并行接口技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,并行接口技术,可编程并行接口芯片8255A及其应用,1,并行数据传输方式,以计算机的字长，通常是8位、16位或32位为传输单位，一次传送一个字长的数据,适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换,例如：微机与并行接口打印机、磁盘驱动器,微机系统中最基本的信息交换方法,例如：系统板上个部件之间，接口电路板上各部件之间,2,典型的并行接口和外设连接的示意图,*,输入准备好,*,并行接口：,连接CPU与并行外设，实现两者间,的并行通信，在信息传送过程中，起到输出锁存,或输入缓冲的作用,。,3,并行接口电路8255A,具有多种功能的可编程并行接口电路芯片,最基本的接口电路：三态缓冲器和锁存器,与CPU间、与外设间的接口电路：状态寄存器和控制寄存器,还有端口的译码和控制电路、中断控制电路,分3个端口（,每个端口8条线）,，共24个外设引脚（,也可分为2组工作，每组12条线）,共三种输入输出工作方式（可编程设置）,4,(1) PA7PA0、PB7PB0及PC7PC0 A口、B口及C口的输入/输出线。,(2) D7D0 三态双向数据线，数据总线连接，用来传送数据信息。,(3) 片选信号线，低电平有效。,(4) 读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。,(5) 写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。,(6) A1、A0 端口选择信号，用来寻址控制端口和I/O端口。,(7) RESET 复位信号线，高电平有效。有效时，所有寄存器的内容都被清零，三个I/O端口都被置成方式0输入。,8255A,PA3,PA2,PA1,PA0,RD,CS,GND,A1,A0,PC7,PC6,PC5,PC4,PC3,PC2,PC1,PC0,PB0,PB1,PB2,PA4,PA5,PA6,PA7,WR,RESET,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,Vcc,PB7,PB6,PB5,PB4,PB3,8255A引脚图,8255A是40条引脚的双列直插式芯片，引脚排列如图所示：,5,一、8255A的内部结构和引脚,数据,总线,缓冲器,内部控制线,内部数据线,D,0,D,7,A组,控制,A组,端口A,A组,端口C,上部,B组,控制,B组,端口B,B组,端口C,下部,读写,控制,逻辑,PC,0,PC,3,PB,0,PB,7,PC,4,PC,7,PA,0,PA,7,RD,WR,A,0,A,1,CS,RESET,6,7,1. 外设数据端口,端口A：,PA,0,PA,7,A组，支持工作方式0、1、2,端口B：,PB,0,PB,7,B组，支持工作方式0、1,端口C：,PC,0,PC,7,仅支持工作方式0,A组控制高4位PC,4,PC,7,B组控制低4位PC,0,PC,3,端口,A,：,PA,0,PA,7,常作数据端口，功能最强大,端口,B,：,PB,0,PB,7,常作数据端口,端口,C,：,PC,0,PC,7,可作数据、状态和控制端口,分两个,4,位，每位可独立操作,控制最灵活，最难掌握,8,2. 与处理器接口,CS* A1 A0,I/O地址,读操作RD*,写操作WR*,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,60H,61H,62H,63H,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,D,0, D,7,数据线,A,0, A,1,地址线,RD*,读信号,WR*,写信号,CS*,片选信号,RESET,复位信号,9,二、 8255A的工作方式,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,10,1. 方式0,（基本输入输出方式）,工作在方式,0,的端口，为,单向传送端口,输入或输出,作为输入口相当于普通的三态门 作为输出口相当于普通的锁存器,CPU,可利用工作在方式,0,的端口，直接对端口进行读写操作，实现,CPU,与外设间的数据传送。,11,方式0输入时序,data,data,输入端口,D,0,D,7,RD,CS,A,1,A,0,请体会这里8255A的数据缓冲作用,12,方式0输出时序,WR,data,data,输出端口,D,0,D,7,CS,A,1,A,0,8255A对CPU通过它输出给外设的数据进行锁存,13,方式0基本输入输出方式,各个端口的输入、输出可以有16种不同的组合,最适用于无条件传送方式；,也可用于查询方式把A、B口作为8位数据的输入或输出口，C口的高/低4位分别定义为A、B口的控制位和状态位。（需用户指定C口相关位，然后通过软件查询来实现数据传送，相对麻烦）,14,2. 方式1,（选通输入输出方式）,A,口工作在方式,1,时，,C,口的,某,3,根引脚,作为,A,口的联络信号,。,B,口工作在方式,1,时，,C,口的,某,3,根引脚,作为,B,口的联络信号,。,工作在方式,1,的端口，为单向传送端口。,在方式,1,下，,C,口作为,A,口、,B,口联络信号的引脚，,其动作关系在芯片设计和制造时已固定，,不由用户自己安排，也不能编程改变。,15,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,PC,4,PC,5,PC,3,PA,7,PA,0,INTE,A,IBF,A,INTR,A,STB,A,中断允许触发器,INTE没有外部引出端，通过编程设置。,16,方式1 输入引脚：B端口,PC,2,PC,1,PC,0,PB,7,PB,0,INTE,B,IBF,B,INTR,B,STB,B,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,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,17,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,18,方式1 输入时序,外设送来数据,PB7PB0,PA7PA0,STB,IBF,INTR,RD,当,INTE=1时,19,当外设准备好数据，,将数据送至端口线PA7PA0或PB7PB0,外设发出选通信号STB*:,(,1) 将数据锁存在输入端口内。 (2) 使IBF变高，表示输入端口满，可用于阻止外设输入新数据。(3) 如果INTE=1, IBF的高电平和STB*的上升沿使INTR变高，发出中断请求。,转,中断处理程序，执行,IN,指令，,CPU 读取数据，发出RD信号,: (1) RD* 的下降沿清除INTR,(2) RD*的上升沿清除IBF,(3) 端口内的数据进入CPU,STB*和IBF是外设和8255A间,的一对应答联络信号，,为的是可靠地输入数据,20,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哪一位，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,PC,4,端口,B,的,INTEB,对应,PC,2,端口C,置位/复位控制字,21,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,PC,6,PC,7,PC,3,PA,7,PA,0,INTE,A,OBF,A,INTR,A,ACK,A,中断允许触发器,22,方式1输出引脚：B端口,PC,2,PC,1,PC,0,PB,7,PB,0,INTE,B,OBF,B,INTR,B,ACK,B,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,23,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PC,6,端口B的INTEB对应PC,2,24,方式1 输出时序,25,CPU执行OUT指令，输出数据,CPU发出WR*,(1),数据写到 8255A的端口,(2) 使OBF*有效（OBF*=0） ，表示输出端口满，可作为外设的选通信号,通知外设取数据。,(3) 清除中断请求信号INTR（,前一次的,）,外设接受到数据后，发出ACK*信号,(1) ACK*的下降沿使OBF*变高，,(2) 当INTE=1, OBF* 的高电平与ACK*的上升沿使INTR变高，发出中断请求，请求CPU输出新的数据。,OBF*和ACK*是外设和8255A间,的一对应答联络信号，,为的是可靠地输出数据,26,方式2 双向方式,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,只有端口A可以工作于方式2,，需要利用端口C的5个信号线，其作用与方式1相同,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,27,方式2 双向引脚,PC,6,PC,7,PC,3,PA,7,PA,0,INTE,1,OBF,A,INTR,A,ACK,A,PC,4,PC,5,IBF,A,STB,A,INTE,2,用PC,6,设置,INTE,1,（输出）,用PC,4,设置,INTE,2,（输入）,输入和输出中断通过,或门输出,INTR,A,信号,28,方式2双向时序,data-out,INTR,data-out,data-in,data-in,PA,0,PA,7,D,0,D,7,IBF,WR,OBF,ACK,STB,RD,29,三、 8255A的编程,初始化编程：一个方式控制字,采用控制,I/O,地址：,A,1,A,0,11,工作过程中：通过数据端口对外设数据进行读写,数据读写利用端口,A,、,B,和,C,的,I/O,地址，,A,1,A,0,依次等于,00、01、10,IBM PC/XT机上，端口A、B、C和控制端口的I/O地址为60H、61H、62H和63H,30,1. 写入方式控制字：控制字格式,31,1. 写入方式控制字：示例,要求：,A端口：方式1输入,C端口上半部：输出，C口下半部：输入,B端口：方式0输出,方式控制字：10110001B或B1H,初始化的程序段：,mov dx,0fffeh,;假设控制端口为FFFEH,mov al,0b1h,;方式控制字,out dx,al,;送到控制端口,32,A端口：方式1输入,C端口上半部：输出，C口下半部：输入,B端口：方式0输出,1,0,1,1,0,0,0,1,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,特征位,A口,方式 1,A口,输入,PC7PC4,I/O,B口,方式 0,B口,输出,PC3PC0,I/O,33,1,0,0,0,1/0,0,1,1/0,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,特征位,A口,方式 0,A口,输出,PC7PC4,I/O,B口,方式 0,B口,输入,PC3PC0,I/O,所以, 方式控制字为,1,00,0,0,0,1,0,B, 即,82,H,由于对,C口无要求，,控制C口的相应位D4, D0可为任意值，假设取0,例,假设8255A 控制端口的地址为203h,编程设置控制字，使,A口,方式0,输出,;,B口,方式0,输入,设置控制字的程序段如下：,MOV DX，203h,;,置DX为控制口地址,MOV AL，82h,;,置控制字于AL中,OUT DX, AL,;,将控制字写入控制口,34,2. 读写数据端口,初始化编程后：,当数据端口作为输入接口时，执行输入IN指令将从输入设备得到外设数据,当数据端口作为输出接口时，执行输出OUT指令将把CPU的数据送给输出设备,8255A具有锁存输出数据的能力,对输出方式的端口同样可以输入,不是读取外设数据,读取的是上次CPU给外设的数据,35,2. 读写数据端口：示例,利用8255A的输出锁存能力，可实现按位输出控制,对输出端口B的PB7位置位的程序段：,mov dx,0fffah,;B端口假设为FFFAH,in al,dx,;读出B端口原输出内容,or al,80h,;使PB,7,1,out dx,al,;输出新的内容,36,3. 读写端口C：归纳1,C,端口被分成,两个,4,位端口,，两个端口只能以方式,0,工作，可分别选择输入或输出,在控制上，,C,端口上半部和,A,端口编为,A,组，,C,端口下半部和,B,端口编为,B,组,37,3. 读写端口C：归纳2,当A和B端口工作在方式1或方式2时，C端口的部分或全部引脚将,被征用,其余引脚仍可设定工作在方式,0,38,3. 读写端口C：归纳3,对端口C的数据输出有两种办法,通过端口C的I/O地址：,向C端口直接,写入字节数据,。这一数据被写进C端口的输出锁存器，并从输出引脚输出，但对设置为输入的引脚无效,通过控制端口：,向C端口,写入位控字,，使C端口的某个引脚输出1或0，或置位复位内部的中断允许触发器,39,端口C的位控制字,位控制字写入控制端口,特别便于置位复位内部中断允许触发器INTE,40,例,假设8255A的控制口地址为203h,通过控制口置 PC2 为 0，置 PC4 为 1,MOV DX，,203H,;置DX为控制口地址,MOV AL，,0,000,010,0,B,;置PC2为0,OUT DX, AL,MOV AL，,0,000,100,1,B,;置PC4为1,OUT DX, AL,41,42,例,某系统要求使用8255的A口工作于方式1作输入，B口工作于方式0作输出，C口上半部输入，下半部输出。8255端口地址为60H-63H。,控制字为：,1,0111000B=0B8H,初始化程序为：,MOVAL，0B8H,OUT63H，AL,例,如上例，若A口工作于方式1作输入，要使用中断传送方式，则应当写PC4的按位置位字：,MOVAL，,0,000,1001,B,OUT63H，AL,42,43,方式1下8255状态字中INTE位的置位和复位, 若禁止PA口输入中断请求,MOV DX，303H ；8255命令口,MOV AL，0000,100,0,B ；置,PC,4,=0，禁止中断请求,OUT DX，AL, 若允许PA口输入中断请求,MOV DX，303H ；8255命令口,MOV AL，0000,100,1B ；置,PC,4,=1，允许中断请求,OUT DX，AL, 若允许PA口输出中断请求,MOV DX，303H ；8255命令口,MOV AL，0000,110,1B ；置,PC,6,=1，允许中断请求,OUT DX，AL,43,44, 若允许PB口输入中断请求,MOV DX，303H ；8255命令口,MOV AL，0000,010,1B ；置,PC,2,=1,，允许中断请求,OUT DX，AL, 若禁止PB口输入中断请求,MOV DX，303H ；8255命令口,MOV AL，0000,010,0,B ；置,PC,2,=0,，禁止中断请求,OUT DX，AL, 若允许PB口输出中断请求,MOV DX，303H ；8255命令口,MOV AL，0000,010,1B ；置,PC,2,=1,，允许中断请求,OUT DX，AL,44,3. 读写端口C：归纳4,读取C端口数据有两种情况,未被A和B端口征用的引脚,：将从定义为输入的端口读到引脚输入信息；将从定义为输出的端口读到输出锁存器中的信息,被A和B端口征用作为联络线的引脚,：将读到反映8255A状态的,状态字,45,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,方式1输入,I/O,I/O,IBFA,INTEA,INTRA,INTEB,IBFB,INTRB,方式1输出,OBFA,INTEA,I/O,I/O,INTRA,INTEB,OBFB,INTRB,方式2双向,OBFA,INTE1,IBFA,INTE2,INTRA,端口C的状态字,A口,B口,46,四、 8255A的应用,作为通用的并行接口电路芯片，8255A具有广泛的应用,应用在IBM PC/XT微机上,应用于打印机接口电路,连接简易键盘,驱动LED数码管,47,8255A,与系统的连接,8255A在IBM PC/XT上的应用,48,8255A在IBM PC/XT上的应用,工作在基本输入/输出方式0,端口A为方式0输入，用来读取键盘扫描码,端口B工作于方式0输出，例如,控制扬声器,等,端口C为方式0输入，读取系统状态和配置,系统的初始化编程：,mov al,10011001b,;方式控制字99H,out 63h,al,49,50,例,某应用系统以8255A作为接口，采集一组开关S,7,S,0,的状态，然后通过一组发光二极管LED,7,LED,0,显示开关状态,(Si闭合，则对应LEDi亮，Si断开，则对应的LEDi灭）电路连接如下图，已知8255A、B两组均工作在方式0。,写出,8255,四个端口的地址。,写出,8255,工作方式控制字。,写出实现给定功能的汇编语言程序。,50,LED,7,LED,0,S,7,S,0,PB,7,PB,0,PA,7,PA,0,8255A,D,7,D,0,D,7,D,0,WR#,RD#,IOW#,IOR#,Y,0,*,G,1,G,2,A*,G,2,B*,C,B,A,74LS138,CS*,A,9,AEN,&,A,8,A,7,A,6,A,5,A,4,A,3,A,2,A,1,A,0,A,1,A,0,51,52,答：,A,口、,B,口、,C,口和控制口的地址分别是,320H,、,321H,、,322H,和,323H,。,A,口工作在方式,0,输出，,B,口工作在方式,0,输入，,C,口空闲，所以其控制字是,10000010b,82H,程序如下：,MOVAL, 82H;置方式字,MOVDX, 323H;置控制端口地址,OUTDX, AL,L1:MOVDX, 321H;置B口地址,INAL, DX;读开关状态（1断，0通）,NOTAL;状态取反,MOVDX, 320H;置A口地址,OUTDX, AL;输出（1亮，0灭）,JMPL1,52,打印机接口的信号与时序,BUSY,DATA,07,ACK,STROBE,主机把数据送给引脚,DATA,0,DATA,7,同时送出数据选通信号,STROBE*,打印机在,BUSY,信号线上发出忙信号,打印机处理好输入的数据时,撤消忙信号,同时又送出一个响应信号,ACK*,53,用8255A,方式0,与打印机接口,6,2,2,1,3,0,字符,8255A工作于方式0 的例子,11010,54,8255A的4个口地址分别为：,00D0H，00D2H，00D4H，00D6H,A、B、C三个端口工作于方式0，A端口为输出，PC7PC4为输出，PC3PC0为输入,55,DADA SEGMENT,BUFF DB This is a print program!，$,DATA ENDS,CODE SEGMENT,ASSUME CS：CODE， DS：DATA,START：MOV AX， DATA,MOV DS， AX,MOV SI，OFFSET BUFF,MOV AL， 81H,；初始化方式控制字,OUT 0D6H， AL,MOV AL， 0DH,；通过位控字置PC6=1,OUT 0D6H，AL,56,WAIT： IN AL， 0D4H,TEST AL， 04H,JNZ WAIT,MOV AL，SI,CMP AL，$,JZ DONE,OUT 0D0H，AL,MOV AL，0CH,OUT 0D6H， AL,INC AL,OUT 0D6H，AL,INC SI,JMP WAIT,DONE：MOV AL，0DH,OUT 0D0H，AL,MOV AL， 0CH,OUT 0D6H，AL,INC AL,OUT 0D6H，AL,WAIT1： IN AL， 0D4H,TEST AL， 04H,JNZ WAIT1,57,MOV AL，0AH,OUT 0D0H，AL,MOV AL， 0CH,OUT 0D6H，AL,INC AL,OUT 0D6H，AL,MOV AH，4CH,INT 21H,CODE ENDS,END START,58,8255A工作于方式1 的例子,59,主程序：,MAIN：,MOV AL，0A0H ；方式选择控制字,OUT 0C6H，AL,MOV AL，01H ；,OUT 0C6H，AL,CLI ；替换中断向量前关中断,MOV AH，25H ；替换中断向量的典型方式,MOV AL，0BH ；IR3的类型码为0BH,MOV DX，OFFSET ROUTINTR,PUSH DS,MOV AX，SEG ROUTINTR,MOV DS，AX,INT 21H,POP DS,MOV AL，0DH ；PA方式1输出，“置PC6=1的操作”,OUT 0C6H，AL ；使8255允许中断（INTEA=1）,STI ；CPU开中断,假设：,A口地址 0C0H,B口地址 0C2H,C口地址 0C4H,控制口 0C6H,60,中断处理程序,ROUTINTR：,MOV AL，DI ；DI为打印字符缓冲区地址,OUT 0C0H，AL,MOV AL，00H ；置PC0=0,OUT 0C6H，AL,INC AL ；置PC0=1,OUT 0C6H，AL,IRET,61,8255A的键盘和扬声器控制示意,8255A,PB,1,PB,0,驱动,电路,扬声器,GATE,2,CLK,2,时钟信号,与门,8253的计数器2,PA,7,PA,0,PB,7,PB,6,键盘扫描码,键盘控制信号,62,