第5章 并行接口技術(shù)-8255A

上章作業(yè)：P77 2題、13題、14題補(bǔ)充作業(yè)：在8086系統(tǒng)中接有一片8259A

，8259A的8位端口地址分 別為60H、62H，畫出接口 電路圖。1第5章并行接口技術(shù)

5.1概述并行通信是把一個(gè)數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)位用幾條線同時(shí)進(jìn)行傳輸，具有傳輸速度快，信息率高的特點(diǎn)。但它比串行通信所用的電纜多，因此，并行通信常用在傳輸距離較短(幾米至幾十米)和數(shù)據(jù)傳輸率較高的場合。2

實(shí)現(xiàn)并行通信的接口就是并行接口。一個(gè)并行接口可設(shè)計(jì)為只作為輸出接口；還可設(shè)計(jì)為只作為輸入接口。另外，還可以設(shè)計(jì)成既作為輸入又作為輸出的接口。它可以用兩種方法實(shí)現(xiàn)，一種是利用同一個(gè)接口中的兩個(gè)通路，一個(gè)作輸入通路，一個(gè)作輸出通路；另一種是用一個(gè)雙向通路，既作為輸入又作為輸出。3典型的并行接口和外部設(shè)備連接如圖所示。圖中的并行接口用一個(gè)通道和輸入設(shè)備相連，用另一個(gè)通道和輸出設(shè)備相連，每個(gè)通道中除數(shù)據(jù)線外均配有一定的控制線和狀態(tài)線。2/1/20234從圖1中看到，并行接口中應(yīng)該有一個(gè)控制寄存器用來接收CPU對它的控制命令，有一個(gè)狀態(tài)寄存器提供各種狀態(tài)位供CPU查詢。為了實(shí)現(xiàn)輸入和輸出，并行接口中還必定有相應(yīng)的輸入緩沖寄存器和輸出緩沖寄存器。5硬件：對外設(shè)的要求：應(yīng)提供設(shè)備狀態(tài)信息

對接口的要求：需要提供狀態(tài)口RD輸入設(shè)備鎖存器三態(tài)緩沖器（8位）選通三態(tài)緩沖器（1位）D+5VCPQ&8086及其配置地址譯碼&M/IO數(shù)據(jù)口狀態(tài)口DB查詢輸入接口電路原理圖Di狀態(tài)信息R

觸發(fā)器數(shù)據(jù)ABC查詢傳送方式61.并行接口在輸入過程中的作用外部設(shè)備首先將數(shù)據(jù)送給接口，并使?fàn)顟B(tài)線“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”成為高電平。接口把數(shù)據(jù)接收到數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器的同時(shí)，使“數(shù)據(jù)輸入回答”線變?yōu)楦唠娖?，作為對外部設(shè)備的響應(yīng)。外部設(shè)備接到此信號，便撤除數(shù)據(jù)和“數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好”信號。數(shù)據(jù)到達(dá)接口中后，接口會在狀態(tài)寄存器中設(shè)置“輸入準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，以便CPU對其進(jìn)行查詢，接口也可以在此時(shí)向CPU發(fā)一個(gè)中斷請求。7所以，CPU既可以用軟件查詢方式，也可以用中斷方式來設(shè)法讀取接口中的數(shù)據(jù)。CPU從并行接口中讀取數(shù)據(jù)后，接口會自動清除狀態(tài)寄存器中的“輸入準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，并且使數(shù)據(jù)總線處于高阻狀態(tài)。此后，又可以開始下一個(gè)輸入過程。8

2.并行接口在輸出過程中的作用每當(dāng)外部設(shè)備從接口取走一個(gè)數(shù)據(jù)之后，接口就會將狀態(tài)寄存器中的“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位置“1”，以表示CPU當(dāng)前可以往接口中輸出數(shù)據(jù)，這個(gè)狀態(tài)位可供CPU進(jìn)行查詢。此時(shí)，接口也可以向CPU發(fā)一個(gè)中斷請求。所以，CPU既可以用軟件查詢方式，也可以用中斷方式設(shè)法往接口中輸出一個(gè)數(shù)據(jù)。9當(dāng)CPU輸出的數(shù)據(jù)到達(dá)接口的輸出緩沖寄存器中后，接口會自動清除“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位，并且將數(shù)據(jù)送往外部設(shè)備，同時(shí)，接口往外部設(shè)備發(fā)送一個(gè)“驅(qū)動信號”來啟動外部設(shè)備接收數(shù)據(jù)。外部設(shè)備被啟動后，開始接收數(shù)據(jù)，并往接口發(fā)一個(gè)“數(shù)據(jù)輸出回答”信號。接口收到此信號，便將狀態(tài)寄存器中的“輸出準(zhǔn)備好”狀態(tài)位重新置“1”，以便CPU輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)。105.2可編程并行接口芯片8255A

8255A是Intel86系列微處理機(jī)的配套并行接口芯片，它可為86系列CPU與外部設(shè)備之間提供并行輸入/輸出的通道。由于它是可編程的，可以通過軟件來設(shè)置芯片的工作方式，所以，用8255A連接外部設(shè)備時(shí)，通常不用再附加外部電路，使用時(shí)很方便。115.2.1、8255A芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)12131.并行輸入/輸出端口A，B，C8255A芯片內(nèi)部包含3個(gè)8位端口，這三個(gè)端口均可作為獨(dú)立的8位端口使用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入/輸出。必要時(shí)端口C可分成兩個(gè)4位端口，分別與端口A和端口B配合工作，通常將端口A和端口B定義為輸入/輸出的數(shù)據(jù)端口，而端口C可作為狀態(tài)或控制信息的傳送端口。142.A組和B組控制部件端口A與端口C的高4位(PC7～PC4)構(gòu)成A組，由A組控制部件實(shí)現(xiàn)控制功能，端口B與端口C的低4位(PC3～PC0)構(gòu)成B組，由B組控制部件實(shí)現(xiàn)控制功能。它們各有一個(gè)控制單元，可接收來自讀/寫控制部件的命令和CPU通過數(shù)據(jù)總線(D7～D0)送來的控制字，并根據(jù)它們來定義各個(gè)端口的操作方式。153.數(shù)據(jù)總線緩沖存儲器這是一個(gè)三態(tài)雙向8位數(shù)據(jù)緩沖存儲器，它是8255A與8086/8088CPU之間的數(shù)據(jù)接口。CPU執(zhí)行輸出指令時(shí)，可將控制字或數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線緩沖存儲器傳送給8255A。CPU執(zhí)行輸入指令時(shí)，8255A可將狀態(tài)信息或數(shù)據(jù)通過總線緩沖存儲器向CPU輸入。因此它是CPU與8255A之間交換信息的必經(jīng)之路。164.讀/寫控制部件這是8255A內(nèi)部完成讀/寫控制功能的部件，它能接收CPU的控制命令，并根據(jù)它們向片內(nèi)各功能部件發(fā)出操作命令。有關(guān)引腳如下：(1)CS——片選信號。由CPU輸入，通常由端口的高位地址碼譯碼得到。(2)RD，WR——讀、寫控制信號。由CPU發(fā)出，表示CPU本次操作的類型。17(3)RESET——復(fù)位信號。由CPU輸入。RESET有效時(shí)，清除8255A中所有控制字寄存器內(nèi)容，并將各端口置成輸入方式。(4)A1和A0——端口選擇信號。 當(dāng)A1A0＝00，選擇端口A； 當(dāng)A1A0＝01，選擇端口B； 當(dāng)A1A0＝10，選擇端口C； 當(dāng)A1A0＝11，選擇控制字寄存器。18195.2.38255A芯片的控制字定義工作方式控制字通過方式定義控制字可以設(shè)置8255各端口的工作方式。如圖所示：202置位/復(fù)位控制字

只對端口C有效，格式如圖所示。格式如圖所示，當(dāng)將端口A定義為方式1或方式2或?qū)⒍丝贐定義為方式1時(shí)，要求使用端口C的某些位作控制用，這時(shí)需要使用一個(gè)專門的置位/復(fù)位控制字來對控制端口C的各位分別進(jìn)行置位/復(fù)位操作。21225.2.4工作方式8255A各端口共有3種工作方式：方式0——基本輸入/輸出方式；方式1——選通輸入/輸出方式；方式2——雙向傳送方式。端口A有3種工作方式(方式0，方式1和方式2)，端口B只可處于兩種方式(方式0和方式1)，端口C常被分成高4位和低4位兩部分，可分別用來傳送數(shù)據(jù)或控制信息。23工作方式0

基本輸入/輸出方式這是8255A中各端口的基本輸入/輸出方式。它只完成簡單的并行輸入/輸出操作，CPU可從指定端口輸入信息，也可向指定端口輸出信息。如果3個(gè)端口均處于工作方式0，則可由工作方式控制字定義16種工作方式的組合，這種情況下，工作方式控制字的具體格式應(yīng)如下圖所示。2425（2）工作方式1選通輸入/輸出方式

——選通輸入方式數(shù)據(jù)輸入操作要在選通信號控制下完成。需要使用的控制信號如下:①STB——選通信號。由外部輸入，低電平有效。STB有效時(shí)，將外部輸入的數(shù)據(jù)鎖存到所選端口的輸入鎖存器中。對A組來說，指定端口C的第4位(PC4)用來接收向端口A輸入的STB信號；對B組來說，指定端口C的第2位(PC2)用來接收向端口B輸入的STB信號。26②IBF——輸入緩沖存儲器滿信號。向外部輸出，高電平有效。IBF有效時(shí)，表示由輸入設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)已占用該端口的輸入鎖存器，它實(shí)際上是對STB信號的回答信號，待CPU執(zhí)行IN指令時(shí)，RD有效，將輸入數(shù)據(jù)讀入CPU，其后沿把IBF置“0”，表示輸入緩沖存儲器已空，外部設(shè)備可繼續(xù)輸入后續(xù)數(shù)據(jù)。對A組來說，指定端口C的第5位(PC5)作為從端口A輸出的IBF信號；對B組來說，指定端口的第一位(PC1)作為從端口B輸出的IBF信號。27③INTR——中斷請求信號。向CPU輸出，高電平有效。對A組來說，指定端口C的第3位(PC3)作為從端口A輸出的INTR信號；對B組來說，指定端口的第0位(PC0)作為從端口B輸出的INTR信號。在A組和B組控制電路中分別設(shè)置一個(gè)內(nèi)部中斷觸發(fā)器INTEA和INTEB，前者由STBA(PC4)控制置位，后者由STBB(PC2)控制置位。28當(dāng)任一組中的STB有效，則把IBF置“1”，表示當(dāng)前輸入緩沖存儲器已滿，并由STB后沿置“1”各組的INTE，于是輸出INTR有效，向CPU發(fā)出中斷請求信號。待CPU響應(yīng)這一中斷請求，可在中斷服務(wù)程序中安排IN指令讀取數(shù)據(jù)后，將IBF置“0”，外部設(shè)備才可繼續(xù)輸入后續(xù)數(shù)據(jù)。8255A中的端口A和端口B均可工作于方式1完成輸入操作功能，這種情況下工作方式控制字的具體格式如圖所示。292/1/2023302/1/202331從圖中可看出，當(dāng)端口A和端口B同時(shí)被定義為工作方式1完成輸入操作時(shí)，端口C的PC5～PC0被用作控制信號，只有PC7和PC6位可完成數(shù)據(jù)輸入或輸出操作，因此這實(shí)際上可構(gòu)成兩種組合狀態(tài)：它們是端口A，B輸入，PC7，PC6輸入和端口A，B輸入，PC7，PC6輸出。32工作方式1

——選通輸出方式方式1也可完成輸出操作，使用的控制信號有：①OBF——輸出緩沖存儲器滿信號。向外部輸出，低電平有效。OBF有效時(shí)，表示CPU已將數(shù)據(jù)寫入該端口正等待輸出。當(dāng)CPU執(zhí)行OUT指令，WR有效時(shí)，表示將數(shù)據(jù)鎖存到數(shù)據(jù)輸出緩沖存儲器，由WR的上升沿將OBF置為有效。對于A組，系統(tǒng)規(guī)定端口C的第7位(PC7)用作從端口A輸出的OBF信號，對于B組，規(guī)定端口C的第1位(PC1)用作從端口B輸出的OBF信號。33②ACK——外部應(yīng)答信號。由外部輸入，低電平有效。ACK有效，表示外部設(shè)備已收到由8255A輸出的八位數(shù)據(jù)，它實(shí)際上是對OBF信號的回答信號。對于A組，指定端口C的第6位(PC6)用來接收向端口A輸入的ACK信號；對于B組，指定端口C的第2位(PC2)用來接收向端口B輸入的ACK信號。34③INTR——中斷請求信號。向CPU輸出，高電平有效。對于端口A，內(nèi)部中斷觸發(fā)器INTEA由PC6(ACKA)置位，對于端口B，INTEB由PC2(ACKB)置位。當(dāng)ACK有效時(shí)，OBF被復(fù)位為高電平，并將相應(yīng)端口的INTE置“1”，于是INTR輸出高電平，向CPU發(fā)出輸出中斷請求，待CPU響應(yīng)該中斷請求，可在中斷服務(wù)程序中安排OUT指令繼續(xù)輸出后續(xù)字節(jié)。對于A組，指定端口C的第3位(PC3)作為由端口A發(fā)出的INTR信號；對于B組，指定端口C的第0位(PC0)作為由端口B發(fā)出的INTR信號。35如果將8255A中的端口A和端口B均定義為工作方式1的輸出方式，則工作方式控制字的具體格式如下圖所示。36經(jīng)這樣定義的端口狀態(tài)如下圖所示。圖102/1/202337從圖中可看出，當(dāng)端口A和端口B同時(shí)被定義為工作方式1完成輸出操作時(shí)，端口C的PC6，7和PC3～PC0被用作控制信號，只有PC4，5兩位可完成數(shù)據(jù)輸入或輸出操作。因此可構(gòu)成兩種組合狀態(tài)：①端口A，B輸出，PC4，5輸入；②端口A，B輸出，PC4，5輸出。38圖11采用工作方式1，也可將端口A和端口B分別定義為輸入和輸出端口。將端口A定義為方式1輸入，將端口B定義為方式1輸出，其方式控制字格式如圖所示。2/1/202339經(jīng)定義的端口狀態(tài)如圖所示。圖122/1/202340(3)工作方式2

帶選通的雙向傳送方式。8255A中只允許端口A處于工作方式2，可用來在CPU與外設(shè)之間實(shí)現(xiàn)雙向并行通信。其有關(guān)的控制信號由端口C提供，并可向CPU發(fā)出中斷請求信號。當(dāng)端口A工作于方式2時(shí)，允許端口B工作方式0或方式1完成輸入/輸出功能，其方式控制字格式如下圖所示。41圖122/1/202342端口C的使用：在方式0，其為基本的I/O端口；若有端口工作于其他方式，則讀取端口C為狀態(tài)數(shù)據(jù)。431、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有一并行接口芯片8255A，初始化時(shí)將8255A的A口設(shè)置成方式1的輸出，這時(shí)8255A與外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號為：

A）IBF、STB B）RDY、STB C）OBF、ACK D）INTR、ACK2、有一并行接口芯片8255A，初始化時(shí)將其設(shè)置成方式1的輸出，其中斷輸出引腳連接至8259的IR2，這時(shí)系統(tǒng)對該中斷源的屏蔽分

級。

A）1 B）2 C）3 D)444

MOV AL,90H;初始化

OUT 63H,ALLP: IN AL,60H XOR AL，0FFH OUT61H,AL JMP LP【例1】從A口輸入開關(guān)狀態(tài)，利用LED顯示：開關(guān)斷開，相應(yīng)LED點(diǎn)亮；開關(guān)閉合，相應(yīng)LED點(diǎn)亮。

8255端口地址：60H~63HLED0LED1LED745【例2】在PC/XT系統(tǒng)中接有一個(gè)打印機(jī)，8255A作為輸出接口，工作在選通方式，試編程將內(nèi)存某緩沖區(qū)BUF內(nèi)的200H個(gè)字節(jié)的ASCII碼送打印機(jī)打印，其接口電路如圖。設(shè)8255A的端口地址：A口、B口、C口、控制字寄存器：

210H，211H，212H，213H

PA7~PA0PC6(ACKA)PC0PC7PC3D7~D0ACKSTB8255A打印機(jī)8259AIRQ2OBF46主程序…CLIMOVAL,0A0H ；8255A方式控制字MOVDX，213HOUTDX,ALMOVAL,0DH ；置位PC6，使A口中斷允許OUTDX,ALPUSHDS；保存DSMOVAX,SEGPRINT_INT;中斷服務(wù)程序PRINT段址送DSMOVDS,AXLEADX,PRINT_INT；PRINT偏址送DXMOVAL,0AH；中斷類型碼送ALMOVAH,25H；功能號送AHINT21H；調(diào)用DOS設(shè)中斷向量功能

INAL,21H；讀中斷屏蔽寄存器IMR內(nèi)容ANDAL,0FBHOUT21H,AL；開放IR2中斷

POPDS;恢復(fù)DS

47MOV DX，213HMOV AL，01HOUT DX，ALMOV SI，OFFSETBUFMOV AL，[SI]INC SIMOV BUFPT，SIMOV CX,NUM-1MOV DX,210HOUT DX,AL

STI MOV DX,213H MOV AL,00 OUT DX,AL INC AL NOP OUT DX,ALNEXT:HLT ；等待中斷

LOOP NEXT IN AL,21H OR AL04H OUT 21H,AL …48中斷處理子程序PRINT_INT PROC MOV SI,BUFPT MOV AL,[SI] INC BUFPT MOV DX,210H OUT DX,AL MOV DX,213H MOV AL,00H OUT DX,AL NOP INC AL OUT DX,ALP_END: MOV AL,20H OUT 20H,AL IRETPRINT ENDP49【例3】將開關(guān)的通斷狀態(tài)用七段LED數(shù)碼管顯示。

例如，K8閉合，其余3個(gè)斷開，則七段LED顯示器顯示數(shù)字7。505152工作原理分析同相驅(qū)動器

A口工作于輸入方式，PA3－PA0與4個(gè)開關(guān)相連，B口工作于輸出方式，PB7－PB0經(jīng)同相驅(qū)動器與七段LED顯示器相連（B口輸出的是TTL電平信號，要使LED顯示器發(fā)光，必須加上驅(qū)動電路，才能提供足夠大的電流）。開關(guān)合上后，PA接地，輸入“0”電平；開關(guān)斷開時(shí)，PA經(jīng)一電阻接＋5V，輸入“1”電平。CPU從8255讀入A口的狀態(tài)，根據(jù)轉(zhuǎn)換碼表查表轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的七段碼，輸出相應(yīng)信號到B口。PB端經(jīng)同相驅(qū)動器接七段LED顯示器，其電平為“0”時(shí)相應(yīng)的LED滅；電平為“1”時(shí)相應(yīng)的LED亮。53;012345678TABLEDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH

9AbCdEFDB6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H

┅┅PORTAEQU0F0H；A口地址

PORTBEQU0F2H；B口地址

PORTCTLEQU0F6H；控制寄存器地址

┅┅MOVAL,10010000BOUTPORTCTL,AL；寫方式控制字

INAL,PORTA；讀A口開關(guān)狀態(tài)ANDAL,0FH；高4位清0LEABX,TABLEXLAT；利用換碼表轉(zhuǎn)換為七段碼值OUTPORTB,AL；從B口輸出，驅(qū)動LED發(fā)光JMP LPLP:54【例4】

鍵盤及顯示55OUTBIT equ08002h ;位控制口OUTSEG equ08004h ;段控制口IN_KEY equ08001h ;鍵盤讀入口datasegmentLEDBuf db6dup(?) ;顯示緩沖Num db1dup(?) ;顯示的數(shù)據(jù)DelayT db1dup(?)LEDMAP: ;八段管顯示碼

db3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07hdb7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71hKeyTable: ;鍵碼定義

db16h,15h,14h,0ffh,13h,12h,11h,10hdb0dh,0ch,0bh,0ah,0eh,03h,06h,09hdb0fh,02h,05h,08h,00h,01h,04h,07hdataends56codesegmentassumecs:code,ds:dataDelayprocnearpushax;延時(shí)子程序

pushcx

moval,0

mov

cx,axloop$popcxpopaxretDelayendp57DisplayLEDprocnear

mov

bx,offsetLEDBuf

mov

cl,6;共6個(gè)八段管

movah,00100000b;從左邊開始顯示DLoop:

mov

dx,OUTBIT

moval,0outdx,al;關(guān)所有八段管

moval,[bx]

mov

dx,OUTSEGoutdx,al

mov

dx,OUTBIT

moval,ahoutdx,al;顯示一位八段管

pushax

movah,1callDelaypopax

shrah,1incbx

dec

cl

jnz

DLoop

mov

dx,OUTSEG

moval,0outdx,al;關(guān)所有八段管

retDisplayLED

endp58TestKeyprocnear

mov

dx,OUTBIT

mov al,0out dx,al;輸出線置為0

mov

dx,IN_KEYin al,dx;讀入鍵狀態(tài)

not aland al,0fh;高四位不用

retTestKey

endp59GetKeyprocnear

mov

ch,00100000b

mov

cl,6KLoop:

mov

dx,OUTBIT

moval,ch;找出鍵所在列

notaloutdx,al

shr

ch,1

mov

dx,IN_KEYinal,dxnotalandal,0fh

jneGoon_;該列有鍵入

dec

cl

jnz

KLoop

mov

cl,0ffh;沒有鍵按下,返回0ffh

jmpExit1Goon_:

dec

cl

shl

cl,2;鍵值=列X4+行

mov

ch,4LoopC:testal,1

jnzExit1

shral,1inccl

dec

ch

jnz

LoopC60Exit1:

mov

dx,OUTBIT

moval,0outdx,al

mov

ch,0

mov

bx,offsetKeyTableaddbx,cx

moval,[bx];取出鍵碼

mov

bl,alWaitRelease:

mov

dx,OUTBIT

moval,0outdx,al;等鍵釋放

movah,10callDelaycallTestKey

jne

WaitRelease

moval,blretGetKey

endp61Startprocnear

movax,data

mov

ds,ax

mov

LEDBuf,0ffh;顯示8.8.8.8.

movLEDBuf+1,0ffh

movLEDBuf+2,0ffh

movLEDBuf+3,0ffh

movLEDBuf+4,0

movLEDBuf+5,0MLoop:callDisplayLED;顯示

callTestKey;有鍵入?

jz

MLoop;無鍵入,繼續(xù)顯示

callGetKey;讀入鍵碼

andal,0fh;顯示鍵碼

movah,0

mov

bx,offsetLEDMAPaddbx,ax

moval,[bx]

movLEDBuf+5,al

jmp

MLoopStartendpcodeendsendstart62【例5】8255A與A/D芯片配合構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖以及主要工作時(shí)序如下圖所示。編寫程序完成8255A的初始化以及啟動A/D變換的程序。設(shè)8255A的端口地址范圍為300～303H。BUSYBUSY63PA7~PA0PC7PC0