南邮微机原理第11章.ppt

第十一章并行接口芯片8255A,8255A是INTEL公司的产品，可编程的并行接口芯片,11.18255A的内部结构,一、结构框图（见下页）,结构框图,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,PA7PA0,PC7PC4,PB7PB0,PC3PC0,读/写控制,A1,A0,RESET,内部总线,8,CPUDB,24根端口数据线接外设PA7PA0为A口数据线PB7PB0为B口数据线PC7PC0为C口数据线,二、8255A的外部引脚,8255A为双列直插式,40引脚,8根系统数据线接CPUD7D0,6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,电源线：+5V，地线,三、8255A的端口编址,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,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,如果系统产生片选信号的译码电路如图，则：,AEN,A9,A8,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,IOR,IOW,CS,A1,A0,RD,WR,8255A,A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,对控制寄存器不能进行读操作,11.28255的工作方式简介,A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0,什么是选通型输入？（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PA7PA0联络线IBFA、STBA,IBF（InputBufferFull）输入缓冲器满状态线,输入设备,PA70,IBFA,STBA,8255A口,STB（Strobe）选通信号输入,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，再通知CPU来取,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,输入设备,PA70,IBFA,STBA,8255A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PB7PB0联络线OBFB、ACKB,OBF(OutputBufferFull)输出缓冲器满状态线ACK(Acknowledge)确认应答,输出设备,PB70,OBFB,ACKB,8255B口,CPU对B口执行OUT指令,把一个数8255OBFB=,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,输出设备,PB70,OBFB,ACKB,8255B口,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,PB7,PB0,至CPU,D7,D0,什么是基本型输出(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,PA7,PA0,CPU,D7,D0,11.38255控制字与初始化编程,1.8255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,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,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,2.8255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，PC74为输出，PC30为输入,MOVAL，83HOUT控口地址，AL,11.48255工作方式及时序,一、方式0与时序,数据有效,tAR,tIR,tHR,tRA,tRD,tDF,tRR,RD,输入,CS,A1,A0,D7D0,方式0输入时序,数据有效,tAW,tDW,数据有效,tWD,tWA,tWB,tWW,输出（端口输出）,CS,A1,A0,D7D0（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,10111/0XXX,A口方式1,1=PC7、6为入线0=PC7、6为出线,方式选择命令字,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，,PC4,PC5,PC3,INTEA,PC76,PA70,空闲,STBA,IBFA,INTRA,A口选通型输入,PC4,PC5,PC3,INTEA,PC76,PA70,空闲,STBA,IBFA,INTRA,A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,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,STBB,IBFB,INTRB,B口选通型输入,1XXXX11X,B口方式1输入,方式选择命令字,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，,STBB,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,B口选通型输入,IBFB,INTRB,PB7PB0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：,4.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,STBB,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,B口选通型输入,IBFB,INTRB,5.方式1输入的时序图,tSIT,tSIB,tRIT,tRIB,tPS,tPH,tST,STB,IBF,INTR,方式1输入时序,RD,来自外设的输入数据,IBF,INTR,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=,IBF,INTR,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）,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,IBF,INTR,来自外设的输入数据,6.方式1输入时，CPU8255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,10101/0XXX,A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,PC6,PC7,PC3,INTEA,PC4、5,PA70,空闲,ACKA,OBFA,INTRA,A口选通型输出,PC6,PC7,PC3,INTEA,PC4、5,PA70,空闲,ACKA,OBFA,INTRA,A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,PA70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,PC6,PC7,PC3,INTEA,PC4、5,PA70,空闲,ACKA,OBFA,INTRA,A口选通型输出,ACKB,OBFB,INTRB,1XXXX10X,B口方式1输出,方式选择命令字,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,B口选通型输出,OBFB,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,B口选通型输出,ACKB,INTRB,3.口方式输出的设置,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,PB7PB0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,OBFB,PC2,PC1,PC0,INTEB,PB70,B口选通型输出,ACKB,INTRB,5.方式1输出的时序图,tAX,tWOB,tAOB,tAIT,tWB,tWIT,OBF,INTR,方式1输出时序,WR,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,INTR,输出,外设取走数据后，发来ACK，ACK信号前沿使OBF无效，后沿提中断。,INTR,输出,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1,INTR,输出,6.方式1输出时，CPU8255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,方式选择命令字,11XXXD2D1D0,A口双向,1=PC20为入线0=PC20为出线,1.双向方式的设置,PC7,PC6,PC3,INTE1,PC20,PA70,PC4,PC5,空闲,INTRA,ACKA,OBFA,IBFA,STBA,INTE2,A口定义为双向方式之后：PA70是双向的数据线，可以分时完成数据输入/出PC3自动定义为出线：INTRAPC7自动定义为出线：OBFAPC6自动定义为入线：ACKAPC4自动定义为入线：STBAPC5自动定义为出线：IBFAPC20空闲,入/出线？不再受方式字D3、D0的控制,IBFA、STBA是双向方式中的一对输入联络线OBFA、ACKA是双向方式中的一对输出联络线,数据输入过程,数据输出过程与方式1类似,PC7,PC6,PC3,INTE1,PC20,PA70,PC4,PC5,空闲,INTRA,ACKA,OBFA,IBFA,STBA,INTE2,2.A口双向方式的中断管理,A口定义为双向方式之后：,INTE2为双向方式中的输入中断允许触发器用C口置0/1命令字使PC4置0，则INTE2=0用C口置0/1命令字使PC4置1，则INTE2=1INTE2置1后，若IBFA=1，则INTRA=1，提出中断请求,PC7,PC6,PC3,INTE1,PC20,PA70,PC4,PC5,空闲,INTRA,ACKA,OBFA,IBFA,STBA,INTE2,INTE1：双向方式中的输出中断允许触发器INTE2：双向方式中的输入中断允许触发器,在IBFA=0时表示输入缓冲器空闲输入设备把数据PA70，随后使STBA=完成数据输入，在INTE2=1的前提下向CPU提中断CPU响应后对A口执行IN指令取走数据CPU,输入：,CPU对A口执行OUT指令，数据写入A口OBFA=0表示PA70有数据了外设取走数据后，向ACKA送在INTE1=1的前提下向CPU提出中断CPU响应后再次执行OUT指令又送一个新的数据A口,输出：,方式0的特点：8255和外设交换信息时，不需要联络线;方式1、2的特点：8255和外设交换信息时，需要联络线,五、8255小结,1.8255工作方式,A口可以工作在方式0、1、2，B口可以工作在方式0、1，不能工作在方式2，C口可以工作在方式0,C口分为PC74、PC30二部分，但程序员对C口的读写是按字节操作的,A口工作在方式2时，B口只能工作在方式0、1（限制：CPU只能用查询而不能用中断和B口交换数据）,数据口工作在方式1、2时，CPU用：,2.CPU与8255交换信息的方式,数据口工作在方式0时，CPU采用无条件传送,(b)中断方式：由于8255本身不能向CPU回送中断向量，所以必须用8259管理。在系统外扩8255时，8255的INTR应接到系统机从8259的IR1，作为用户中断来处理,3.中断允许触发器的置0、置1,对程序员来讲：工作在方式1、方式2时，8255内部有4个中断允许触发器，用“C口专用的置0/1命令字”可以使它们置0/1,方式,控制位,中断允许触发器,4.8255的初始化编程,工作在方式0时：方式选择命令字控制口工作在方式1、2时：,a)方式选择命令字控制口b)允许中断（或禁止中断）的命令字控制口,六、8255应用举例,例：设系统机外扩了一片8255、以及相应的实验电路,如后页图所示。要求:先预置开关K3K1为一组状态,然后按下自复按钮K产生一个负脉冲信号输入到PC4。用发光二极管LEDi亮来显示K3K1的状态。主机键盘有任意键按下时结束演示。,K3K2K1000时,LED1亮K3K2K1001时,LED2亮K3K2K1010时,LED3亮K3K2K1011时,LED4亮K3K2K1100时,LED5亮K3K2K1101时,LED6亮K3K2K1110时,LED7亮K3K2K1111时,LED8亮K3K1闭合为0,断开为1。,要求:,D7D0,D7D0,5V,RESET,IOR,IOW,RD,WR,口地址译码,218H21FH,A1,A1,A0,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTEA,CS,实验电路图（教材P347）,STBA,D7D0,D7D0,5V,RESET,IOR,IOW,RD,WR,口地址译码,218H21FH,A1,A1,A0,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTEA,CS,STBA,D7D0,D7D0,5V,RESET,IOR,IOW,RD,WR,口地址译码,218H21FH,A1,A1,A0,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTEA,CS,STBA,十四,D7D0,D7D0,5V,RESET,IOR,IOW,RD,WR,口地址译码,218H21FH,A1,A1,A0,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTEA,CS,STBA,设计思路CPU8255A口交换信息解法1：查询方式，当PC5=1时，表示K3K2K1的值已写入A口了解法2：中断方式，PC3接系统从8259IR1，按用户中断处理,D7D0,8255,LED8,LED7,LED1,K,十四,D7D0,RESET,RD,WR,A1,A0,8255,5V,LED8,LED7,LED1,PB7,PB6,PB0,PA2,PA1,PA0,K3,K2,K1,5V,单脉冲发生器,PC4,K,PC5,IBFA,INTRA,PC3,INTEA,CS,STBA,A口禁止中断命令字,0XXX1000,=08H,用查询方式编程：,方式选择命令字：,1011X00X,=B0H,A口方式1,A口输入,B口方式0,B口输出,B口方式0输出，A口选通型输入查询,查询方式程序清单;FILENAME:1021_1.ASMDATASEGMENTMESGDB8255AREADY.,0DH,0AH,$TABDB11111110BDB11111101BDB11111011BDB11110111BDB11101111BDB11011111BDB10111111BDB01111111BDATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,BEG:MOVAX,DATAMOVDS,AXCALLI8255A;8255A初始化MOVAH,9MOVDX,OFFSETMESGINT21H;给出操作提示SCAN:MOVAH,1INT16H;有键入?JNZRETURN;有MOVDX,21AHINAL,DX;读8255AC口TESTAL,00100000B;PC5=1?JZSCAN;NOMOVDX,218HINAL,DX;读8255AA口,ANDAL,07HMOVBX,OFFSETTABXLATTAB;查表MOVDX,219HOUTDX,AL;表项输出到B口JMPSCANRETURN:MOVAH,4CHINT21H;返回DOSI8255APROCMOVDX,21BHMOVAL,0B0HOUTDX,AL;写入工作方式字MOVAL,08HOUTDX,AL;令PC4=0（INTEA=0）MOVDX,219H,MOVAL,0FFHOUTDX,AL;熄灭LEDRETI8255AENDPCODEENDSENDBEG,用中断方式编程,A口允许中断命令字,0XXX1001,=09H,把实验电路8255PC3接ISA总线B4端子以便向系统机提出用户中断请求B口方式0输出，A口方式1输入，中断方式,方式选择命令字：,1011X00X,=B0H,A口方式1输入,B口方式0输出,中断方式程序清单;FILENAME:1021_2.ASMDATASEGMENTMESGDB8255AREADY.,0DH,0AH,$TABDB11111110BDB11111101BDB11111011BDB11110111BDB11101111BDB11011111BDB10111111BDB01111111BDATAENDS,CODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATABEG:MOVAX,DATAMOVDS,AXCLICALLI8255A;8255A初始化CALLWRITE0A;置换0AH型中断向量CALLI8259;开放用户中断MOVAH,9MOVDX,OFFSETMESGINT21H;给出操作提示STI;开中断SCAN:MOVAH,1INT16H;有键入?JZSCAN;无转,INAL,0A1HORAL,000000010BOUT0A1H,AL;屏蔽用户中断MOVAH,4CHINT21H;返回DOSSERVICEPROCPUSHAXPUSHDSMOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDX,218HINAL,DX;读8255AA口ANDAL,07HMOVBX,OFFSETTABXLATTAB;查表,MOVDX,219HOUTDX,AL;表项送8255AB口MOVAL,20H;中断结束命令OUT20H,AL;主8259POPDSPOPAXIRET;中断返回SERVICEENDPI8255APROCMOVDX,21BHMOVAL,0B0HOUTDX,AL;写入方式字MOVAL,09HOUTDX,AL;PC4=1,（INTEA=1）,MOVDX,219HMOVAL,0FFHOUTDX,AL;熄灭LEDRETI8255AENDPWRITE0APROCPUSHDSMOVAX,CODEMOVDS,AXMOVDX,OFFSETSERVICEMOVAX,250AHINT21HPOPDSRETWRITE0AENDP,十四,I8259PROCINAL,21HANDAL,11111011BOUT21H,AL;开放从8259中断INAL,0A1HANDAL,11111101BOUT0A1H,AL;开放用户中断RETI8259ENDPCODEENDSENDBEG,十四,