第8章 可編程接口芯片及其與CPU的接口

第八章可編程接口芯片及其與CPU的接口8.1可編程并行輸入/輸出接口芯片8255A8.2可編程計數(shù)器/定時器82548.3可編程串行輸入/輸出接口芯片8251A8.1可編程并行輸入/輸出接口芯片8255A8.1.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8.1.28255A的引腳分配

一、與外設(shè)聯(lián)系的引腳

A口有PA0～PA78個引腳，同樣B口和C口均有PB0～PB7，PC0～PC78個引腳。

二、與CPU聯(lián)系的引腳數(shù)據(jù)和命令通道線D0～D7，讀/寫控制引腳RD、WR、CS、A0，A1，RESET。三、端口地址控制引腳

CSA1A0端口

000A口地址

001B口地址

010C口地址

011控制端口地址8.1.38255A的工作方式及編程

一、8255A的工作方式

1、方式0（基本輸入/輸出方式）

2、方式1（選通輸入/輸出方式）

3、方式2（雙向傳送方式）各端口可工作的方式：

A口：方式0、方式1、方式2B口：方式0、方式1C口：方式0二、8255A的控制字

1、方式控制字

D7D6D5D4D3D2D1D0B組C口低半字節(jié):1-輸入,0-輸出B口:1-輸入，0-輸出

方式選擇:0-方式0，1-方式1A組C口高半字節(jié)：1-輸入，0-輸出A口:1-輸入，0-輸出

方式選擇:

方式控制字標(biāo)志:1-有效00-方式001-方式11X-方式22、C口置“1”/清“0”控制字

D7D6D5D4D3D2D1D0位控:1-置1，0-清0狀態(tài)選中位000001010011100101110111PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7位控字標(biāo)志:0-有效無效8.1.48255A各工作方式的功能及應(yīng)用一、8255A工作在方式0特點：

8255A工作在方式0時，各個端口（包括2個8位端口A、B及2個4位端口C）的輸入、輸出可以有16種不同的組合。在這種方式下，任一個端口都由CPU用簡單的輸入/輸出指令進行讀/寫。不用提供“聯(lián)絡(luò)”信號，適用于各種同步傳送情況。另外，方式0也可用于程序查詢方式來進行數(shù)據(jù)傳送。此時，通常以A口和B口作為數(shù)據(jù)口，而用C口的某些位作為輸入輸出“聯(lián)絡(luò)”信號。注意，輸入“聯(lián)絡(luò)”信號和輸出“聯(lián)絡(luò)”信號不在同一4位C口中。方式0應(yīng)用舉例1（同步情況）：例18255A的A口和B口工作在方式0，A口為輸入端口，接有4個開關(guān)；B口為輸出端口，接有1個7段發(fā)光二極管，其硬件連接電路如圖所示。試編一程序要求7段發(fā)光二極管顯示開關(guān)所撥通的數(shù)字。分析：

1、端口地址

A口：8020HC口：8024HB口：8022H控制口：8026H2、字符代碼對照表顯示字符7段代碼顯示字符7段代碼

03FH87FH106H96FH25BHA77H34FHb7CH466Hc39H56DHd5EH67DHE79H707HF31H程序：APORTEQU8020HBPORTEQU8022HCONTREQU8026HDATASEGMENTTAB1DB3FH，06H，5BH，4FH，

……DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS：CODE，DS：DATASTART：MOVAX，DATAMOVDS，AX

MOVAL，90H；定義8255A工作方式

MOVDX，CONTROUTDX，ALADDR1:MOVDX，APORT；取開關(guān)值

INAL，DX

ANDAL，0FH；屏蔽高4位

MOVBX，OFFSETTAB1；取代碼表首址

XLAT；找到字符代碼

MOVDX，BPORT；輸出顯示

OUTDX，AL

MOVCX，0400H；顯示延時

ADDR2：DECCX

JNZADDR2

JMPADDR1

MOVAH，4CH

INT21H

CODEENDS

ENDSTART

方式0應(yīng)用舉例2（異步查詢情況）：例2如圖所示，假設(shè)8255A端口A，B，C及控制口的地址分別為80H，81H，82H和83H；打印機的選通信號為STB，紙帶讀入機的驅(qū)動信號為DRV，編寫接口程序。程序片段：

MOVAL,83H；8255A初始化

OUT83H,AL；打印機驅(qū)動程序PST：INAL,82HTESTAL,04HJNZPSTMOVAL,BL;若打印數(shù)據(jù)在BL中

OUT80H,AL

MOVAL,0DHOUT83H,AL;選通打印機

DECALOUT83H,AL

;斷開打印機;紙帶讀入機驅(qū)動程序

MOVAL，09HOUT83H，AL

；啟動紙帶讀入機PRT：INAL,82HTESTAL,01HJZPRT;未準(zhǔn)備好，循環(huán)

INAL,81H;準(zhǔn)備好，讀入數(shù)據(jù)

MOVBL,AL

MOVAL,08HOUT83H,AL;斷開紙帶讀入機方式0應(yīng)用舉例3（異步查詢情況）：例3利用8255A實現(xiàn)打印機接口，打印BL中的數(shù)據(jù)。打印機工作時序如左圖所示。數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)傳送到打印機的數(shù)據(jù)端口，利用一個負脈沖STROBE打入鎖存。這時打印機可發(fā)回答信號ACK，然后由打印機處理。同時打印機送出高電平信號BUSY，表示打印機忙于打印。一旦BUSY變?yōu)榈碗娖?，表示打印結(jié)束，即可接收下一數(shù)據(jù)。請利用8255A工作方式0實現(xiàn)上述打印控制。硬件連接如右圖.根據(jù)連線分析得知4個端口地址依次為:80H,84H,88H,8CH程序如下:MOVAL，10000001BOUT8CH，AL；8255A初始化WAIT：INAL，88H；讀BUSYTESTAL，01HJNZWAIT；BUSY=1等待

MOVAL,BLOUT80H,AL;數(shù)據(jù)輸出

MOVAL,00001110BOUT8CH,AL;PC7置低電平

MOVAL,00001111BOUT8CH,AL;PC7恢復(fù)高電平二、8255A工作在方式1特點：

8255A工作在方式1時，數(shù)據(jù)輸入/輸出操作要在選通信號控制下完成。A口和B口可作為輸入或輸出口,而C口的某些位作為“聯(lián)絡(luò)”信息。和方式0相比，最重要的差別在于C口的這些位與聯(lián)絡(luò)信號有著固定的一一對應(yīng)關(guān)系。A口的聯(lián)絡(luò)信息由C口的PC3～PC7提供，B口的聯(lián)絡(luò)信息由C口的PC0～PC2提供。另外，8255A在方式1下具有中斷能力，可以發(fā)出中斷請求信號，為CPU工作在中斷方式提供了條件。由于輸入接口和輸出接口所需的選通控制不同，下面分別予以介紹。1、選通輸入方式（1）選通輸入方式C口“聯(lián)絡(luò)”信號定義圖2、選通輸出方式（1）選通輸出方式C口“聯(lián)絡(luò)”信號定義圖方式1應(yīng)用舉例1（異步查詢情況）：例1在某一系統(tǒng)中接有一個μ80微型打印機，8255A作為輸出接口，工作在選通方式，試編一程序?qū)⒕彌_區(qū)BUFF內(nèi)的400H個字節(jié)的ASCII碼送打印機打印，其接口硬件電路如圖所示。8255A作為打印機接口電路源程序如下：APORTEQU0FFF8HCPORTEQU0FFFCHCONTREQU0FFFEHDATASEGMENTBUFFDB400HDUP(?)DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVCX，400H；字節(jié)長度

MOVAL,0A8H;8255A控制字

MOVDX,CONTROUTDX,ALMOVDI,OFFSETBUFFABC1:MOVAL,［DI］;ASCII碼輸出

MOVDX,APORTOUTDX,ALMOVDX,CPORTABC2:INAL,DX;查OBFA信號

ANDAL,80H;OBFA變高了嗎?JZABC2;否；再查ABC3：INAL,DX;查BUSY信號

ANDAL,10H;BUSY變低嗎?JNZABC3;否，再查

INCDI;是，傳送下一個數(shù)

LOOPABC1MOVAH，4CH；返回操作系統(tǒng)

INT21HCODEENDSENDSTART方式1應(yīng)用舉例2（中斷情況）：例2利用8255工作方式1實現(xiàn)打印控制。8255A工作在方式1時，PC7作為OBFA輸出端，PC6作為ACKA輸入端，PC3作為INTRA輸出端，其硬件連接如圖所示。設(shè)中斷類型碼為0BH，中斷服務(wù)程序首地址為PRINTER。程序片段設(shè)計如下：

MOVAL，10100000BOUT8CH，AL；初始化

MOVAL,00001101BOUT8CH,AL

;INTEA置1MOVAH,25H;設(shè)置DOS調(diào)用功能號

MOVAL,0BH;設(shè)置類型碼

LEADX,PRINTER;設(shè)置中斷服務(wù)程序偏移地址

MOVBX,SEGPRINTER;設(shè)置中斷服務(wù)程序段地址

MOVDS,BXINT21H;DOS功能調(diào)用，設(shè)置中斷向量

STI;開中斷

……PRINTERPROCFAR；中斷服務(wù)程序

MOVAL，BLOUT80H，AL；輸出打印

IRETPRINTERENDP（參考書）例8．6接口圖如圖9.４所示，設(shè)：8259A邊沿觸發(fā)，八個中斷類型碼為60～67H。寫出對以內(nèi)存DSR開始連續(xù)10個字節(jié)數(shù)進行打印的匯編程序片段。注：未用的地址線可設(shè)為0。解根據(jù)接口圖，8255A的A、B、C、控制口地址分別為8000H、8002H、8004H、8006H，B口工作在方式1。8259A的地址為8028H和802AH。

；初始化8259AMOVDX，8028HMOVAL，13HOUTDX，AL；ICW1MOCDX，802AHMOVAL，60HOUTDX，AL；ICW2MOVAL，01HOUTDX，AL；ICW4；建立中斷向量表

PUSHDSMOVAX，0MOVDS，AXMOVSI，OFFSETXYMOVDI，SEGXYMOV[018CH]，SIMOV[018EH]，DIPOPDS；初始化8255AMOVDX，8006HMOVAL，84HOUTDX，ALMOVAL，05HOUTDX，AL；INTE置1

；循環(huán)10次

MOVCX，10LEABX，DSRW：HLTLOOPW……

；中斷服務(wù)程序

XY：MOVAL，[BX]MOVDX，8002HOUTDX，ALINCBXIRET【評注】由于中斷源從8259A的IR3接入，故該中斷源的中斷類型碼為63H，由此計算出中斷向量地址為63H×4=018CH。三、8255A工作在方式2特點：

8255A只有A口可工作在方式2，此時B口可工作在方式0或者方式1。

8255A工作在方式2，CPU通過它與外設(shè)交換數(shù)據(jù)可采用無條件傳送方式，查詢傳送方式或中斷傳送方式。A口設(shè)置為方式2，也就是說從A口既可以輸入數(shù)據(jù)，也可以輸出數(shù)據(jù)，但某時某刻只能是輸入或輸出。實際上是A口方式1輸入和輸出的組合形式。方式2下C口“聯(lián)絡(luò)”信號定義圖8.2可編程計數(shù)器/定時器82548.2.18254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能一、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳

端口地址分配：

CSA1A0端口地址

0000#計數(shù)器地址

0011#計數(shù)器地址

0102#計數(shù)器地址

011控制字寄存器地址計數(shù)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、功能計數(shù)器方式定時器方式

8.2.28254的編程

設(shè)置控制字（寫入控制寄存器地址）

初始化賦計數(shù)初值（寫入相應(yīng)計數(shù)器地址）包括

讀計數(shù)器內(nèi)容（從相應(yīng)計數(shù)器地址讀出）一、控制字格式

1BCD計數(shù)D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD0二進制計數(shù)工作方式選擇000

方式0001方式110方式211方式3100方式4101方式5計數(shù)長度選擇00將計數(shù)器中的數(shù)據(jù)鎖存于輸出鎖存器01選擇計數(shù)器低8位讀或?qū)?，?位自動為010選擇計數(shù)器高8位讀或?qū)懀?位自動為011選擇先低后高兩個字節(jié)讀或?qū)懹嫈?shù)器選擇00計數(shù)器001計數(shù)器110計數(shù)器211非法二、對計數(shù)器賦計數(shù)初值控制字寫完后，接著賦計數(shù)初值。計數(shù)初值寫入計數(shù)器的格式必須按照控制字的RL1、RL0的讀寫指示來寫。另外，當(dāng)D0=0時，即選擇二進制計數(shù)，計數(shù)初值可在0～FFFFH之間選擇。當(dāng)D0=1時，即選擇BCD碼計數(shù)，計數(shù)初值可在0～9999之間選擇。若想擴大計數(shù)范圍，可以將兩個或三個計數(shù)器級連使用。即將一計數(shù)器的OUT信號與另一計數(shù)器的CLK信號相連接。三、讀計數(shù)器的內(nèi)容

8254的讀操作只能讀計數(shù)器的值，而不能讀控制字。若讀16位計數(shù)值，則對該計數(shù)器讀兩次，先讀低8位，再讀高8位。如果在計數(shù)過程中讀計數(shù)器內(nèi)容，則需發(fā)鎖存命令。計數(shù)器的鎖存命令是用一個字節(jié)的最高兩位D7，D6指定要鎖存的計數(shù)器；D5，D4必須為00作為鎖存命令的標(biāo)志。而低4位可為全0。它是控制字的一種特殊形式，所以要把此鎖存命令寫到控制字寄存器中去?？梢?，3個計數(shù)器的鎖存命令分別為00H，40H和80H。

四、舉例例1

若要使計數(shù)器1工作在方式0，僅用8位二進制計數(shù)，計數(shù)值為128，試對其進行初始化編程。

MOVAL，50HOUT73H，ALMOVAL，80HOUT71H，AL

例2

若要使計數(shù)器0工作在方式1，按BCD碼計數(shù)，計數(shù)值為3000，試對其進行初始化編程。

MOVAL，23HOUT73H，ALMOVAL，30HOUT70H，AL

例3若要使計數(shù)器2工作在方式2，按二進制計數(shù)，計數(shù)值為1110H，試對其進行初始化編程。

MOVAL，0B4HOUT73H，ALMOVAL，10HOUT72H，ALMOVAL，11HOUT72H，AL

例48254工作方式同上題。要在計數(shù)過程中讀取該計數(shù)器的計數(shù)值。試對其進行初始化編程。

MOVAL，0B4HOUT73H，ALMOVAL，10HOUT72H，ALMOVAL，11HOUT72H，ALMOVBH，20HW：DECBHJNZW

MOVAL，80HOUT73H，AL

INAL，72HMOVCL，AL

INAL，72HMOVAH，ALMOVAL，CL

8.2.38254的工作方式一、方式0主要特點：*方式0的OUT輸出是一次性負方波。*若想再次OUT輸出，必須重寫控制字、計數(shù)值或只寫計數(shù)值。二、方式1主要特點：*方式1的OUT輸出是一次性負方波。*若想再次OUT輸出，只須重新啟動GATE脈沖。三、方式2主要特點：*方式2的OUT輸出是周期性的負脈沖。

例5已知計數(shù)脈沖CLK頻率為2MHZ，要求每10ms產(chǎn)生一次中斷，選用2#計數(shù)器。8253地址70H～73H。分析：1、工作方式的選擇

2、計數(shù)初值的確定

MOVAL，0B4HOUT73H，ALMOVAL，20HOUT72H，ALMOVAL，4EHOUT72H，AL四、方式3主要特點：*方式3的OUT輸出是周期性的方波。（若計數(shù)值n是偶數(shù)，則輸出OUT是對稱方波；若計數(shù)值n是奇數(shù)，則輸出OUT在(n+1)/2計數(shù)期間保持為高電平，而在(n-1)/2計數(shù)期間保持為低電平。）五、方式4主要特點：*方式4的OUT輸出是一次性負脈沖。*若想再次OUT輸出，須再次寫入計數(shù)值。故又稱軟件觸發(fā)選通方式。六、方式5主要特點：*方式5的OUT輸出是一次性負脈沖。*若想再次OUT輸出，只須再次啟動GATE脈沖。故又稱硬件觸發(fā)選通方式。OUT輸出特性及GATE的區(qū)別OUTGATE方式0一次性負方波電平控制方式1一次性負方波脈沖觸發(fā)方式2周期性負脈沖電平控制方式3周期性正方波電平控制方式4一次性負脈沖電平控制方式5一次性負脈沖脈沖觸發(fā)軟件觸發(fā)硬件觸發(fā)例6某8086系統(tǒng)中有一片8254芯片，利用其通道1完成對外部事件計數(shù)，計滿250次向CPU發(fā)出中斷申請；利用2通道輸出頻率為1kHz的方波，試編寫8254的初始化程序，硬件電路如圖所示。

MOVAL，71H；通道1控制字

OUT1EH，AL

MOVAL，0A7H；通道2控制字

OUT1EH，AL

MOVAL，50H；通道1計數(shù)值低8位

OUT1AH，AL

MOVAL，02H；通道1計數(shù)值高8位

OUT1AH，AL

MOVAL，20H；通道2計數(shù)值高8位

OUT1CH，AL例78254通道2接有一發(fā)光二極管，要使發(fā)光二極管以點亮2s，熄滅2s的間隔工作，8254各通道端口地址分別為FFE9H~FFEFH。其電路硬件圖如圖。試編程完成以上工作。MOVDX，0FFEFH；控制字端口地址

MOVAL，65H；通道1控制字

OUTDX，AL

MOVAL，0A7H；通道2控制字

OUTDX，AL

MOVDX，0FFEBH；通道1端口地址

MOVAL，40H；通道1計數(shù)值高8位

OUTDX，AL

MOVDX，0FFEDH；通道2端口地址

MOVAL，10H；通道2計數(shù)值高8位

OUTDX，AL例8有如下接口原理圖。要求發(fā)光二極管L0亮5秒后就熄滅；L1在K1啟動后亮6秒后就熄滅；L2亮4秒滅4秒交替進行。寫出源程序片段。分析：由譯碼電路分析可知，8254芯片計數(shù)器1、計數(shù)器2、計數(shù)器3及控制端口的地址分別為91H，93H，95H，97H。根據(jù)接口圖及題目要求，8254的計數(shù)器0應(yīng)該工作在方式0，計數(shù)初值N0＝5000；計數(shù)器1應(yīng)工作在方式1，N1=6000；計數(shù)器2應(yīng)工作在方式3，N2=8000。

MOVAL，21H；初始化計數(shù)器0OUT97H，ALMOVAL，50HOUT91H，AL

MOVAL，63H；初始化計數(shù)器1OUT97H，ALMOVAL，60HOUT93H，AL

MOVAL，0A7H；初始化計數(shù)器2OUT97H，ALMOVAL，80HOUT95H，AL

8.3可編程串行輸入/輸出接口芯片8251A8.3.1串行通訊概述一、串行通訊方式

異步通訊同步通訊1、異步通訊數(shù)據(jù)格式規(guī)定：

（1）字符格式

.起始位、停止位的位數(shù)

.數(shù)據(jù)采用的編碼

.是否奇偶校驗,若要,規(guī)定奇校驗還是偶校驗（2）波特率