11_并行IO接口

2020/3/31第11章并行I/O接口2020/3/32主要内容8255A的内部结构及外部引脚8255A的控制字及初始化编程8255A的工作方式8255A的应用2020/3/33把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。并行通信并行接口实现并行通信的接口就是并行接口。具有一个或多个I/O端口每个端口具有与CPU及I/O设备进行联络控制的功能可用查询或中断方式交换数据2020/3/348255A是Intel86系列微处理机的配套并行接口芯片，它可为86系列CPU与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。可编程可以通过软件来设置芯片的工作方式，所以，用8255A连接外部设备时，通常不用再附加外部电路，给使用者带来很大方便。11.1可编程并行I/O接口芯片8255A2020/3/358255A芯片内部结构及其功能数据总线缓冲器内部控制线内部数据线D0～D7A组控制A组端口AA组端口C上部B组控制B组端口BB组端口C下部读写控制逻辑PC0～PC3PB0～PB7PC4～PC7PA0～PA7RDWRA0A1CSRESET2020/3/362020/3/378255A芯片内部包含3个8位端口1.并行输入/输出端口A，B，C2.A组和B组控制部件A组和B组各有一个控制单元，可接收来自读/写控制部件的命令和CPU通过数据总线(D7～D0)送来的控制字，并根据它们来定义各个端口的操作方式。端口A与端口C的高4位(PC7～PC4)构成A组，由A组控制部件实现控制功能端口B与端口C的低4位(PC3～PC0)构成B组，由B组控制部件实现控制功能2020/3/383.数据总线缓冲存储器这是一个三态双向8位数据缓冲存储器，它是8255A与8086CPU之间的数据接口。CPU执行输出指令时，可将控制字或数据通过数据总线缓冲存储器传送给8255A。CPU执行输入指令时，8255A可将状态信息或数据通过总线缓冲存储器向CPU输入。2020/3/394.读/写控制部件这是8255A内部完成读/写控制功能的部件，它能接收CPU的控制命令，并根据它们向片内各功能部件发出操作命令。可接收的控制命令如下：(1)CS——片选信号。由CPU输入，通常由端口的高位地址码(A15～A2)译码得到，CS有效，表示该8255A被选中。(2)RD，WR——读、写控制信号。由CPU输入，RD有效，表示CPU读8255A，应由8255A向CPU传送数据或状态信息。WR有效，表示CPU写8255A，应由CPU将控制字或数据写入8255A。2020/3/310(3)RESET——复位信号。由CPU输入。RESET有效时，清除8255A中所有控制字寄存器内容，并将各端口置成输入方式。(4)A1和A0——端口选择信号。当A1A0＝00，选择端口A；当A1A0＝01，选择端口B；当A1A0＝10，选择端口C；当A1A0＝11，选择控制字寄存器。2020/3/311与处理器接口CS*A1A0I/O地址读操作RD*写操作WR*00000101001160H61H62H63H读端口A读端口B读端口C非法写端口A写端口B写端口C写控制字2020/3/3128255A芯片的控制字及其工作方式8255A中各端口可有3种基本工作方式：方式0：基本输入输出方式适用于无条件传送和查询方式的接口电路方式1：选通输入输出方式适用于查询和中断方式的接口电路方式2：双向选通传送方式适用于与双向传送数据的外设适用于查询和中断方式的接口电路2020/3/313端口A可处于3种工作方式(方式0，方式1和方式2)端口B只可处于两种方式(方式0和方式1)端口C常常被分成高4位和低4位两部分，可分别用来传送数据或控制信息.用户可用软件来分别定义3个端口的工作方式，可使用的控制字有定义工作方式控制字和置位/复位控制字。2020/3/314控制字(1)定义工作方式控制字2020/3/315(2)置位/复位控制字只对端口C有效，其使用格式如下图所示2020/3/316工作方式0这是8255A中各端口的基本输入/输出方式。它只完成简单的并行输入/输出操作，CPU可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息。2020/3/317方式1输入引脚：A端口数据选通信号表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号表示A口已经接收数据中断请求信号请求CPU接收数据PC4PC5PC3PA7~PA0INTEAIBFAINTRASTBA中断允许触发器PC6、72I/O2020/3/318方式1输入引脚：B端口PC2PC1PC0PB7~PB0INTEBIBFBINTRBSTBB数据选通信号表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号表示B口已经接收数据中断请求信号请求CPU接收数据中断允许触发器方式1需借用端口C用做联络信号同时还具有中断请求和屏蔽功能2020/3/319方式1输入联络信号STB*——选通信号，低电平有效由外设提供的输入信号，当其有效时，将输入设备送来的数据锁存至8255A的输入锁存器IBF——输入缓冲器满信号，高电平有效8255A输出的联络信号。当其有效时，表示数据已锁存在输入锁存器INTR——中断请求信号，高电平有效8255A输出的信号，可用于向CPU提出中断请求，要求CPU读取外设数据2020/3/3208255A工作在方式1（输入）当A口已接受外设数据后，有两种方式通知CPU取数：条件查询方式，通过查询缓冲器是否“满”，即IBFA是否为高电平来取数。中断方式。2020/3/321在条件传送中，一般要有所谓的“握手”信号来协调数据的传送。“握手”信号至少要有两位信号线：其中一位是由接口电路发给外设，功能是向外设提供接口电路的信息。另一位是由外设发给接口，功能是向接口提供外设的信息。显然在8255A的选通输入方式中STBA和IBFA是一对“握手”信号。2020/3/322例2：8255A的A口和B口分别工作在方式1和方式0，A口为输入端口，接有8个开关。B口为输出端，接有8个发光二极管，连接电路如图所示。现要求用方式1把改变后的键信息输入到CPU并通过B口显示。8255AKK7K0PA0PA7……PC4PB0PB7PC5LED0LED7LED……STBAIBFA2020/3/3231、用户通过改变K0～K7，产生新的键信息；2、按下开关K，产生选通信号，数据进入A口的缓冲器，此步骤实际上告诉CPU，8255的A口来了一个新数据；3、IBFA有效使LED点亮。这里含有两个信息，一个是8255A通知CPU其A口来了一个新数据，另一个是告诉用户CPU尚未取走这个这个数据，用户不得再送其他数据；4、CPU取走这个数据，LED熄灭；5、转步骤1。这个系统的工作过程如下：2020/3/324设8255的I/O地址分布为88H—8EH，相应的程序段如下：moval,10111001b；设置A口为方式1的输入，loop1：inal,8ch；取C口的状态线testal,00100000b；测试IBFA信息jzloop1；等待用户设定新的键值movcx,0ffffh；延时，LED灯亮（相对于步骤3）loop2：looploop2inal,80h；取数。LED灯灭（相对于步骤4）out82h,al；更新B口的显示jmploop1；重复2020/3/325方式1中断控制8255A的中断由中断允许触发器INTE控制置位允许中断，复位禁止中断对INTE的操作通过写入端口C的对应位实现，INTE触发器对应端口C的位是作应答联络信号的输入信号的那一位，只要对那一位置位/复位就可以控制INTE触发器选通输入方式下端口A的INTEA对应PC4端口B的INTEB对应PC22020/3/326方式1输出引脚：A端口外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据中断请求信号请求CPU再次输出数据PC6PC7PC3PA7~PA0INTEAOBFAINTRAACKA中断允许触发器2020/3/327方式1输出引脚：B端口PC2PC1PC0PB7~PB0INTEBOBFBINTRBACKB外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据中断请求信号请求CPU再次输出数据中断允许触发器2020/3/328方式1输出联络信号OBF*——输出缓冲器满信号，低有效8255A输出给外设的一个控制信号，当其有效时，表示CPU已把数据输出给指定的端口，外设可以取走ACK*——响应信号，低有效外设的响应信号，指示8255A的端口数据已由外设接受INTR——中断请求信号，高有效当输出设备已接受数据后，8255A输出此信号向CPU提出中断请求，要求CPU继续提供数据端口A的INTEA对应PC6端口B的INTEB对应PC22020/3/329方式1的应用端口A和端口B均工作于工作方式1A、B都完成输入操作功能A、B都完成输出操作功能A、B其中一个输入，另一个输出2020/3/330端口A、B都为方式1输入操作工作方式控制字可设置如下2020/3/331端口状态如下图所示2020/3/332当端口A和端口B同时被定义为工作方式1完成输入操作时，端口C的PC5～PC0被用作控制信号，只有PC7和PC6位可完成数据输入或输出操作。因此这实际上可构成两种组合状态：端口A，B输入，PC7，PC6输入端口A，B输入，PC7，PC6输出。当A、B同时完成输出或其中一个输入、一个输出情况类似，只是使用信号和控制字不同。2020/3/333方式2-双向方式8255A中只允许端口A处于工作方式2方式2将方式1的选通输入输出功能组合成一个双向数据端口，可以发送数据和接收数据，可用来在两台处理机之间实现双向并行通信。当端口A工作于方式2时，允许端口B工作方式0或方式1完成输入/输出功能。方式2的数据输入过程与方式1的输入方式一样方式2的数据输出过程与方式1的输出方式有一点不同：数据输出时8255A不是在OBF*有效时向外设输出数据，而是在外设提供响应信号ACK*时才送出数据2020/3/334方式2双向引脚PC6PC7PC3PA7~PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2用PC6设置INTE1（输出）用PC4设置INTE2（输入）输入和输出中断通过或门输出INTRA信号端口A工作于方式2所需要的5个控制信号分别由端口C的PC7～PC3来提供。如果端口B工作于方式0，那么PC2～PC0可用作数据输入/输出；如果端口B工作于方式1，那么PC2～PC0用来作端口B的控制信号2020/3/335当端口A工作于方式2时，允许端口B工作方式0或方式1完成输入/输出功能，其方式控制字格式如下图所示。2020/3/3368255A并行接口应用举例可编程并行接口8255A可为86系列微处理机提供3个独立的并行输入/输出端口。利用输出端口与数模转换器相连，可控制输出模拟量的大小。利用模数转换器又可将它们变换为数字量，通过并行输入端口送回微机系统中。一个由8086CPU和8255A为主体构成的闭环调节系统的结构流程图如图8.20所示。由图可看出，8255A中端口A工作在方式0，完成输出功能，用来向数模转换器输出8位数字信息。端口B工作在方式1，完成输入功能，用来接收由模数转换器输入的8位数字信息。端口C作控制用，PC7用作模数转换器ADC0809的启动信号，PC2用作输入的STBB信号，PC0用作中断请求信号INTRB，通过中断控制器8259A可向CPU发中断请求，这些都要由初始化程序来定义。2020/3/3372020/3/338例1：8255A的A口和B口工作在方式0，A口为输入端口，接有四个开关。B口为输出端，接有一个七段发光二极管，连接电路如图所示。试编一程序要求七段发光二班管显示开关所拨通的数字。2020/3/339agDPfedbc电路LED数码管段码表2020/3/