMOV AL，80H；寫工作方式控制字；寫工作方式控制字OUT DX，ALMOV DX，0200H；A端口地址送端口地址送DXMOV AL，0FEH；低電平燈亮；低電平燈亮 L1： OUT DX，AL；輸出數據；輸出數據CALL DELAY；延時；延時ROL AL，1；輪流點亮；輪流點亮JMP L1習題9.1 I/O接口的基本功能是什么？9.2 I/O接口有幾種基本類型？9.3 8255A有幾個端口？9.4 8255A有多少個可編程的I/O引腳？9.5 8255A有哪三種工作方式？各有什么特點？9.6 當8255A工作在方式1時，端口C被分為兩個部分，分別作為端口A