微机系统原理与接口

8255A是INTEL公司的产品，可编程的并行接口芯片数据总线缓冲器A组A口A组C口上半部A组控制B组C口下半部B组B口B组控制PA7~PA0PC7~PC4PB7~PB0PC3~PC0读/写控制WRA1A0RESETCS内部总线8CPUDBRD11.18255A的内部结构24根端口数据线接外设PA7~PA0为A口数据线PB7~PB0为B口数据线PC7~PC0为C口数据线8255A的外部引脚8255A为双列直插式,40引脚8根系统数据线接CPUD7~D06根输入控制线RESET：复位信号，RESET=1时，8255内部复位，所有内部寄存器清零，A、B、C三个端口自动为输入口CS：片选信号，CS=0时，该芯片被选中RD：来自CPU的I/O读命令WR：来自CPU的I/O写命令A1、A0：通常接CPU的地址线A1、A0电源线：+5V，地线如果系统产生片选信号的译码电路如图，则：AENA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0IORIOWCSA1A0RDWR8255AA数据口地址=60HB数据口地址=61HC数据口地址=62H控制口地址=63H控制口寄存初始化命令字端口：接口电路中能和CPU直接交换信息的寄存器8255A有4个端口寄存器8255A的端口编址注意:对控制寄存器不能进行读操作CSA1A0WRRD完成00001CPU数据→A口数据寄存器00101CPU数据→B口数据寄存器01001CPU数据→C口数据寄存器01101CPU送来的命令字→控制寄存器00010读A口数据→CPU00110读B口数据→CPU01010读C口数据→CPUA口可工作在方式0、1、2B口可工作在方式0、1C口可工作在方式0工作方式适用于端口……方式0：基本型入/出A口、B口、C口方式1：选通型入/出A口、B口方式2：双向传输A口11.28255A的工作方式简介什么是选通型输入？（以A口为例）A口定义为选通型输入时，端口和外设之间有两类信号线数据线PA7~PA0联络线IBFA、STBAIBF（InputBufferFull）输入缓冲器满状态线输入设备PA7~0IBFASTBA8255A口STB（Strobe）选通信号输入IBF=1，通知外设输入缓冲器已满，请不要再送数据只有在IBF=0时,外设才能写入数据当外设把数据放在端口线上时必须伴随一个选通信号。当STB=时完成数据锁存。端口收到数据后，通过IBF状态告知CPU可读输入设备PA7~0IBFASTBA8255A口什么是选通型输出?（以B口为例）当端口定义为选通型输出时，端口与外设之间也有两类信号数据线PB7~PB0联络线OBFB、ACKBOBF(OutputBufferFull)输出缓冲器满状态线ACK(Acknowledge)确认应答输出设备PB7~0OBFBACKB8255B口输出设备PB7~0OBFBACKB8255B口CPU对B口执行OUT指令,把一个数→8255OBFB=,通知外设输出缓冲器已满(即数据线上信息可用了)外设取走数据之后,使ACKB=,通知CPU端口数据已取走,可再送一个数什么是基本型输入?(以B口为例)当B口定义为基本型输入时,它相当于一个输入缓冲器,对B口执行一条IN指令,就把输入数据→CPU对B口执行一条IN指令打开控制门PB7PB0至CPUD7D0什么是基本型输出(以A口为例)当A口定义为基本型输出时,它为一个输出锁存器CPU对A口执行一条OUT指令把数据锁存在端口总之：基本型输入/出时，8255和外设之间没有联络信号对A口执行一条OUT指令锁存数据DQCPPA7PA0CPUD7D0DQCP1.8255控制字8255有2个控制字，方式选择控制字，C口按位置0/置1命令字，控制字必须写入控制口才能有效11.38255A控制字与初始化编程D61D5D3D1D0D2D4C口PC3~PC01=输入0=输出B组B口1=输入0=输出方式选择0=方式01=方式1C口PC7~PC41=输入0=输出A组A口1=输入0=输出方式选择00=方式001=方式11X=方式2方式选择控制字A口工作在方式1、方式2，B口工作在方式1时，D3、D0只能定义部分PC线的入/出A口工作在方式2时，D4不起作用C口上、下半部可以选择不同的入/出（都是方式0）注意：C口按位置0/1命令字注意：C口按位置0/1命令字必须写入控制口X0XD3D1D0D2XD3D2D1位选择000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7D0功能1PCX置10PCX置0根据需要：把C口置0/置1命令字→控制口，目的是禁止/允许某一口提中断2.8255A初始化编程步骤方式选择命令字→控制口，目的选择某一口的工作方式例：要求置A口为方式0输出，B口为方式0输入，PC7~4为输出，PC3~0为输入MOVAL，83HOUT控口地址，AL解：方式选择命令字A口方式0A口输出B口方式0B口输入PC7~4为输出PC3~0为输入01001100一、方式0与时序数据有效tARtIR端口数据有效tHRtRAtRDtDFtRRRD输入CS,A1,A0D7~D0方式0输入时序11.48255A工作方式与时序数据有效tAWtDW数据有效tWDtWAtWBt输出（端口输出）CS,A1,A0D7~D0（CPU输出数据）方式0输出时序二、方式1输入（选通型输入）及时序10111/0XXXA口方式11=PC7、6为入线0=PC7、6为出线方式选择命令字输入PC4PC5PC3INTEAPC7~6PA7~0空闲STBAIBFAINTRAA口选通型输入1.A口方式1输入的预置当方式字=B0H写入控制口之后，A口即工作在选通型输入，PC7、PC6空闲，输出线？输入线？受方式字D3控制PA7~PA0即为输入线PC4自动定义为入线，称为STBAPC5自动定义为出线，称为IBFAPC3自动定义为出线，称为INTRA它们是输出线？输入线？不再受方式字D3、D0控制此时：PC4PC5PC3INTEAPC7~6PA7~0空闲STBAIBFAINTRAA口选通型输入当INTEA=1之后，若IBFA=1，则A口提出中断请求2.A口方式1输入时，A口的中断管理用C口置0/置1命令字使PC4=1，则INTEA=1，允许A口中断用C口置0/置1命令字使PC4=0，则INTEA=0，禁止A口中断INTEA为A口的中断允许触发器，当A口定义为方式1输入时：注意：中断允许触发器只能受CPU控制，外设信号STBA不能使其置0/1PC4PC5PC3INTEAPC7~6PA7~0空闲STBAIBFAINTRAA口选通型输入1XXXX11XB口方式1输入方式选择命令字PC2PC1PC0INTEBPB7~0STBBIBFBINTRBB口选通型输入3.B口方式1输入的预置当方式字=86H写入控制口之后，B口即工作在选通型输入，PB7~PB0即为输入线PC2自动定义为入线，称为STBBPC1自动定义为出线，称为IBFBPC0自动定义为出线，称为INTRB输出线？输入线？不再受方式字D0控制此时：STBBPC2PC1PC0INTEBPB7~0B口选通型输入IBFBINTRB4.B口方式1输入时的中断管理INTEB=1之后，若IBFB=1，则INTRB=1，B口可提出中断请求INTEB为B口的中断允许触发器，当B口工作在方式1输入时：用C口置0/1命令字使PC2=1，则INTEB=1，允许B口中断;用C口置0/1命令字使PC2=0，则INTEB=0，禁止B口中断注意：中断允许触发器INTEB受CPU控制，外设信号STBB不能使INTEB置0/1STBBPC2PC1PC0INTEBPB7~0B口选通型输入IBFBINTRB5.方式1输入的时序图方式1输入时序tSITtSIBtRITtRIBtPStPHtSTSTBIBFINTRRD来自外设的输入数据方式1输入操作是由STB=引发的，STB=后：外设数据→8255,IBF=STBIBFINTRRD来自外设的输入数据满足下列条件，提中断请求：STB信号结束（STB脉宽可以很宽）IBF=1，（外设数据确已锁存）INTE=1（中断允许触发器置1）STBIBFINTRRD来自外设的输入数据服务程序执行IN指令之后：RD信号前沿使INTR=，后沿使IBF=0从而结束一次数据输入过程STBIBFINTRRD来自外设的输入数据6.方式1输入时，CPU~8255信息交换的方式可以用中断方式可以用查询方式，输入查询应查询IBF，不应该查询STB！！！∵STB脉冲是外设送来，它最小可小到500ns，而在500ns的时间内正好运行CPU的查询指令是不可能的三、方式1输出(选通型输出)及时序10101/0XXXA口方式1输出1=PC4、5为入线0=PC4、5为出线方式选择命令字PC6PC7PC3INTEAPC4、5PA7~0空闲ACKAOBFAINTRAA口选通型输出PC6PC7PC3INTEAPC4、5PA7~0空闲ACKAOBFAINTRAA口选通型输出1.A口方式1输出的预置当方式字=A0H写入控制口之后，A口即工作在选通型输出方式，PC4、PC5空闲，出？入？受方式字D3控制PA7~0为输出线PC6自动定义为入线，称ACKAPC7自动定义为出线，称OBFAPC3自动定义为出线，称INTRA输出？输入？不再受方式字D3、D0控制此时：2.方式1输出时A口的中断管理INTEA为A口的中断允许触发器，当A口定义为方式1输出时：用C口置0/置1命令字使PC6置1，则INTEA=1，允许A口中断用C口置0/置1命令字使PC6置0，则INTEA=0，禁止A口中断当INTEA=1之后，若OBFA=1，则A口提中断INTEA只能受CPU控制，外设ACKA信号不能改变其状态PC6PC7PC3INTEAPC4、5PA7~0空闲ACKAOBFAINTRAA口选通型输出1XXXX10XB口方式1输出方式选择命令字ACKBOBFBINTRBPC2PC1PC0INTEBPB7~0B口选通型输出OBFBPC2PC1PC0INTEBPB7~0B口选通型输出ACKBINTRB3.Ｂ口方式１输出的设置当方式字=84H→控制口之后，B口即工作在选通型输出方式，入线？出线？不再受方式字D0控制PB7~PB0定义为输出线PC2自动定义为入线，称为ACKBPC1自动定义为出线，称为OBFBPC0自动定义为出线，称为INTRB此时：4.方式1输出时，B口的中断管理INTEB为B口的中断允许触发器,当B口工作在方式1输出时：用C口置0/1命令字使PC2=1，则INTEB=1，允许B口中断用C口置0/1命令字使PC2=0，则INTEB=0，禁止B口中断INTEB置1后，OBFB=1，则INTRB=1，B口提出中断同样，ACKB不能改变INTEB的状态，它只受CPU控制OBFBPC2PC1PC0INTEBPB7~0B口选通型输出ACKBINTRB5.方式1输出的时序图方式1输出时序tAXtWOBtAOBtAITtWBtWITOBFINTRWR输出ACK方式1输出时CPU针对8255数据口执行OUT指令WR信号结束后，数据出现在外设数据线上OBF有效（向外设通报其数据线信息可用）使INTR无效，撤销中断请求OBFINTRWR输出ACK★外设取走数据后，发来ACK，ACK信号前沿使OBF无效，后沿提中断。OBFINTRWR输出ACK工作在方式1输出时端口提中断的条件：外设发出ACK信号且使OBF=1中断允许触发器置1OBFINTRWR输出ACK6.方式1输出时，CPU~8255交换信息的方式中断方式查询方式：查询OBF，当OBF=1（不满）时可送下一个数据四、8255的双向方式只有A口可以工作在双向方式当A口工作在双向方式时，B口可以工作在基本型I/O（不需要联络线），也可以工作在选通型I/O（使用PC0、1、2做联络线）00B口方式0输出01B口方式0输入10B口方式1输出11B口方式1