常用可編程接口芯片課件

常用可編程接口芯片8.1可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253定時(shí)/計(jì)數(shù)的用途：定時(shí)中斷、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描、實(shí)時(shí)控制中的采樣、DRAM定時(shí)刷新等定時(shí)和計(jì)數(shù)本質(zhì)上是一樣的計(jì)數(shù)的信號(hào)隨機(jī)，定時(shí)的信號(hào)具有周期性定時(shí)方法軟件定時(shí)：利用一段循環(huán)程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)缺點(diǎn)：CPU占用率？延時(shí)精度？兼容？硬件定時(shí)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路不可編程定時(shí)：采用中小規(guī)模IC構(gòu)成，定時(shí)值不可改變可編程定時(shí)：采用可編程計(jì)數(shù)器完成，軟件可改變計(jì)數(shù)值

8253是一種可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器芯片8.1.18253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能一、內(nèi)部結(jié)構(gòu)

A1A0選擇00計(jì)數(shù)通道001計(jì)數(shù)通道110計(jì)數(shù)通道211控制寄存器二、計(jì)數(shù)器的通道結(jié)構(gòu)控制邏輯CRHCRLOLHOLLCECLKGATEOUT讀/寫格式：只讀/寫低8位，高8位自動(dòng)清零只讀/寫高8位，低8位自動(dòng)清零先讀/寫低8位，后讀/寫高8位讀出當(dāng)前計(jì)數(shù)值的方法直接讀：用GATE信號(hào)使計(jì)數(shù)器停止，再規(guī)定讀寫格式，然后讀出。鎖存讀：利用鎖存指令，先鎖存當(dāng)前計(jì)數(shù)值，再用輸入指令將16位計(jì)數(shù)值讀出。三、定時(shí)/計(jì)數(shù)的工作過程1.設(shè)置8253的工作方式

2.設(shè)置計(jì)數(shù)初值到初值寄存器

3.第一個(gè)CLK信號(hào)使初值寄存器的內(nèi)容置入計(jì)數(shù)器

4.以后每來一個(gè)CLK信號(hào)，計(jì)數(shù)器減15.減到0時(shí)，OUT端輸出一特殊波形的信號(hào)注：以上計(jì)數(shù)過程中還受到GATE信號(hào)的控制四、計(jì)數(shù)啟動(dòng)方式軟件啟動(dòng)過程硬件啟動(dòng)過程GATE端保持為高電平寫入計(jì)數(shù)初值后的第2個(gè)CLK脈沖的下降沿開始計(jì)數(shù)GATE端有一個(gè)上升沿對(duì)應(yīng)CLK脈沖的下降沿開始計(jì)數(shù)程序指令啟動(dòng)————軟件啟動(dòng)外部電路信號(hào)啟動(dòng)——硬件啟動(dòng)8.1.28253的工作方式一、方式0（軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)）①控制字寫入后OUT即變?yōu)榈碗娖?；②?jì)數(shù)初值寫入后在下一個(gè)CLK下降沿才送入計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí)，輸出OUT變?yōu)楦唠娖?；③?dāng)GATE變?yōu)榈碗娖綍r(shí)計(jì)數(shù)停止，再變?yōu)楦唠娖綍r(shí)計(jì)數(shù)繼續(xù)進(jìn)行；④若想再次OUT輸出，必須重寫計(jì)數(shù)值。二、方式1（硬件啟動(dòng)，可重復(fù)觸發(fā)）主要特點(diǎn)：寫入CW后OUT變?yōu)楦唠娖?，然后寫入?jì)數(shù)初值，當(dāng)GATE上升沿觸發(fā)后，OUT變?yōu)榈碗娖讲㈤_始計(jì)數(shù)，歸零時(shí)OUT變?yōu)楦唠娖?；門控信號(hào)GATE端的跳變觸發(fā)計(jì)數(shù)，可重復(fù)觸發(fā)；若下一次GATE上升沿提前到達(dá)，則OUT端負(fù)脈沖拉寬為兩次計(jì)數(shù)過程之和；計(jì)數(shù)過程中寫入新初值不影響本次計(jì)數(shù)

三、方式2（分頻器）

主要特點(diǎn)：軟、硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入初值后OUT端變高電平，計(jì)數(shù)過程中OUT端為高電平，計(jì)數(shù)到１時(shí)OUT輸出負(fù)脈沖，并連續(xù)重復(fù)此過程(周期性負(fù)脈沖)。四、方式3（方波發(fā)生器）主要特點(diǎn)：方式3的OUT輸出是周期性的方波。（若計(jì)數(shù)值n是偶數(shù)，則輸出OUT是對(duì)稱方波；若計(jì)數(shù)值n是奇數(shù)，則輸出OUT在(n+1)/2計(jì)數(shù)期間保持為高電平，而在(n-1)/2計(jì)數(shù)期間保持為低電平。）五、方式4（軟件觸發(fā)選通）主要特點(diǎn)：

*計(jì)數(shù)過程中，GATE端應(yīng)保持高電平。

*每寫入一次初值，計(jì)數(shù)一個(gè)周期，然后停止計(jì)數(shù)。

*方式4的OUT輸出是一次性負(fù)脈沖。

*若想再次OUT輸出，須再次寫入計(jì)數(shù)值。六、方式5（硬件觸發(fā)選通）主要特點(diǎn)：

*方式5的OUT輸出是一次性負(fù)脈沖。

*若想再次OUT輸出，只須再次啟動(dòng)GATE脈沖。8253工作方式小結(jié)：寫入CW后，方式0輸出即變低，其余5種方式輸出均變高。方式0：用來實(shí)現(xiàn)定時(shí)或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)。方式1：用來產(chǎn)生單脈沖。方式2：產(chǎn)生序列負(fù)脈沖，每個(gè)負(fù)脈沖的寬度與CLK的周期相同方式3：產(chǎn)生連續(xù)的方波。方式2和方式3都實(shí)現(xiàn)對(duì)CLK的n分頻方式4和方式5的波形相同，都是計(jì)數(shù)器歸0后的1個(gè)負(fù)脈沖，寬度為1個(gè)CLK。方式2、4、5的輸出波形是相同的，都是寬度為一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖。但方式2是連續(xù)的，方式4是由軟件（設(shè)置初值）觸發(fā)啟動(dòng)，而方式5由硬件（門控脈沖）觸發(fā)啟動(dòng)。方式1、5觸發(fā)計(jì)數(shù)方式相同，但輸出波形不同。方式1為輸出n個(gè)CLK脈沖周期的負(fù)脈沖(計(jì)數(shù)過程中輸出為低)，而方式5輸出的是寬度為1個(gè)CLK脈沖周期的負(fù)脈沖（計(jì)數(shù)過程輸出為高）8.1.38253的控制字M2M1M0：計(jì)數(shù)器工作方式選擇

000方式0001方式1x10方式2x11方式3100方式4101方式5BCD：計(jì)數(shù)器進(jìn)制選擇

016位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

1BCD碼計(jì)數(shù)器SC1SC0：計(jì)數(shù)器通道選擇

00通道001通道110通道211非法RL1RL0：計(jì)數(shù)器讀寫選擇

00計(jì)數(shù)器鎖存

01只讀寫低8位

10只讀寫高8位

11先讀寫低8位,再讀寫高8位用于確定各計(jì)數(shù)器的工作方式。每個(gè)計(jì)數(shù)器都必須初始化一次。CPU通過OUT指令把控制字寫入控制寄存器。8.1.48253的應(yīng)用一、與系統(tǒng)的連接CLKGATEOUTD0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器高位地址A15-A28253占用4個(gè)接口地址：

計(jì)數(shù)器0

計(jì)數(shù)器1

計(jì)數(shù)器2

控制寄存器共三組二、8253的編程

設(shè)置控制字（寫入控制寄存器地址）

賦計(jì)數(shù)初值（寫入相應(yīng)計(jì)數(shù)器地址）讀計(jì)數(shù)器內(nèi)容（從相應(yīng)計(jì)數(shù)器地址讀出）初始化寫控制字寫計(jì)數(shù)值低8位寫計(jì)數(shù)值高8位非必須寫入順序：

可按計(jì)數(shù)器分別寫入控制字和初值。

也可先寫所有計(jì)數(shù)器控制字，再寫入它們的初值包括1、對(duì)計(jì)數(shù)器賦計(jì)數(shù)初值控制字寫完后，接著賦計(jì)數(shù)初值。計(jì)數(shù)初值寫入計(jì)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(shí)，即選擇二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值可在0～FFFFH之間選擇。當(dāng)D0=1時(shí)，即選擇BCD碼計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值可在0～9999之間選擇。若想擴(kuò)大計(jì)數(shù)范圍，可以將兩個(gè)或三個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)連使用。即將一計(jì)數(shù)器的OUT信號(hào)與另一計(jì)數(shù)器的CLK信號(hào)相連接。8253OUT1GATE1CLK1OUT0GATE0CLK0+5V+5V1MHz1KHz1Hz例1

若要使計(jì)數(shù)器1工作在方式0，僅用8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為128，試對(duì)其進(jìn)行初始化編程。假設(shè)3個(gè)計(jì)數(shù)器和控制寄存器的端口地址為：70H～73H

MOVAL，50H；寫控制字01010000OUT73H，ALMOVAL，80H；寫計(jì)數(shù)初值，只寫低八位

OUT71H，AL

例2

若要使計(jì)數(shù)器0工作在方式1，按BCD碼計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為3000，試對(duì)其進(jìn)行初始化編程。

MOVAL，23H；00100011OUT73H，ALMOVAL，30H；計(jì)數(shù)初值只寫高八位

OUT70H，AL

2、讀計(jì)數(shù)器的內(nèi)容8253的讀操作只能讀計(jì)數(shù)器的值，而不能讀控制字。若讀16位計(jì)數(shù)值，則對(duì)該計(jì)數(shù)器讀兩次，先讀低8位，再讀高8位。如果在計(jì)數(shù)過程中讀計(jì)數(shù)器內(nèi)容，則需發(fā)鎖存命令。計(jì)數(shù)器的鎖存命令是用一個(gè)字節(jié)的最高兩位D7和D6指定要鎖存的計(jì)數(shù)器；D5和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(gè)計(jì)數(shù)器的鎖存命令分別為00H，40H和80H。

例3若要使計(jì)數(shù)器2工作在方式2，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為1110H。要在計(jì)數(shù)過程中讀取該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。試對(duì)其進(jìn)行初始化編程。

MOVAL，0B4HOUT73H，ALMOVAL，10HOUT72H，ALMOVAL，11HOUT72H，ALMOVBH，20H;讓8253工作一段時(shí)間，在讀它的

W：DECBH;計(jì)數(shù)值

JNZW

MOVAL，80H;對(duì)計(jì)數(shù)器2進(jìn)行鎖存，它的某個(gè)計(jì)

OUT73H，AL;數(shù)值就鎖存到它的鎖存寄存器里

INAL，72HMOVCL，AL；先讀低8位

INAL，72H；再讀高8位

MOVAH，ALMOVAL，CL

例4系統(tǒng)中有一片8253芯片，利用其通道1完成對(duì)外部事件計(jì)數(shù)，計(jì)滿250次向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)；利用2通道輸出頻率為1kHz的方波，試編寫8253的初始化程序，硬件電路如圖。三、8253的應(yīng)用A7A6A5A4A3A2

MOVAL，71H；通道1控制字01110001OUT1FH，AL

MOVAL，0A7H；通道2控制字10100111OUT1FH，AL

MOVAL，50H；通道1計(jì)數(shù)值低8位

OUT1DH，AL

MOVAL，02H；通道1計(jì)數(shù)值高8位

OUT1DH，AL

MOVAL，20H；通道2計(jì)數(shù)值高8位

OUT1EH，AL端口地址分析：1CH、1DH、1EH、1FHN1=250,N2=Tout/Tclk=fclk/fout=2000例58253通道2接有一發(fā)光二極管，要使發(fā)光二極管以點(diǎn)亮2s，熄滅2s的間隔工作，8253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。N=Tout/Tclk=4×106=N1×N2=4000×1000MOVDX，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(jì)數(shù)值高8位

OUTDX，AL

MOVDX，0FFEDH；通道2端口地址

MOVAL，10H；通道2計(jì)數(shù)值高8位

OUTDX，AL例6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(dòng)后亮6秒后就熄滅；L2亮4秒滅4秒交替進(jìn)行。寫出初始化程序片段。

IORIOWA0A1A2Y5分析：由譯碼電路分析可知，8253芯片計(jì)數(shù)器1、計(jì)數(shù)器2、計(jì)數(shù)器3及控制端口的地址分別為94H，95H，96H，97H。根據(jù)接口圖及題目要求，8253的計(jì)數(shù)器0應(yīng)該工作在方式0，計(jì)數(shù)初值N0＝5000；計(jì)數(shù)器1應(yīng)工作在方式1，N1=6000；計(jì)數(shù)器2應(yīng)工作在方式3，N2=8000。

MOVAL，21H；初始化計(jì)數(shù)器0，00100001OUT97H，ALMOVAL，50HOUT94H，AL

MOVAL，63H；初始化計(jì)數(shù)器1，01100011OUT97H，ALMOVAL，60HOUT95H，AL

MOVAL，0A7H；初始化計(jì)數(shù)器2，10100111OUT97H，ALMOVAL，80HOUT96H，AL

8.2可編程并行輸入/輸出接口芯片82558.2.18255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)A組控制B組控制端口C上半部端口C下半部端口BOOO數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯端口A數(shù)據(jù)總線D0~D7RDWRA0A1RESETCSPA0~PA7PC4~PC7PC0~PC3PB0~PB7CPU接口外設(shè)接口內(nèi)部邏輯8.2.28255的引腳分配

一、與外設(shè)聯(lián)系的引腳

A口有PA0～PA78個(gè)引腳，同樣B口和C口均有PB0～PB7，PC0～PC78個(gè)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控制端口地址四、8255與系統(tǒng)的連接D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器8255A口B口C口D0~D7外設(shè)A15～A2系統(tǒng)總線8.2.38255的工作方式及編程

一、8255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無條件傳送方式條件傳送方式條件傳送方式中斷傳送方式二、8255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8.2.48255各工作方式的功能及應(yīng)用一、8255工作在方式0特點(diǎn)（無條件傳送方式和條件傳送方式）

8255工作在方式0時(shí)，各個(gè)端口（包括2個(gè)8位端口A、B及2個(gè)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(gè)端口都由CPU用簡(jiǎn)單的輸入/輸出指令進(jìn)行讀/寫。不用提供“聯(lián)絡(luò)”信號(hào)，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(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。此時(shí)，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(hào)。注意，輸入“聯(lián)絡(luò)”信號(hào)和輸出“聯(lián)絡(luò)”信號(hào)不在同一4位C口中。方式0應(yīng)用舉例（同步情況）：例18255的A口和B口工作在方式0，A口為輸入端口，接有4個(gè)開關(guān)；B口為輸出端口，接有1個(gè)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。A0A1A2Y4IORIOW分析：

1、端口地址

A口：8020HC口：8022HB口：8021H控制口：8023H2、字符代碼對(duì)照表顯示字符7段代碼顯示字符7段代碼

03FH87FH106H96FH25BHA77H34FHb7CH466Hc39H56DHd5EH67DHE79H707HF31H程序：APORTEQU8020HBPORTEQU8021HCONTREQU8023HDATASEGMENTTAB1DB3FH，06H，5BH，4FH，

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

MOVAL，90H；10010000MOVDX，CONTR；定義8255A工作方式

OUTDX，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(shí)

ADDR2：DECCX

JNZADDR2

JMPADDR1

MOVAH，4CH

INT21H

CODEENDS

ENDSTART

數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)傳送到打印機(jī)的數(shù)據(jù)端口，利用一個(gè)負(fù)脈沖STROBE打入鎖存。這時(shí)打印機(jī)可發(fā)回答信號(hào)ACK，然后由打印機(jī)處理。同時(shí)打印機(jī)送出高電平信號(hào)BUSY，表示打印機(jī)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)。例2異步查詢情況：利用8255實(shí)現(xiàn)打印機(jī)接口，將從DATA單元開始的10個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印輸出。請(qǐng)利用8255工作方式0實(shí)現(xiàn)上述打印控制根據(jù)連線分析得知4個(gè)端口地址依次為:0FBC0H,0FBC1H,0FBC2H,0FBC3H程序如下:MOVAL，10000001BMOVDX,0FBC3HOUTDX，

AL；8255初始化

MOVAL,0DH;00001101PC6置1OUTDX,ALMOVSI,OFFSETDATAMOVCX,10X1:MOVDX,0FBC2HINAL,DX;讀PC1TESTAL,02HJNZX1；BUSY=1等待

MOVAL,[SI]MOVDX,0FBC0HOUTDX,AL;數(shù)據(jù)輸出

INCSIMOVAL,0CH;PC6置低電平

MOVDX,0FBC3HOUTDX,ALMOVAL,0DH;PC6恢復(fù)高電平

OUTDX,ALLOOPX1二、8255工作在方式1特點(diǎn)：

8255工作在方式1時(shí)，數(shù)據(jù)輸入/輸出操作要在選通信號(hào)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(hào)有著固定的一一對(duì)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，8255在方式1下具有中斷能力，可以發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，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A口：PC4、PC5、PC3，B口：PC2、PC1、PC0STB：選通輸入信號(hào)，低電平有效，它將外設(shè)數(shù)據(jù)送入8255的輸入鎖存器，指定為PC4和PC2

。IBF：輸入鎖存器滿信號(hào)，和外設(shè)相連，高電平有效，通知外設(shè)不能送下一個(gè)數(shù)據(jù)，指定為PC5和PC1

。當(dāng)CPU讀走數(shù)據(jù)后，IBF變?yōu)榈碗娖?。INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效，指定為PC3和PC0。

當(dāng)STB、IBF、INTE均為１時(shí)，8255自動(dòng)發(fā)出INTR。INTE：中斷允許觸發(fā)器，高電平有效，INTEA由PC4控制，INTEB由PC2控制，可由C口置/復(fù)位控制字將INTE置1或復(fù)位方式1輸入時(shí)“聯(lián)絡(luò)”信號(hào)時(shí)序圖2、選通輸出方式A口：PC7、PC6、PC3，B口：PC1、PC2、PC0OBF：輸出緩沖區(qū)滿信號(hào)，低電平有效，指定為PC7和PC1

，通知外設(shè)取走數(shù)據(jù)ACK：外設(shè)響應(yīng)信號(hào)，指定為PC6和PC2，表示已從數(shù)據(jù)端口取走數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)備好接收下一個(gè)數(shù)據(jù)，此信號(hào)使OBF變高。INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)，指定為PC3和PC0。

OBF、ACK、INTE均為１時(shí)，8255A自動(dòng)發(fā)出INTR。INTE：中斷允許觸發(fā)器，高電平有效，INTEA由PC6控制，INTEB由PC2控制，可由C口置/復(fù)位控制字將INTE置1或復(fù)位。方式1輸出時(shí)“聯(lián)絡(luò)”信號(hào)時(shí)序圖方式1應(yīng)用舉例（中斷情況）：例系統(tǒng)中接有一個(gè)打印機(jī)，8255A作為輸出接口，工作在選通方式，試編一程序?qū)⒕彌_區(qū)B