1、第10章 并行和串行接口電路10.1 概述 10.2 可編程并行接口電路Intel 8255A 10.3 可編程串行接口電路Intel 8251A 110.1 概述10.1.1 并行通信 1. 并行接口 并行通信由并行接口來(lái)完成的，在并行數(shù)據(jù)傳輸中并行接口連接CPU與并行外設(shè)的通道，并行接口中各位數(shù)據(jù)都是并行傳輸?shù)?，它以字?jié)（或字）為單位與I/O設(shè)備或被控對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。并行通信以同步方式傳輸，其特點(diǎn)是：傳輸速度快；硬件開銷大；只適合近距離傳輸。一個(gè)并行接口中包括狀態(tài)信息、控制信息和數(shù)據(jù)信息。2 狀態(tài)信息 狀態(tài)信息表示外設(shè)當(dāng)前所處的工作狀態(tài)。例如，準(zhǔn)備好信號(hào)表示輸入設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好信息，可以和

2、CPU交換數(shù)據(jù)；忙信號(hào)(BUSY)表示輸出設(shè)備正在輸出信息，即在“忙”著，同時(shí)也等于指示CPU要處于等待狀態(tài)。 控制信息 控制信息是由CPU發(fā)出的，用于控制外設(shè)接口的工作方式以及外設(shè)的啟動(dòng)和停機(jī)信息等。3 數(shù)據(jù)信息 CPU與并行外設(shè)數(shù)據(jù)交換的內(nèi)容。 狀態(tài)信息、控制信息和數(shù)據(jù)信息，通常都是通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送，這些信息在外設(shè)接口中分別存取在不同的口中。所謂口是指可以由CPU讀、寫的寄存器，這些口分別是狀態(tài)口、控制口和數(shù)據(jù)口，它們分別用來(lái)存放狀態(tài)信息、控制信息和數(shù)據(jù)信息。對(duì)于一個(gè)外設(shè)接口，常常需要幾個(gè)口才能滿足和協(xié)調(diào)外部設(shè)備的工作與要求，圖10.1是一個(gè)典型的并行接口與CPU、外設(shè)的連接圖。4圖10.

3、1 并行接口與CPU、外設(shè)的連接5 2. 并行接口的組成 狀態(tài)寄存器 狀態(tài)寄存器用來(lái)存放外設(shè)的信息，CPU通過(guò)訪問(wèn)這個(gè)寄存器來(lái)了解某個(gè)外設(shè)的狀態(tài)，進(jìn)而控制外設(shè)的工作，以便與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 控制寄存器 并行接口中有一個(gè)控制寄存器，CPU對(duì)外設(shè)的操作命令都寄存在控制寄存器中。6 數(shù)據(jù)緩沖寄存器 在并行接口中還設(shè)置了輸入緩沖寄存器和輸出緩沖寄存器，緩沖器是用來(lái)暫存數(shù)據(jù)。因?yàn)橥庠O(shè)與CPU交換數(shù)據(jù)，CPU的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外設(shè)的速度。例如，打印機(jī)的打印速度與CPU的速度相差的遠(yuǎn)不止是一個(gè)數(shù)量級(jí)，在并行接口中設(shè)置緩沖器，把要傳送的數(shù)據(jù)先放入緩沖器中，打印機(jī)按照安排好的打印隊(duì)列進(jìn)行打印，這樣可以保證輸入，輸

4、出數(shù)據(jù)的可靠性。7 3. 數(shù)據(jù)輸入過(guò)程 數(shù)據(jù)輸入過(guò)程，指的是外設(shè)向CPU輸入數(shù)據(jù)。 當(dāng)外設(shè)將數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)輸入線送給接口時(shí)，先使?fàn)顟B(tài)線“輸入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”為高電平。然后通過(guò)接口把數(shù)據(jù)接收到輸入緩沖寄存器中，同時(shí)把“輸入回答”信號(hào)置成高電平“1”，并發(fā)給外設(shè)。 外設(shè)接到回答信號(hào)后，將撤消“輸入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”的信號(hào)。當(dāng)接口收到數(shù)據(jù)后，會(huì)在狀態(tài)寄存器中設(shè)置“準(zhǔn)備好輸入”狀態(tài)位，以便CPU對(duì)其進(jìn)行查詢。8 接口向CPU發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，這樣CPU可以用軟件查詢方式，也可以用中斷的方式將接口中的數(shù)據(jù)輸入到CPU中。 CPU在接收到數(shù)據(jù)后，將“準(zhǔn)備好輸入”的狀態(tài)位自動(dòng)清除，并使數(shù)據(jù)總線處于高阻狀態(tài)。準(zhǔn)備外設(shè)

5、向CPU輸入下一個(gè)數(shù)據(jù)。9 4. 數(shù)據(jù)輸出過(guò)程 數(shù)據(jù)輸出過(guò)程，指的是CPU向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)。 當(dāng)外設(shè)從接口接收到一個(gè)數(shù)據(jù)后，接口的輸出緩沖寄存器“空”，使?fàn)顟B(tài)寄存的“輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”狀態(tài)位置成高電平“1”，這表示CPU可以向外設(shè)接口輸出數(shù)據(jù)，這個(gè)狀態(tài)位可供CPU查詢。 此時(shí)接口也可向CPU發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，同上面的輸入過(guò)程相同，CPU可以用軟件查詢方式，也可以用中斷的方式將CPU中的數(shù)據(jù)通過(guò)接口輸出到外設(shè)中。當(dāng)輸出數(shù)據(jù)送到接口的輸出緩沖寄存器后，再輸出到外設(shè)。10 與此同時(shí)，接口向外設(shè)發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)外設(shè)接收數(shù)據(jù)。外設(shè)接收到數(shù)據(jù)后，向接口回送一個(gè)“輸出回答”信號(hào)。 接口電路收到該信號(hào)后

6、，自動(dòng)將接口狀態(tài)寄存器中的“準(zhǔn)備好輸出”狀態(tài)位重新置為高電平“1”，通知CPU可以向外設(shè)輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)。1110.1.2 串行通信 串行通信是微機(jī)和外部設(shè)備交換信息的方式之一。所謂串行通信是通過(guò)一位一位地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)通信。與并行通信相比，串行通信具有傳輸線少，成本低等優(yōu)點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離傳送。缺點(diǎn)是速度慢，若并行傳送n位數(shù)據(jù)需時(shí)間T，則串行傳送的時(shí)間最少為nT。在實(shí)際傳輸中，是通過(guò)一對(duì)導(dǎo)線傳送信息。在傳輸中每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。 1. 串行接口的組成 串行接口是通過(guò)系統(tǒng)總線和CPU相連，串行接口部件的典型結(jié)構(gòu)如圖10.2所示。主要由控制寄存器、狀態(tài)寄存器、數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸

7、出寄存器4部分組成。12圖10.2 串行接口與CPU、外設(shè)的連接13 控制寄存器 控制寄存器用來(lái)保存決定接口工作方式的控制信息。 狀態(tài)寄存器 狀態(tài)寄存器中的每一個(gè)狀態(tài)位都可以用來(lái)標(biāo)識(shí)傳輸過(guò)程中某一種錯(cuò)誤或當(dāng)前傳輸狀態(tài)。 14 數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)輸入寄存器：在輸入過(guò)程中，串行數(shù)據(jù)一位一位地從傳輸線進(jìn)入串行接口的移位寄存器，經(jīng)過(guò)串入并出(串行輸入并行輸出)電路的轉(zhuǎn)換，當(dāng)接收完一個(gè)字符之后，數(shù)據(jù)就從移位寄存器傳送到數(shù)據(jù)輸入寄存器，等待CPU讀取。15 數(shù)據(jù)輸出寄存器：在輸出過(guò)程中，當(dāng)CPU輸出一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，先送到數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器，然后，數(shù)據(jù)由輸出寄存器傳到移位寄存器，經(jīng)過(guò)并入串出(并行輸入串行輸出)電

8、路的轉(zhuǎn)換一位一位地通過(guò)輸出傳輸線送到對(duì)方。 串行接口中的數(shù)據(jù)輸入移位寄存器和數(shù)據(jù)輸出移位寄存器是為了和數(shù)據(jù)輸入緩沖寄存器和數(shù)據(jù)輸出緩沖寄存器配對(duì)使用的。 在學(xué)習(xí)串行通信方式時(shí)，很有必要了解一下有關(guān)串行通信中的一些基本概念，這里僅做簡(jiǎn)單介紹。16 2. 串行通信中使用的術(shù)語(yǔ) 發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘 把二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列稱為比特組，由發(fā)送器發(fā)送到傳輸線上，再由接收器從傳輸線上接收。二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列在傳輸線上是以數(shù)字信號(hào)形式出現(xiàn)，即用高電平表示二進(jìn)制數(shù)1，低電平表示二進(jìn)制數(shù)0。而且每一位持續(xù)的時(shí)間是固定的，在發(fā)送時(shí)是以發(fā)送時(shí)鐘作為數(shù)據(jù)位的劃分界限，在接收時(shí)是以接收時(shí)鐘作為數(shù)據(jù)位的檢測(cè)。 17 發(fā)送時(shí)鐘：串行數(shù)

9、據(jù)的發(fā)送由發(fā)送時(shí)鐘控制，數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程是：把并行的數(shù)據(jù)序列送入移位寄存器，然后通過(guò)移位寄存器由發(fā)送時(shí)鐘觸發(fā)進(jìn)行移位輸出，數(shù)據(jù)位的時(shí)間間隔可由發(fā)送時(shí)鐘周期來(lái)劃分。 接收時(shí)鐘：串行數(shù)據(jù)的接收是由接收時(shí)鐘來(lái)檢測(cè)，數(shù)據(jù)接收過(guò)程是：傳輸線上送來(lái)的串行數(shù)據(jù)序列由接收時(shí)鐘作為移位寄存器的觸發(fā)脈沖，逐位打入移位寄存器。18 DTE和DCE 數(shù)據(jù)終端設(shè)備(data terminal equipment，DTE)：是對(duì)屬于用戶所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和工作站的統(tǒng)稱，它們是數(shù)據(jù)的源或目的或者即是源又是目的。例如：數(shù)據(jù)輸入/輸出設(shè)備，通信處理機(jī)或各種大、中、小型計(jì)算機(jī)等。DTE可以根據(jù)協(xié)議來(lái)控制通信的功能。19 數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備或

10、數(shù)據(jù)通信設(shè)備(data circuit-terminating equipment或data communication equipment，DCE)：前者為CCITT標(biāo)準(zhǔn)所用，后者為EIA標(biāo)準(zhǔn)所用。DCE是對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)稱，該設(shè)備為用戶設(shè)備提供入網(wǎng)的連接點(diǎn)。自動(dòng)呼叫/應(yīng)答設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器Modem和其他一些中間設(shè)備均屬DCE。 信道 信道是傳輸信息所經(jīng)過(guò)的通道,是連接2個(gè)DTE的線路,它包括傳輸介質(zhì)和有關(guān)的中間設(shè)備。 20 3. 串行通信中的工作方式 串行通信中的工作方式分為：?jiǎn)喂ねㄐ欧绞?、半雙工通信方式和全雙工通信方式 單工工作方式 在這種方式下，傳輸?shù)木€路用一根線連接，通信的一端連接發(fā)送

11、器，另一端連接接收器，即形成單向連接，只允許數(shù)據(jù)按照一個(gè)固定的方向傳送，如圖10.3（a）所示。即數(shù)據(jù)只能從A站點(diǎn)傳送到B站點(diǎn)，而不能由B站點(diǎn)傳送到A站點(diǎn)。單工通信類似無(wú)線電廣播，電臺(tái)發(fā)送信號(hào)，收音機(jī)接收信號(hào)。收音機(jī)永遠(yuǎn)不能發(fā)送信號(hào)。21 半雙工工作方式 如果在傳輸?shù)倪^(guò)程中依然用一根線連接，這樣在某一個(gè)時(shí)刻，只能進(jìn)行發(fā)送，或只能進(jìn)行接收。由于是一根線連接，發(fā)送和接收不可能同時(shí)進(jìn)行，這種傳輸方式稱為半雙工工作方式，如圖10.3(b)所示。半雙工通信工方式類似對(duì)講機(jī)，某時(shí)刻A方發(fā)送B方接收，另一時(shí)刻B方發(fā)送A方接收，雙方不能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。22圖10.3 串行通信工作方式23 全雙工工作方式

12、對(duì)于相互通信的雙方，都可以是接收器也都可以是發(fā)送器。分別用2根獨(dú)立的傳輸線(一般是雙絞線，或同軸電纜)來(lái)連接發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)，這樣發(fā)送方和接收方可同時(shí)進(jìn)行工作，稱為全雙工的工作方式，如圖10.3(c)所示。全雙工通信工方式類似電話機(jī)，雙方可以同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。24 4. 同步通信和異步通信方式 串行通信分為2種類型：一種是同步通信方式，另一種是異步通信方式。 同步通信方式 同步通信方式的特點(diǎn)是：由一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘控制發(fā)送方和接收方，若干字符組成一個(gè)信息組，字符要一個(gè)接著一個(gè)傳送；沒(méi)有字符時(shí)，也要發(fā)送專用的“空閑”字符或者是同步字符，因?yàn)橥絺鬏敃r(shí)，要求必須連續(xù)傳送字符，每個(gè)字符的位數(shù)要相同，

13、中間不允許有間隔。同步傳輸?shù)奶卣魇牵涸诿拷M信息的開始(常稱為幀頭)要加上l一2個(gè)同步字符，后面跟著8位的字符數(shù)據(jù)。同步通信的數(shù)據(jù)格式如圖10.4所示。25圖10.4 同步通信字符格式 傳送時(shí)每個(gè)字符的后面是否要奇、偶校驗(yàn)，由初始化時(shí)設(shè)同步方式字決定。26 異步通信方式 異步通信的特點(diǎn)是：字符是一幀一幀的傳送，每一幀字符的傳送靠起始位來(lái)同步。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，傳輸線上允許有空字符。所謂異步通信，是指通信中兩個(gè)字符的時(shí)間間隔是不固定的，而在同一字符中的兩個(gè)相鄰代碼間的時(shí)間間隔是固定的通信。異步通信中發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘頻率也不要求完全一樣，但不能超過(guò)一定的允許范圍，異步傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)格式如圖10.5

14、所示。27圖10.5 異步通信字符格式28 字符的前面是一位起始位(低電平)，之后跟著58位的數(shù)據(jù)位，低位在前、高位在后。數(shù)據(jù)位后是奇、偶校驗(yàn)位，最后是停止位(高電平)。是否要奇、偶校驗(yàn)位，以及停止位設(shè)定的位數(shù)是1，1.5位或2位都由初始化時(shí)設(shè)置異步方式字來(lái)決定。29 5. 通信中必須遵循的規(guī)定 字符格式的規(guī)定 通信中，傳輸字符的格式要按規(guī)定寫，圖10.5是異步通信的字符格式。在異步傳輸方式每個(gè)字符在傳送時(shí)，前面必須加一個(gè)起始位，后面必須加停止位來(lái)結(jié)束，停止位可以為1位，1.5位，2位。奇、偶校驗(yàn)位可以加也可以不加。30 比特率、波特率(baudrate) 比特率：比特率作為串行傳輸中數(shù)據(jù)傳輸

15、速度的測(cè)量單位，用每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)的位數(shù)bit/s(位/秒)來(lái)表示。 波特率：波特率是用來(lái)描述每秒鐘內(nèi)發(fā)生二進(jìn)制信號(hào)的事件數(shù)，用來(lái)表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位的持續(xù)時(shí)間。 31 有關(guān)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，數(shù)字信號(hào)送到傳輸介質(zhì)之前要調(diào)制為模擬信號(hào)，再用比特率來(lái)測(cè)量傳輸速度就不那么方便直觀了。因此引入波特率作為速率測(cè)量單位即：波特率1/二進(jìn)制位的持續(xù)時(shí)間比特率可以大于或等于波特率，假定用正脈沖表示“1”，負(fù)脈沖表示“0”，這時(shí)比特率就等于波特率。假如每秒鐘要傳輸10個(gè)數(shù)據(jù)位，則其速率為l0波特，若發(fā)送到傳輸介質(zhì)時(shí)，把每位數(shù)據(jù)用10個(gè)脈沖來(lái)調(diào)制，則比特率就為100b/s，即比特率大于波特率。32 發(fā)送時(shí)鐘與波特

16、率的關(guān)系是：時(shí)鐘頻率72波特率(n可以是l，16，32，64。，2為波特率因子，是傳輸一位二進(jìn)制數(shù)時(shí)所用的時(shí)鐘周期數(shù)。不同芯片的n由手冊(cè)中給出)。 波特率是表明傳輸速度的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上規(guī)定的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的波特率系列是：110，300，600，1200，1800，2400，4800，9600，19200。大多數(shù)CRT顯示終端能在1109600波特率下工作，異步通信允許發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘誤差或波特率誤差在45。33 6.信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的通信，要求傳輸線的頻帶很寬，但在實(shí)際的長(zhǎng)距離傳輸中，通常是利用電話線來(lái)傳輸，電話線的頻帶一般都比較窄。為保證信息傳輸?shù)恼_，都普遍采用調(diào)制解調(diào)器(m

17、odem)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息傳輸，現(xiàn)在還有很多家庭上網(wǎng)仍使用modem連接。34 調(diào)制解調(diào)器，顧名思義主要是完成調(diào)制和解調(diào)的功能。經(jīng)過(guò)調(diào)制器(modulator)可把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)解調(diào)器(demodulator)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。使用modem實(shí)現(xiàn)了對(duì)通信雙方信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程，如圖10.6所示?，F(xiàn)在modem的數(shù)據(jù)傳輸速率理論值可達(dá)72Kb/s，而實(shí)際速率僅為33.6Kb/s。35圖10.6 調(diào)制與解調(diào)過(guò)程3610.2 可編程并行接口電路Intel 8255A 并行接口電路，在早期的微機(jī)中與串行口、軟盤接口、硬盤接口等都放在一塊多功能接口卡上，插在微機(jī)的擴(kuò)展槽上使用?，F(xiàn)在這

18、部分電路已在微機(jī)的主板上由與CPU配套的芯片組北橋來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。如果要在其他的場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳送，在電路設(shè)計(jì)時(shí)采用專用的接口芯片最為方便?？删幊痰慕涌谛酒?255A是完成并行通信的集成電路芯片。3710.2.1 8255A的主要性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8255A是為Intel公司的80系列微機(jī)配套的通用可編程并行接口芯片，具有三個(gè)可編程的端口(A端口、B端口和C端口)，每個(gè)端口8條線，共有24條I/O引腳，也可分為2組工作，每組12條線，并有三種工作方式。 可編程是指可通過(guò)軟件設(shè)置芯片的工作方式，因此這個(gè)芯片在與外部設(shè)備相連接時(shí)，通常不需要附加太多的外部邏輯電路，這給用戶的使用帶來(lái)很大方便。38 芯

19、片的主要技術(shù)性能如下： (1) 輸入、輸出電平與TTL電平完全兼容。 (2) 時(shí)序特性好。 (3) 部分位可以直接置“1”/置“0”，便于實(shí)現(xiàn)控制接口使用。 (4) 單一的+5 V電源。 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖10.7(a)所示，圖10.7(b)為8255A的外引腳圖。從圖中可以看到，8255A主要由4部分組成。39圖10.7 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖(a) 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)；(b) 8255A外引腳圖40 1. 三個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)口 8255A的三個(gè)數(shù)據(jù)口分別是A端口、B端口、C端口，它們彼此獨(dú)立，都是8位的數(shù)據(jù)口，用來(lái)完成和外設(shè)之間的信息交換。三個(gè)口在使用上有所不同。 1) A端口 A

20、端口對(duì)應(yīng)一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器和一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器。因此A端口適合用在雙向的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合，用A端口傳送數(shù)據(jù)，不管是輸入還是輸出，都可以鎖存。41 2) B端口和C端口 這兩個(gè)口分別是由一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器和一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器組成。因此用B端口和C端口傳送數(shù)據(jù)作輸出端口時(shí)，數(shù)據(jù)信息可以實(shí)現(xiàn)鎖存功能；而用作輸入口時(shí)，則不能對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)鎖存，這一點(diǎn)在使用中要注意。在實(shí)際應(yīng)用中，A端口和B端口通常作為獨(dú)立的輸入口和輸出口，而C端口常用來(lái)配合A端口和B端口的工作使用。C端口分成兩個(gè)4位的端口，這兩個(gè)4位的端口分別作為A端口和B端口的控制信號(hào)和輸入狀態(tài)信號(hào)使用。42 2.

21、A組控制電路和B組控制電路 控制電路分成A組控制和B組控制兩組，A組控制電路控制A端口和C端口的高4位(PC4PC7)。B組控制電路控制B端口和C端口的低4位(PC0PC3)。這兩組控制電路的作用是：由它們內(nèi)部的控制寄存器接收CPU輸出的方式控制命令字，還接收來(lái)自讀/寫控制邏輯電路的讀/寫命令，根據(jù)控制命令決定A組和B組的工作方式和讀/寫操作。43 3. 讀寫控制邏輯電路 這部分電路是用來(lái)完成對(duì)8255A內(nèi)部三個(gè)數(shù)據(jù)口的譯碼工作，由CPU的地址總線A1、A0和8255A的片選信號(hào)CS和WR、RD信號(hào)組合后產(chǎn)生控制命令，并將產(chǎn)生的控制命令傳送給A組和B組的控制電路，從而完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的傳輸控制。

22、8255A的控制信號(hào)與執(zhí)行的操作之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表10-1所示。44表10-1 8255A的控制信號(hào)與執(zhí)行的操作之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系A(chǔ)1A0執(zhí)行的操作000000000010101011101x1010100011x0 00 00 10 11 01 01 11 11 1x xx x讀A端口(A端口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線)寫A端口(A端口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù))讀B端口(B端口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線)寫B(tài)端口(B端口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù))讀C端口(C端口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線)寫C端口(C端口數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù))當(dāng)D71時(shí)，對(duì)8255A寫入控制字當(dāng)D70時(shí)，對(duì)C端口置位/復(fù)位非法的信號(hào)組合數(shù)據(jù)線D7D0進(jìn)入高阻狀態(tài)未選擇45 4. 數(shù)據(jù)總線緩沖器 這是一

23、個(gè)雙向、三態(tài)的8位數(shù)據(jù)總線緩沖器，是8255A和系統(tǒng)總線相連接的通道，用來(lái)傳送輸入/輸出的數(shù)據(jù)、CPU發(fā)出的控制字以及外設(shè)的狀態(tài)信息?？傊?255A與CPU之間的所有信息傳輸都要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線緩沖器。4610.2.2 8255A的外部特性 8255A是40條引腳的雙列直插式芯片，引腳排列如圖10.7(b)所示。單一的+5 V電源，使用時(shí)要注意它的+5V電源引腳是第26腳，地線引腳是第7腳，它不像大多數(shù)TTL芯片電源和地線在右上角和左下角的位置，除了電源和地線之外，其他引腳的信號(hào)按連接的功能可分為兩大組。47 1. 與CPU相連的引腳 RESET(35PIN)：芯片的復(fù)位信號(hào)，高電平時(shí)有效。復(fù)位

24、后把8255A內(nèi)部的所有寄存器都清0，并將三個(gè)數(shù)據(jù)口自動(dòng)設(shè)置為輸入口。 CS(6PIN)：片選信號(hào)，低電平時(shí)有效。只有當(dāng)CS=0時(shí)，芯片被選中，才能對(duì)8255A進(jìn)行讀、寫操作。 RD(5PIN)：讀信號(hào)，低電平有效。只有當(dāng)CS=0，RD=0，才允許從8255A的三個(gè)端口中讀取數(shù)據(jù)。 WR(36PIN)：寫信號(hào)，低電平有效。只有當(dāng)CS=0，WR=0，才允許從8255A的三個(gè)端口寫入數(shù)據(jù)或者是寫入控制字。48 A1、A0(8，9PIN)：端口譯碼信號(hào)。用來(lái)選擇8255A內(nèi)部的三個(gè)數(shù)據(jù)端口和一個(gè)控制端口的地址。其中對(duì)控制口只能進(jìn)行寫操作。 (1) 當(dāng)A1A0=00時(shí)，選中A端口。 (2) 當(dāng)A1A0

25、=01時(shí)，選中B端口。 (3) 當(dāng)A1A0=10時(shí)，選中C端口。 (4) 當(dāng)A1A0=11時(shí)，選中控制端口。 A1、A0與讀、寫信號(hào)組合對(duì)各端口所執(zhí)行的操作如表10-1所示。 D7D0(2734PIN)：雙向三態(tài)8位數(shù)據(jù)線，與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連接。49 8255A的數(shù)據(jù)線為8條，這樣8位的接口芯片在與8086外部數(shù)據(jù)線為16條的CPU相連接時(shí)，應(yīng)考慮接口芯片本身對(duì)地址的要求。由于在8086這樣的16位外部總線系統(tǒng)中，CPU在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，低8位對(duì)應(yīng)一個(gè)偶地址，高8位對(duì)應(yīng)一個(gè)奇地址。如果將8255A的數(shù)據(jù)線D7D0與8086CPU的數(shù)據(jù)總線的低8位相連的話，從CPU這邊看來(lái)，要求8255A的4

26、個(gè)端口地址都應(yīng)為偶地址，這樣才能保證對(duì)8255A的端口的讀/寫能在一個(gè)總線周期內(nèi)完成，但又要滿足8255A本身對(duì)4個(gè)端口規(guī)定的地址要求是00，01，10，11。因此將8255A的A1和A0分別與8086系統(tǒng)總線的A2和A1相連，而將最低位A0總設(shè)置為0。502. 和外設(shè)端相連的引腳PA7PA0(3740 PIN，l4PIN)：A端口的輸入/輸出引腳PB7PB0(2518 PIN)：B端口的輸入/輸出引腳PC7PC0(1013，1714 PIN)：C端口的輸入/輸出引腳5110.2.3 8255A的控制字和編程 由CPU執(zhí)行輸出指令，向8255A的端口輸出不同的控制字來(lái)決定它的工作方式?？刂谱址?/p>

27、為兩種，分別稱為方式選擇控制字和端口C置1/置0控制字。根據(jù)控制寄存器的D7位的狀態(tài)決定是哪一種控制字。 1. 方式選擇控制字 方式選擇控制字用來(lái)決定8255A三個(gè)數(shù)據(jù)端口各自的工作方式，它的格式如圖10.8所示。它由一個(gè)8位的寄存器組成。52圖10.8 8255A的方式選擇控制字53 D7位為“1”時(shí)，為方式選擇控制字的標(biāo)識(shí)位。 D6、D5位決定A端口的工作方式，D6D5位為00、01、1x時(shí)分別表示A端口工作在方式0、方式1和方式2下。 D4位決定A端口工作在輸入還是輸出方式。D4位為0時(shí)，A端口工作在輸出方式；D4位為1時(shí)，A端口工作在輸入方式。 D3位決定用于A端口的C端口高4位PC7

28、PC4是作為輸入端口，還是作為輸出端口。D3位為0時(shí)，PC7PC4作輸出；D3位為1時(shí)，PC7PC4作輸入。 D2位用來(lái)選擇B端口的工作方式。D2位為0時(shí)，B端口工作在方式0，D2位為1時(shí)，B端口工作在方式1。54 D1位決定B端口作為輸入還是輸出端口。D1位為1時(shí)B端口工作在輸入方式；D1位為0時(shí)B端口工作在輸出方式。 D0位決定用于B端口的C端口低4位PC3PC0作為輸入，還是輸出。D0位為0時(shí)，PC3PC0作輸出；D0位為1時(shí)，PC3PC0作輸入。 如果要求8255A的A端口作輸入，B端口和C端口作輸出，A組工作在方式0，B組工作在方式1，用三條指令可完成對(duì)芯片工作方式的選擇。55MOV

29、AL，94H；方式選擇控制字送ALMOVDX，PortCtr；控制端口地址PortCtr送DXOUTDX，AL；方式選擇控制字輸出給8255A的控制端 口，完成方式選擇56 2. C端口置1/置0控制字 8255A在和CPU傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中，經(jīng)常將C端口的某幾位作為控制位或狀態(tài)位來(lái)使用，從而配合A端口或B端口的工作。為了方便用戶，在8255A芯片初始化時(shí)，C端口置1/置0控制字可以單獨(dú)設(shè)置C端口的某一位為0或某一位為1。控制字的D7位為“0”時(shí)，是C端口置1/置0控制字中的標(biāo)識(shí)位，具體的格式如圖10.9所示。 57圖10.9 8255A的C端口置1/置0控制字58 D6D4位可為任意值，不影響

30、操作。D3D1位用來(lái)決定對(duì)C端口8位中的哪一位進(jìn)行操作。D0位用來(lái)決定對(duì)D3D1所選擇的位是置1，還是置0。 例如，要將C端口的PC3置0，PC7置1，可用下列程序段實(shí)現(xiàn)。MOVAL，06H；PC3置0控制字送ALMOVDX，PortAdd；控制端口地址PortAdd送DXOUTDX，AL；對(duì)PC3完成置0操作MOVAL，0FH；PC7置1控制字送ACOUTDX，AL；完成對(duì)PC7置1操作5910.2.4 8255A的工作方式 8255A有三種工作方式，分別稱為方式0，方式1和方式2。其中A端口可以工作在三種方式中的任一種；B端口只能工作在方式0和方式1；C端口通常作為控制信號(hào)使用，配合A端口

31、和B端口的工作。每種工作方式的具體內(nèi)容如下所述。60 1. 方式0：基本的輸入/輸出方式 方式0之所以被稱為基本的輸入/輸出方式，是因?yàn)樵谶@種方式下，A端口、B端口和C端口(C端口分為2個(gè)4位使用)都可提供簡(jiǎn)單的輸入和輸出操作，對(duì)每個(gè)端口不需要固定的應(yīng)答式聯(lián)絡(luò)信號(hào)。工作在方式0時(shí)，在程序中可直接使用輸入指令(IN)和輸出(OUT)指令對(duì)各端口進(jìn)行讀寫。方式0的基本定義是2個(gè)8位的端口和2個(gè)4位的端口。任何一個(gè)端口都可以作為輸入或輸出，輸出的數(shù)據(jù)可以被鎖存，輸入的數(shù)據(jù)不能鎖存。 方式0的輸入時(shí)序如圖10.10所示，輸出時(shí)序如圖10.11所示。從輸入時(shí)序圖可以看到，對(duì)各信號(hào)的要求是：61 (1)

32、地址信號(hào)要領(lǐng)先于RD信號(hào)到達(dá)，8255A在RD信號(hào)有效以后，最長(zhǎng)經(jīng)過(guò)250 ns的時(shí)間，就可以使數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)總線上得到穩(wěn)定。 (2) 在一般的微處理器系統(tǒng)中都配備了地址鎖存器，保證CPU對(duì)先發(fā)出的地址能夠鎖存，可以滿足地址信號(hào)先于RD信號(hào)到達(dá)，對(duì)于從讀信號(hào)有效到數(shù)據(jù)穩(wěn)定的時(shí)間，應(yīng)由輸入設(shè)備給予滿足。在使用時(shí)應(yīng)注意，方式0對(duì)輸入數(shù)據(jù)不做鎖存。62圖10.10 8255A方式0輸入時(shí)序63圖10.11 8255A方式0輸出時(shí)序64表10-2 8255方式0輸入時(shí)序各參數(shù)說(shuō)明參 數(shù)說(shuō) 明8255A最小時(shí)間/ns最大時(shí)間/nstRR讀脈沖的寬度300tAR地址穩(wěn)定領(lǐng)先于讀信號(hào)的時(shí)間0tIR輸入數(shù)據(jù)領(lǐng)先于

33、的時(shí)間0tHR讀信號(hào)過(guò)后數(shù)據(jù)繼續(xù)保持時(shí)間0tRA讀信號(hào)無(wú)效后地址保持時(shí)間0tRD從讀信號(hào)有效到數(shù)據(jù)穩(wěn)定的時(shí)間250tDF讀信號(hào)撤除后數(shù)據(jù)保持時(shí)間1015065 從輸出時(shí)序圖可以看到，為了將數(shù)據(jù)能可靠地輸出到8255A，對(duì)各信號(hào)的要求是： (1) 地址信號(hào)必須在寫信號(hào)之前有效，同時(shí)要求在信號(hào)有效(也就是為低電平時(shí))期間內(nèi)，地址信號(hào)不能發(fā)生變化，要保證一直有效，直到在撤消(變高后)后的20 ns時(shí)間以后，地址信號(hào)才允許發(fā)生變化。 (2) 寫脈沖 (為低電平時(shí)間)的寬度最小要求是400 ns。 (3) 要求數(shù)據(jù)也必須在寫信號(hào)之前最少有100 ns時(shí)間出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上。寫信號(hào)撤消后，數(shù)據(jù)的最小保持時(shí)間

34、是30 ns。66表10-3 8255A方式0輸出時(shí)序各參數(shù)說(shuō)明參 數(shù)說(shuō) 明8255A最小時(shí)間/ns最大時(shí)間/nstAW地址穩(wěn)定領(lǐng)先于讀信號(hào)的時(shí)間0tWW寫脈沖的寬度400tDW數(shù)據(jù)有效時(shí)間 100tWD數(shù)據(jù)保持時(shí)間30tWA寫信號(hào)撤消后的地址保持時(shí)間20 tWB寫信號(hào)結(jié)束到數(shù)據(jù)有效的時(shí)間35067 滿足上述條件，寫信號(hào)結(jié)束后，最長(zhǎng)經(jīng)過(guò)350 ns的時(shí)間，CPU輸出的數(shù)據(jù)就可以出現(xiàn)在8255A的指定端口。 方式0一般用于無(wú)條件傳送的場(chǎng)合，不需要應(yīng)答式聯(lián)絡(luò)信號(hào)，外設(shè)總是處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)。也可以用作查詢式傳送，查詢式傳送時(shí)，需要有應(yīng)答信號(hào)?？梢詫端口、B端口作為數(shù)據(jù)口使用。把C端口分為2部分，其

35、中4位規(guī)定為輸出，用來(lái)輸出一些控制信息，另外4位規(guī)定為輸入，用來(lái)讀入外設(shè)的狀態(tài)。利用C端口配合A端口和B端口完成查詢式的I/O操作。68 2. 方式1：選通輸入/輸出方式 在這種方式下，當(dāng)A端口和B端口進(jìn)行輸入輸出時(shí)，必須利用C端口提供的選通和應(yīng)答信號(hào)，而且這些信號(hào)與C端口中的某些位之間有著固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系是硬件本身決定的不是軟件可以改變的。由于工作在方式l時(shí)，要由C端口中的固定位來(lái)作為選通和應(yīng)答等控制信號(hào)，因此稱方式1為選通的輸入/輸出方式。方式1的基本定義是，分成2組(A組和B組)，每組包含一個(gè)8位的數(shù)據(jù)端口和1個(gè)4位的控制/數(shù)據(jù)端口。8位的數(shù)據(jù)端口既可以作為輸入，也可以作為輸出，

36、輸入和輸出都可以被鎖存。4位的控制/數(shù)據(jù)端口用于傳送8位數(shù)據(jù)端口的控制和狀態(tài)信息。69 1) 選通的輸入方式 方式1在選通輸入方式下對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)如圖10.12所示。圖10.13是方式1在選通輸入方式的工作時(shí)序圖。選通輸入方式的工作過(guò)程是： 當(dāng)外設(shè)的數(shù)據(jù)已送到8255A某個(gè)端口的數(shù)據(jù)線上時(shí)，就發(fā)出選通輸入信號(hào)STB，將數(shù)據(jù)通過(guò)A端口或B端口鎖存到8255A的數(shù)據(jù)輸入寄存器，STB信號(hào)的寬度至少是500 ns。STB信號(hào)變低后最多經(jīng)過(guò)300 ns時(shí)間，使輸入緩沖器滿信號(hào)IBF變?yōu)楦唠娖?，如圖10.13中表示的箭頭。70輸入緩沖器滿意味著將阻止外設(shè)輸入新的數(shù)據(jù)，可供CPU來(lái)查詢。在選通輸入信號(hào)結(jié)束

37、后，最多經(jīng)過(guò)300 ns時(shí)間，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)(要在中斷允許的情況下)，如圖10.13中表示的箭頭，使中斷請(qǐng)求信號(hào)INTR變高，CPU可以響應(yīng)中斷。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后才發(fā)出讀信號(hào)RD，將數(shù)據(jù)讀入到CPU中，讀信號(hào)有效(低電平為有效)后，最多經(jīng)過(guò)400 ns時(shí)間，STB就清除中斷請(qǐng)求，使中斷請(qǐng)求信號(hào)變低，如圖10.13中表示的箭頭。當(dāng)讀信號(hào)結(jié)束后，才使輸入緩沖器滿信號(hào)IBF變低，如圖10.13中表示的箭頭。IBF變低表明輸入緩沖器已空，通知外設(shè)可以輸入新的數(shù)據(jù)。71圖10.12 方式1選通輸入下對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)(a) 對(duì)A端口；(b) 對(duì)B端口72圖10.13 8255A方式l輸入時(shí)序73

38、表10-4 8255A方式1輸入時(shí)序參數(shù)說(shuō)明參 數(shù)說(shuō) 明8255A最小時(shí)間/ns最大時(shí)間/nstST選通脈沖的寬度500tSIB選通脈沖有效到IBF有效之間的時(shí)間300tSIT =1到中斷請(qǐng)求INTR有效之間的時(shí)間300tPH數(shù)據(jù)保持時(shí)間180tPS數(shù)據(jù)有效到 無(wú)效之間的時(shí)間0tRIT 有效到中斷請(qǐng)求撤除之間的時(shí)間400tRIB 為1到IBF為0之間的時(shí)間30074 當(dāng)8255A的A端口和B端口工作在選通輸入方式時(shí)，對(duì)應(yīng)的C端口固定分配，規(guī)定是PC3PC5分配給A端口，PC0PC2分配給B端口，C端口剩下的2位PC7、PC6可作為簡(jiǎn)單的輸入/輸出線使用?？刂谱值腄3位為“1”時(shí)，PC7、PC6

39、作輸入；控制字的D3位為“0”時(shí)，PC7、PC6作輸出。75 在方式1選通輸入方式時(shí)，各控制信號(hào)的意義如下： STB(Strobe)：選通輸入信號(hào)，低電平有效。A組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC4；B組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC2。當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，從外部設(shè)備來(lái)的8位數(shù)據(jù)送入到8255A的輸入緩沖器中，負(fù)脈沖寬度最小是500 ns。76 IBF(Input Buffer Full)：輸入緩沖器滿信號(hào)，高電平有效。A組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC5；B組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC1。這是8255A送給外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，當(dāng)8255A的輸入緩沖區(qū)已有一個(gè)新數(shù)據(jù)后，輸出這個(gè)信號(hào)供CPU查詢。該信號(hào)在選通輸入信號(hào)STB變低后，300 n

40、s時(shí)間內(nèi)即變?yōu)橛行У母唠娖?。在RD信號(hào)撤消后的300 ns時(shí)間內(nèi)IBF信號(hào)才撤消，變?yōu)闊o(wú)效的低電平，這樣保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?7 INTR(Interrupt Request)：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。A組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC3；B組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC0。這是8255A向CPU發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。當(dāng)STB信號(hào)撤消變?yōu)楦唠娖胶笞疃?00 ns時(shí)間內(nèi)，并且IBF信號(hào)也為高電平，INTR信號(hào)產(chǎn)生變?yōu)橛行У母唠娖?。INTR信號(hào)變高后可以請(qǐng)求CPU讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)CPU發(fā)出的RD信號(hào)有效后，400 ns的時(shí)間內(nèi)INTR信號(hào)將撤消，變?yōu)榈碗娖健?8 INTE(Interrupt Enable)：中斷允

41、許信號(hào)，高電平有效。該信號(hào)為高時(shí)，允許中斷請(qǐng)求，為低時(shí)則屏蔽中斷請(qǐng)求。INTE的狀態(tài)是用軟件通過(guò)由C端口置1/置0控制字來(lái)控制的，在A組中，使PC4置“1”后INTEA變高；在B組中，使PC2置“1”后INTEB變高，A端口和B端口才允許中斷。如果PC4和PC2都置“0”，與之對(duì)應(yīng)的INTE信號(hào)為低，則禁止中斷。 對(duì)于這種選通的輸入方式，如果采用查詢式輸入時(shí)，CPU先查詢8255A的輸入緩沖器是否滿了，也就是IBF是否為高? 如果輸入緩沖器滿信號(hào)IBF為高，則CPU就可以從8255A讀入數(shù)據(jù)。如果采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該先用C端口置1/置0的控制字使相應(yīng)的端口允許中斷，也就是要使PC4或P

42、C2置1。79 2) 選通的輸出方式 方式1在選通輸出情況下對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)如圖10.14所示，圖10.15是方式1選通輸出情況下的工作時(shí)序圖。這種方式的工作過(guò)程與選通輸入的情況相類似。80圖10.14 方式l輸出時(shí)C端口對(duì)A、B端口的控制(a) 對(duì)A端口；(b) 對(duì)B端口81圖10.15 8255A方式1輸出時(shí)序82 當(dāng)8255A的A端口和B端口工作在選通輸出方式時(shí)，對(duì)應(yīng)的C端口也是固定分配，規(guī)定是PC3、PC6、PC7分配給A端口；PC2、PC1、PC0分配給B端口，剩下的2位PC4、PC5可作為簡(jiǎn)單的輸入/輸出線使用。當(dāng)控制字的D3位為“1”時(shí)，PC4、PC5作輸入；當(dāng)控制字的D3位為“0

43、”時(shí)，PC4、PC5作輸出。 83 方式1選通輸出方式時(shí)，各控制信號(hào)的意義如下： OBF(Output Buffer Fu11)：輸出緩沖器滿信號(hào)，低電平有效。A組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC7；B組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC1，這是8255A與外設(shè)的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。當(dāng)CPU向8255A的端口中傳送了數(shù)據(jù)以后，由8255A向外設(shè)發(fā)出低電平的OBF信號(hào)，通知外設(shè)可以把數(shù)據(jù)取走。由輸出指令產(chǎn)生的寫信號(hào)WR的上升沿出現(xiàn)后，最多經(jīng)過(guò)650 ns時(shí)間，將OBF信號(hào)置成有效即變?yōu)榈碗娖?，如圖10.15中表示的箭頭。當(dāng)應(yīng)答信號(hào)ACK變?yōu)橛行У牡碗娖胶?50 ns時(shí)間，OBF信號(hào)撤消變?yōu)楦唠娖?，如圖10.15中表示的箭頭。84表

44、10-5 8255A方式1輸出時(shí)序參數(shù)說(shuō)明參 數(shù)說(shuō) 明8255A最小時(shí)間/ns最大時(shí)間/nstWIT從寫信號(hào)有效到中斷請(qǐng)求無(wú)效的時(shí)間850tWOB從寫信號(hào)無(wú)效到輸出緩沖器清的時(shí)間650tAOB 有效到無(wú)效的時(shí)間350tAK 脈沖的寬度300tAIT 為1到發(fā)新的中斷請(qǐng)求的時(shí)間350tWB寫信號(hào)撤除到數(shù)據(jù)有效的時(shí)間35085 ACK(Acknowledge)：數(shù)據(jù)接收應(yīng)答信號(hào)，低電平有效。A組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC6；B組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC2，這是外設(shè)的響應(yīng)信號(hào)，當(dāng)CPU輸出給8255A的數(shù)據(jù)已由外設(shè)接收后，外設(shè)就向8255A回送一個(gè)低電平的應(yīng)答信號(hào)ACK。 INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。

45、A組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC3；B組方式控制字中對(duì)應(yīng)PC0。當(dāng)外設(shè)已經(jīng)接受了CPU輸出的數(shù)據(jù)后，由8255A向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，要求CPU輸出新的數(shù)據(jù)。當(dāng)ACK撤消后為高電平，OBF也為高電平，中斷允許信號(hào)INTE也為高時(shí)，INTR中斷請(qǐng)求信號(hào)被置位為高電平，如圖10.19中表示的箭頭。作為請(qǐng)求CPU進(jìn)行下一次數(shù)據(jù)輸出的中斷請(qǐng)求信號(hào)，是在WR有效的下降沿出現(xiàn)后850 ns時(shí)間內(nèi)使它變?yōu)闊o(wú)效的低電平，如圖10.19中表示的箭頭。86 INTE：中斷允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)該信號(hào)為“1”時(shí)，允許中斷，為“0”時(shí)，A端口(B端口)處于中斷屏蔽狀態(tài)，即不發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)INTR。在使用時(shí)，中斷允許信號(hào)I

46、NTE是用軟件通過(guò)對(duì)C端口置1/置0的控制字來(lái)設(shè)置的。當(dāng)PC6置1時(shí)，A端口允許中斷；PC2置1，B端口允許中斷。反之，如果A、B端口所對(duì)應(yīng)的PC6、PC2置0時(shí)，則處于中斷屏蔽狀態(tài)，即不允許中斷。87 當(dāng)8255A工作在方式l輸出選通方式時(shí)，一般是采用中斷方式與CPU通信。從圖10.19方式1輸出工作時(shí)序圖中可以看到，CPU響應(yīng)中斷以后，就向8255A輸出數(shù)據(jù)，寫信號(hào)出現(xiàn)。當(dāng)寫信號(hào)WR撤消，其上升沿一方面撤消中斷請(qǐng)求信號(hào)INTR，如圖10.19中表示的箭頭使INTR變低，表示CPU對(duì)上一次中斷已經(jīng)響應(yīng)過(guò)。另一方面使OBF信號(hào)變?yōu)橛行У牡碗娖?，如圖10.19中表示的箭頭，以通知外設(shè)可以接收下一

47、個(gè)數(shù)據(jù)。88 實(shí)際上，CPU在發(fā)出寫信號(hào)后要經(jīng)過(guò)最長(zhǎng)350 ns時(shí)間，數(shù)據(jù)才能出現(xiàn)在端口的輸出緩沖器中。當(dāng)外設(shè)收到數(shù)據(jù)后，便發(fā)出一個(gè)ACK信號(hào)，ACK信號(hào)有效后使OBF變成無(wú)效的高電平，如圖10.19中表示的箭頭，表示數(shù)據(jù)已經(jīng)取走，當(dāng)前緩沖器空。ACK信號(hào)結(jié)束時(shí)使INTR信號(hào)變?yōu)橛行У母唠娖?，如圖10.19中表示的箭頭，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，從而開始新的數(shù)據(jù)輸出過(guò)程。89 3. 方式2：帶選通的雙向傳輸方式 在雙向的傳輸方式中，8255A可以向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)CPU通過(guò)這8位數(shù)據(jù)線又接收外設(shè)的數(shù)據(jù)，因此稱為雙向的傳輸方式。方式2的基本定義是，只能適用于A端口，一個(gè)8位的雙向端口(A端口)

48、和1個(gè)5位的控制端口(C端口)。A端口的輸入和輸出都可以被鎖存。5位的控制端口用于傳送8位雙向端口的控制和狀態(tài)信息。當(dāng)A端口工作在方式2時(shí)，由PA7PA0作為8位數(shù)據(jù)線，因?yàn)橐蒀端口對(duì)A端口進(jìn)行控制，所以稱為帶選通的雙向傳輸方式。C端口對(duì)A端口的控制信號(hào)分別如圖10.16和圖10.17所示。在這種方式下，C端口中有5位PC7PC3作為控制信號(hào)和狀態(tài)信息使用，剩下的3位PC2PC0可作為簡(jiǎn)單的輸入/輸出線使用。當(dāng)控制字的D0位為1時(shí)，PC2PC0作輸入；當(dāng)控制字的D0位為0時(shí)，PC2PC0作輸出。90 STB：選通信號(hào)，低電平有效。對(duì)應(yīng)于PC4，由外設(shè)提供給8255A。該信號(hào)負(fù)責(zé)把外設(shè)送到82

49、55A的數(shù)據(jù)送入輸入鎖存器。 IBF：輸入緩沖器滿信號(hào)，高電平有效。對(duì)應(yīng)PC5，是8255A送給CPU的狀態(tài)信息，供CPU查詢用。當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，表示當(dāng)前已經(jīng)有一個(gè)新的數(shù)據(jù)送到了輸入鎖存器中，CPU可以取走。 OBF：輸出緩沖器滿信號(hào)，低電平有效。對(duì)應(yīng)PC7，由8255A發(fā)給外設(shè)的選通信號(hào)，當(dāng)OBF有效時(shí)，表明CPU已經(jīng)將一個(gè)數(shù)據(jù)寫入8255A的A端口中，通知外設(shè)可以取走數(shù)據(jù)。91 INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效。對(duì)應(yīng)PC3，不論A端口工作在輸入方式還是工作在輸出方式，當(dāng)一個(gè)操作完成，并且要進(jìn)入下一個(gè)操作時(shí)，8255A都要向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)。 ACK：數(shù)據(jù)接收應(yīng)答信號(hào)，低電平有效。對(duì)

50、應(yīng)PC6，這是外設(shè)對(duì)信號(hào)OBF的響應(yīng)信號(hào)，該信號(hào)為低電平時(shí)，使A端口的輸出緩沖器打開，送出數(shù)據(jù)到外設(shè)。否則，當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，方式2時(shí)輸出緩沖器處于高阻狀態(tài)。92圖10.16 方式2時(shí)C端口對(duì)A端口的控制信號(hào)93 INTEl：輸出中斷允許信號(hào)。當(dāng)該信號(hào)為“1”時(shí)，允許8255A向CPU發(fā)出由A端口輸出數(shù)據(jù)的中斷請(qǐng)求信號(hào)。反之，如果該信號(hào)為“0”時(shí)，即使輸出緩沖器空，也不允許8255A向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)。INTEl信號(hào)的置1或置0，是用軟件使C端口的PC6置1或置0來(lái)實(shí)現(xiàn)的。94 INTE2：輸入中斷允許信號(hào)。當(dāng)該信號(hào)為“1”時(shí)，允許8255A中A端口的輸入處于中斷允許狀態(tài)，反之，如果該信

51、號(hào)為“0”時(shí)，A端口的輸入處于中斷屏蔽狀態(tài)，即不允許中斷。INTE2信號(hào)的置1或置0，同樣是用軟件通過(guò)C端口的PC4置1或置0來(lái)實(shí)現(xiàn)。95 通過(guò)仔細(xì)分析方式2的工作時(shí)序圖10.17，會(huì)發(fā)現(xiàn)方式2的時(shí)序基本相當(dāng)于方式1的選通輸入時(shí)序和選通輸出的時(shí)序的組合。從圖10.17中可以看到，對(duì)于輸入過(guò)程，當(dāng)外設(shè)向A端口送來(lái)數(shù)據(jù)時(shí)，選通信號(hào)STB也跟著有效變?yōu)榈碗娖?，選通信號(hào)將數(shù)據(jù)鎖存到8255A的A端口的輸入鎖存器中。同樣也正是由于STB信號(hào)的變低，才使得輸入緩沖器滿信號(hào)IBF變?yōu)楦唠娖?，如圖10.17中表示的箭頭。當(dāng)選通信號(hào)STB結(jié)束，也就是變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，又使中斷請(qǐng)求信號(hào)INTR有效，變?yōu)楦唠娖?，如圖1

52、0.17中表示的箭頭。當(dāng)CPU響應(yīng)輸入中斷，執(zhí)行輸入指令時(shí)，會(huì)產(chǎn)生RD信號(hào)，在讀信號(hào)RD有效期間，將數(shù)據(jù)從A端口讀入到CPU中。當(dāng)RD信號(hào)結(jié)束后輸入緩沖器滿信號(hào)IBF又變?yōu)榈碗娖?，如圖10.17中表示的箭頭。中斷請(qǐng)求信號(hào)INTR雖然為高也不再起作用。96 對(duì)于輸出過(guò)程，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行輸出指令時(shí)，將發(fā)出寫脈沖WR，WR的下降沿使中斷請(qǐng)求信號(hào)INTR變低，如圖10.17中表示的箭頭。WR信號(hào)結(jié)束其上升降沿使輸出緩沖器滿OBF信號(hào)變?yōu)橛行У牡碗娖?，如圖10.17中表示的箭頭。OBF信號(hào)送到外設(shè)，當(dāng)外設(shè)接到OBF信號(hào)后，發(fā)出應(yīng)答信號(hào)ACK，如圖10.17中表示的箭頭。由ACK

53、信號(hào)打開8255A的輸出緩沖器，使數(shù)據(jù)出現(xiàn)在A端口和數(shù)據(jù)總線上，ACK信號(hào)結(jié)束時(shí)使輸出緩沖器滿信號(hào)OBF變?yōu)闊o(wú)效的高電平，如圖10.17中表示的箭頭，從而開始下一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。由于方式2是雙向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，如果一個(gè)外設(shè)既可以作為輸入，又可以作為輸出時(shí)，采用8255A的方式2與它相連就十分方便。97圖10.17 8255A方式2時(shí)序98表10-6 8255A方式2時(shí)序的參數(shù)說(shuō)明參 數(shù)說(shuō) 明8255A最小時(shí)間/ns最大時(shí)間/nstST選通脈沖的寬度500tPH數(shù)據(jù)保持時(shí)間180tSIB選通脈沖有效到IBFA有效之間的時(shí)間300tPS 數(shù)據(jù)有效到 無(wú)效之間的時(shí)間0tWOD從寫信號(hào)無(wú)效到， 有效的

54、時(shí)間650tAOD 有效到 無(wú)效的時(shí)間350tAD 有效到數(shù)據(jù)輸出的時(shí)間350tHD數(shù)據(jù)保持時(shí)間2009910.2.5 8255A的應(yīng)用舉例 8255A初始化時(shí)，先要寫入控制字，指定它的工作方式，然后才能通過(guò)編程，將總線上的數(shù)據(jù)從8255A輸出給外設(shè)，或者將外部設(shè)備的數(shù)據(jù)通過(guò)8255A送到CPU中。舉一個(gè)通過(guò)8255A把CPU中的數(shù)據(jù)輸出到打印機(jī)上的例子。圖10.18(a)采用查詢方式傳送數(shù)據(jù)，A端口作為8位數(shù)據(jù)的輸出端口，工作在方式1輸出方式。C端口作為狀態(tài)端口和控制端口使用，一般的打印機(jī)有3個(gè)主要的控制狀態(tài)信號(hào)線。BUSY表示打印機(jī)是否處于“忙”狀態(tài)，高電平有效；DATASTB選通信號(hào)，低

55、電平有效，當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，將CPU的數(shù)據(jù)輸出到打印機(jī)中；ACK是打印機(jī)對(duì)主機(jī)的應(yīng)答信號(hào)，當(dāng)打印機(jī)接收完字符后發(fā)出這個(gè)信號(hào)。當(dāng)DATASTB信號(hào)有效時(shí)，將BUSY信號(hào)置為高電平，ACK有效使BUSY置為低電平，圖中的單穩(wěn)定用來(lái)展寬脈沖，以滿足DATASTB打印機(jī)對(duì)信號(hào)要求的時(shí)間寬度。100圖10.18 8255A與打印機(jī)的接口方式(a) 查詢方式電路圖；(b) 中斷方式電路圖 101 A端口地址用PortA表示，C端口地址用PortC表示，控制端口地址用PortCtr表示。輸出500個(gè)字符程序段如下： MOVAL，0A8H；A端口方式1輸出，PC4輸入 MOVDX，PortCtr；控制口送DX

56、OUTDX，AL；輸出控制字 MOVCX，500；傳送500個(gè)字符 MOVDI，Buffer；送字符緩沖區(qū)首址LOOP1：MOV AL，DI MOVDX，PortA ；A端口地址送DX102OUTDX，AL；從A端口輸出一個(gè)字符MOVDX，PonC ；C端口地址送DXNEXT：IN AL，DX ；從C端口讀入打印機(jī)狀態(tài)TESTAL，10H ；測(cè)試BUSY信號(hào)JNZNEXT；如果打印機(jī)忙，等待INCDI；緩沖區(qū)首址加1LOOPLOOP1；繼續(xù)輸出下一個(gè)字符103 如果采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)，電路的連接形式如圖10.18(b)所示。由CPU控制PC4產(chǎn)生選通脈沖，PC4作輸出用，這里OBF沒(méi)有用。P

57、C3作為中斷請(qǐng)求INTR，由ACK信號(hào)上升沿產(chǎn)生，使用IRQ3，中斷向量0BH。 在編寫有關(guān)中斷的程序時(shí)，中斷服務(wù)程序要盡量短，把其他的處理工作都放在主程序中。104程序段如下：MOVAL，0A0HMOVDX，PortCtrOUTDX，AL；A端口，方式1輸出方式，PC4作輸出MOVAL，00001000B；置PC4=1，令DATASTB1選通無(wú)效CLI；關(guān)中斷MOVAH，35HMOVAL，0BHINT21H；將0BH中斷向量取到ES、BX中105PUSHES PUSHBX；保存0BH中斷向量PUSHDSMOVDX，OFFSET INTSERV；中斷子程序的偏移地址送DXMOVAX，SEG I

58、NTSERVMOVDS，AX；中斷子程序段地址送DS；設(shè)置0BH中斷向量，即將DS，DX的內(nèi)容傳送到中斷向量表中MOVAL，0BHMOVAH，25HINT21H 106POPDSMOVAL，0DHMOVDX，PortCtrOUTDX，AL；將PC6置“1”，使INTE為“1”，允許8255A端口中斷STI；開中斷，允許中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)入CPUCLIPOPDXPOPDS；將開始?jí)簵５腅S、BX的內(nèi)容彈入DX中MOVAL，0BHMOVAH，25HINT21H；恢復(fù)0BH原中斷向量STI107中斷服務(wù)程序 INTSERV：PUSHAD；通用寄存器進(jìn)棧MOVAL，CL；打印字符送ALMOVDX，Port

59、AOUTDX，AL；打印字符送A端口MOVAL，00HMOVDX，PortCtrOUTDX，AL；置PC40，產(chǎn)生選通信號(hào)，使DATASTB為低電平INCALOUTDX，AL；使PC4=1，撤消選通信號(hào)MOVDX，20HOUTDX，20H；發(fā)EOI命令POPAD；通用寄存器出棧IRET；中斷返回10810.3 可編程串行接口電路Intel 8251A10.3.1 8251A的主要性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 825lA是可編程的串行通信接口芯片，它的基本性能如下： (1) 可工作在同步方式，也可工作在異步方式。同步方式下波特率為064 000波特，異步方式下波特率為019 200波特。 (2) 在同步方式時(shí)

60、，每個(gè)字符可定義為5、6、7或8位。兩種方法實(shí)現(xiàn)同步，由內(nèi)部自動(dòng)檢測(cè)同步字符或由外部給出同步信號(hào)。允許同步方式下增加奇/偶校驗(yàn)位進(jìn)行校驗(yàn)。109 (3) 在異步方式下，每個(gè)字符可定義為5、6、7或8位，用1位作奇偶校驗(yàn)。時(shí)鐘速率可用軟件定義為波特率的l、16或64倍。另外，8251A在異步方式下能自動(dòng)為每個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)增加1個(gè)起始位，并能根據(jù)軟件編程為每個(gè)輸出數(shù)據(jù)設(shè)置1位、1.5位或2位停止位。110 (4) 能進(jìn)行出錯(cuò)檢測(cè)。帶有奇偶、溢出和幀錯(cuò)誤等檢測(cè)電路，用戶可通過(guò)輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容進(jìn)行查詢。 8251A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖10.19所示。從圖中可以看出，它由數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀/寫控制邏輯