微機(jī)系統(tǒng)與接口：第5章 數(shù)字量輸入輸出4

1、第五章 數(shù)字量輸入輸出(4)*概念：總線、接口電路、接口芯片、端口地址 *中斷及其處理 中斷控制器8259 *定時器/計數(shù)器*并行I/O /串行I/O DMA電路與應(yīng)用1不可編程并行接口和可編程并行接口(靈活性和通用性)并行接口(PIO)并行接口連接CPU與并行外設(shè)，實(shí)現(xiàn) 兩者間的并行通信，在信息傳送過程中，起到輸出鎖存或輸入緩沖的作用。 并行接口的典型硬件結(jié)構(gòu)1、一個或一個以上具有鎖存或緩沖的數(shù)據(jù)端口2、與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換所必須的控制和狀態(tài)信號3、與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換所必須的控制和狀態(tài)信號4、端口譯碼電路5、控制電路2并行接口與外設(shè)連接示意圖請求握手輸入過程：輸入設(shè)備ReadyPIO應(yīng)答；向

2、CPU發(fā)INT輸出過程：PIO Ready(數(shù)據(jù)輸出緩沖器空)-CPU WR；Output Ready(數(shù)據(jù)輸出緩沖器滿)-外設(shè)接收-外設(shè)應(yīng)答，通知接口準(zhǔn)備下一次輸出數(shù)據(jù) 地址譯碼CPU控制寄存器輸入緩沖鎖存器輸出緩沖鎖存器狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)總線讀出信號寫入信號復(fù)位準(zhǔn)備好中斷請求A0A1輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入回答數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸出收到回答片選輸入設(shè)備輸出設(shè)備3可編程并行接口i8255A Programmable Peripheral Interface 典型的可編程并行接口芯片i8255AIntel系列的8位并行接口芯片通用性強(qiáng)，使用靈活可用程序設(shè)置和改變芯片的

3、工作方式40PDIP,+5V,24條可編程I/O引腳內(nèi)部具有三個可獨(dú)立尋址的8位數(shù)據(jù)端口：A、B、C；三個端口可分A、B組控制；一個控制端口，直接位清零/置1功能。8255APA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB34可編程并行接口i8255A Programmable Peripheral Interface 與CPU相連的引腳RESET、D7D0、/CS、/RD、/WR、A0、A1與外設(shè)相連的引腳PA7PA0、 PB

4、7PB0、 PC7PC08255APA3PA2PA1PA0RDCSGNDA1A0PC7PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0PB0PB1PB2PA4PA5PA6PA7WRRESETD0D1D2D3D4D5D6D7VccPB7PB6PB5PB4PB35resetD7D0A15A2A1A0IORIOW片選譯碼數(shù)據(jù)緩沖器讀寫控制片內(nèi)譯碼CSRESETA1A0RDWRPC7PC0PB7PB0PA7PA0控制口端口A端口C端口B +5VGNDD7D0外設(shè)8255A總線片內(nèi)譯碼電路A1A0=數(shù)據(jù)端口A、B、C 每個端口8位，通過編程設(shè)定其為 輸入口或輸出口和外設(shè)傳送信息 00 A口；01=B口； 10

5、 C口；11 控制口8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部接線圖68255內(nèi)部譯碼與讀寫由CS、A1、A0、RD、WR引腳的不同組合，實(shí)現(xiàn)各種不同的功能。（P276表5.8）控制端口控制端口不可讀78255內(nèi)部三組端口可編程特性（1）三個數(shù)據(jù)端口A、B、C每個端口均為8位，可選輸入或輸出操作。（2）端口A和B：各有一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器。（3）端口C：一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（沒有鎖存）和一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器?？煞譃閮蓚€4位端口使用，或用作控制/狀態(tài)信息端口依工作方式而定。 （4）i8255A有三種基本工作方式：方式0、方式1、方式2 依工作方式而定8數(shù)據(jù)總線緩沖器讀寫控制

6、邏輯A組控制B組控制A口C口C口B口PA7PA0PC7PC4PC3PC0PB7PB0DB70RDWRCSA1A0RESETC下半口C上半口（5）C口上下結(jié)構(gòu)：上(PC74)、下(PC30)（6）A組、B組控制電路內(nèi)有控制寄存器接受CPU輸出的命令字，決定各自的工作方式及對端口C的按位置位或復(fù)位操作。9工作方式控制字 1D6D5D4D3D2D1D0標(biāo)識位A組：00-方式0；01-方式1；1X-方式2 A口：0-出1-入C上半口0-出1-入B組：0-方式 0;1-方式 1B口:0-出1-入C下半口:0-出1-入向控制端口寫控制字兩種控制字 例A口輸入，B口輸出，C口上半口輸入，下半口輸出，方式0

7、控制字：10011000MOV DX，283HMOV AL，98H ;寫方式控制字OUT DX，AL地址 280H(A口)；281H(B口) ；282H(C口) ；283H(控制寄存器)10C口位控控制字0D6D5D4D3D2D1D0標(biāo)識位XXX1-置位0-復(fù)位向控制端口寫控制字兩種控制字(續(xù))位選擇：000Bit0001Bit1010Bit2111Bit7直接控制C口某些位118255控制字（2）C口位控控制字例：要使端口C的PC7=1，則控制字為00001111B，即0FH；而要使PC3=0，則控制字為00000110B，即06H。設(shè)8255A控制端口地址為283H。程序：MOV AL，0

8、FH；MOV DX，0283H；C口位控制端口地址OUT DX，AL；置PC7=1MOV AL，06H；OUT DX，AL；置PC3=0128255A方式0(A、B、C) 基本輸入輸出1基本功能已知雙方時序：無需專用聯(lián)絡(luò)信號就可直接進(jìn)行輸入輸出；輸入不鎖存，輸出鎖存；查詢方式傳送：A、B作數(shù)據(jù)口（聯(lián)絡(luò)信號線可由用戶自行安排），C口各位：既可做I/O口也可做聯(lián)絡(luò)信號線2讀寫時序常規(guī) 讀IN AL,PORT ：CPU發(fā)地址、CPU發(fā)/RD、讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是由外設(shè)送到8255緩沖器的（讀周期內(nèi)保持?jǐn)?shù)據(jù)）。 寫OUT PORT,AL ：CPU發(fā)地址、CPU送出數(shù)據(jù)、CPU發(fā)/WR、數(shù)據(jù)被8255鎖存器

9、鎖存。外設(shè)取走數(shù)據(jù)。 138255A工作方式0方式0基本輸入/輸出方式（16種組合）A口：入/出B口：入/出C上口：入/出C下口：入/出148255A方式1（A、B） 選通輸入輸出1基本功能（只有A、B口可工作于方式1）必須經(jīng)過專用聯(lián)絡(luò)信號的協(xié)調(diào)才能進(jìn)行A、B口作輸入或輸出口(支持查詢或中斷方式)C口分為兩部分，一部分（6位）固定用作A口、B口的選通控制信號，剩余2位仍可作數(shù)據(jù)位使用(方式0)。 應(yīng)用：兩套系統(tǒng)交換信息：傳輸方向固定例：傳統(tǒng)的微機(jī)與打印機(jī)連接(并口)對C口各位有嚴(yán)格要求：規(guī)定用C的某些線作狀態(tài)或控制用，這些線是固定的，不可由用戶隨意改變。15PA7PA0INTEAPC4PC5P

10、C3STBAIBFAINTRA8255A方式1輸入PB7PB0INTEBPC2PC1PC0STBBIBFBINTRBSTB(STROBE)選通輸入，表示外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)送入8255的輸入鎖存器；IBF(INPUT BUFFER FULL)輸入緩沖器滿；INTR中斷請求信號，請求CPU接收數(shù)據(jù)，STB=1，IBF=1，INTE=1 則INTR=1；INTE 中斷允許（INTEA=1，INTEB=1）；PC6,7 用作普通I/O例：CW:1011?11X ?=1/0確定PC6,7是I或O168255A方式1輸入（續(xù)）為對中斷請求信號進(jìn)行管理，8255A專門設(shè)置了中斷屏蔽寄存器INTEA和

11、INTEB，通過對端口C某一位的置位(允許)/清零(屏蔽)進(jìn)行控制INTEA=1 中斷允許位控寫PC4=1 INTEB=1 中斷允許位控寫PC2=117方式1-選通I/O時序 (選通輸入)外部數(shù)據(jù)處理器讀8255端口INTRIBFRDSTB外設(shè)數(shù)據(jù)送到8255，用/STB把數(shù)據(jù)鎖存到8255；/STB有效后TSTB，IBF有效，通知外設(shè)不再送，也可供CPU查；/STB結(jié)束后TSIT，8255向CPU發(fā)INTR請求；若中斷允許，則CPU發(fā)/RD，從8255讀走數(shù)據(jù)；/RD有效TRIT后，清中斷請求；/RD結(jié)束TRIB后，清IBF；TSTBTSITTRITTRIB外設(shè)寫數(shù)據(jù)通過A/ B口通過D0-

12、D7188255A 方式1輸出PA7PA0INTEAPC6PC7PC3ACKAOBFAINTRAPB7PB0INTEBPC2PC1PC0ACKBOBFBINTRB OBF 輸出緩沖器滿,表示CPU已經(jīng)向8255輸出了數(shù)據(jù) ACK 外設(shè)接受到數(shù)據(jù)響應(yīng)信號 INTR 中斷請求,請求CPU再次輸出數(shù)據(jù) INTEINTEA=1(位控PC6=1)，INTEB=1(位控PC2=1) PC4,5 I/O 例：CW:1010?10X ?=1/0確定PC4,5是I或O19方式1-選通I/O時序（選通輸出）WROBFINTRACK輸出CPU響應(yīng)中斷，在中斷服務(wù)程序中：OUT指令發(fā)數(shù)據(jù)，發(fā)出/WR，清除INTR；數(shù)

13、據(jù)滿，/OBF有效：8255通知外設(shè)可以收數(shù)據(jù)；外設(shè)收完數(shù)據(jù)，發(fā)/ACK給8255：使/OBF失效，表示數(shù)據(jù)已取走；使INTR再次有效，使CPU開始新的輸出。CPU寫數(shù)據(jù)到8255外設(shè)讀數(shù)據(jù)208255方式1讀C口可獲取狀態(tài)輸入時，C口的狀態(tài):D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0I/O I/O IBFA INTEA INTRA INTEB IBFB INTRB(其中D4,D2為中斷允許，事先位控寫入）輸出時，C口狀態(tài): D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0OBFA INTEA I/O I/O INTRA INTEB OBFB INTRB(其中D6,D2為中斷允許，事先位控寫

14、入）218255方式2雙向傳輸方式（僅端口A）PA7PA0雙向8位數(shù)據(jù)：查詢/中斷方式，輸入和輸出均是鎖存的， 用C口的5位作為控制端口。/INTE1輸出/INTE2輸入中斷允許（共用INTRA，但中斷允許位獨(dú)立：輸出中斷允許PC6和輸入中斷允許PC4）端口C：剩余PC20仍可為B口方式1服務(wù)（聯(lián)絡(luò)線），或方式0時和B口一起成為獨(dú)立I/OC口狀態(tài)：OBFA INTE1 IBFA INTE2 INTRA X X X8822i8255A編程控制向控制字端口寫方式控制字寫完控制字后，CPU可通過IN/OUT指令來與8255A傳送數(shù)據(jù)。 如：IN AL，60H ；讀端口A的數(shù)據(jù) MOV DATAA，A

15、L MOV AL，DATABOUT 61H，AL ；將數(shù)據(jù)DATAB送端口B MOV AL，DATAC OUT 62H，AL ；將數(shù)據(jù)DATAC送端口C238255A應(yīng)用舉例（一）PC/XT中：方式0-檢測系統(tǒng)配置、狀態(tài)，鍵盤 P282圖5.47(8255A在系統(tǒng)板上連接)A口 60H，開機(jī)自檢時輸出部件檢測碼，自檢完成后輸入鍵盤掃描碼；B口 61H，輸出，輸出系統(tǒng)內(nèi)部控制信號，完成對鍵盤控制并檢測RAM及I/O通道，還可控制系統(tǒng)板上8253A的計數(shù)器CNT2計數(shù)，控制揚(yáng)聲器發(fā)聲；C口 62H，輸入，測試狀態(tài)和系統(tǒng)配置情況； 控制端口：63H （自檢：10001001B；自檢完成：100110

16、01B，即A口由輸出改為輸入） 24258255A應(yīng)用舉例（二）D07BUSYSTB打印機(jī)數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖，打印機(jī)在其下降沿鎖存數(shù)據(jù)STBD07BUSY應(yīng)答脈沖，“低”表示數(shù)據(jù)已被打印機(jī)接收“高”表示打印機(jī)正忙雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線有效打印機(jī)時序25268255A應(yīng)用舉例（二）打印機(jī)連接電路PA07PC7PC0D07BUSYSTB8255A打印機(jī)片選地址 280H(A口)；281H(B口) ；282H(C口) ；283H(控制寄存器)A口數(shù)據(jù)輸出，方式0；C口上半輸入，C口下半輸出D07A1A0系統(tǒng)總線 2627BUFDBHELLO!, 0DH, 0AHNUMEQU$-BUFPRINTPROCFAR

17、MOV DX，283H；設(shè)定8255A控制端口地址MOV AL，10001000B ；8255A初始化，設(shè)置方式選擇控制字OUT DX，AL ；A方式0輸出，C上輸入，C下輸出 MOV AL，00000001B ；C口位控，/STB=1MOV DX，AL ；MOV SI, OFFSET BUFMOV CX, NUMNEXT:MOV DX，282H；讀C口IN AL, DXTEST AL, 80H；判斷當(dāng)PC7=1（BUSY?）JNZ NEXT；時跳轉(zhuǎn)到NEXTMOV AL,SIINC SI27288255編程舉例MOV DX, 280HOUT DX, AL；從A口發(fā)出數(shù)據(jù)MOV DX, 283

18、HMOV AL,00000000B；C口位控，PC0（/STB）=0OUT DX, ALNOP；低電平0.5usMOV AL, 00000001B；C口位控，PC0（/STB）=1OUT DX, ALLOOP NEXTRETPRINT ENDP/STB信號測試：假設(shè)一片8255的A口地址為288H，請以C口位控方式，在C0引腳輸出一個正跳變脈沖（寫出程序片段，無需初始化方式字）。288255A應(yīng)用舉例（三）抖動問題298255A應(yīng)用舉例（三）按鍵識別:掃描法:PB=110,101,011判讀PA:PA=0FFH(無鍵按下)PA=0FEH0FDH,0FBH,.7FH(有鍵閉合)反轉(zhuǎn)法:行線全低電

19、平輸出,讀列線狀態(tài)(按下列=0);列線全低電平輸出,讀行線狀態(tài)(按下行=0)唯一一對行列(鍵-查表)行列顛倒,兩次掃描抖動問題+5V30318255A應(yīng)用舉例（四）31328255A應(yīng)用舉例（四）掌握8段數(shù)碼管的動態(tài)刷新顯示控制32338255A應(yīng)用舉例（四）七段數(shù)碼管為共陰型，段碼采用同相驅(qū)動，輸入端加高電平，選中的數(shù)碼管亮；位碼輸入端高電平選中。288H33348255A應(yīng)用舉例（四）將8255 的A 口PA0PA6 分別與七段數(shù)碼管的段碼驅(qū)動輸入端a相連，位碼驅(qū)動輸入端S1、S0 接8255 C 口的PC1、PC0。編程在兩個數(shù)碼管上顯示“65”。（注意字符變換之間應(yīng)使段位全滅，避免顯示

20、“影子”）288H34358255A應(yīng)用舉例（四）35368255A應(yīng)用舉例（四）data segmentioport equ 0d400h-0280h ;tpc 卡中設(shè)備的I/O 地址io8255C equ ioport+28ah ;8255C 口地址io8255ctrl equ ioport+28bh ;8255 控制寄存器端口地址io8255A equ ioport+288h ;8255A 口地址led db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh ;段碼buffer1 db 6, 5;存放要顯示的個位和十位bz dw ? ;位碼data endsstacks segment stackdb 100 dup (?)stacks endscode segmentassume cs:code,ss:stacksstart:mov ax,stacksmov ss,axmov ax,datamov ds,ax36378255A應(yīng)用舉例（四）mov dx,io8255ctrl