主要內(nèi)容8.1 可編程接口芯片的概念8.2計數(shù)器/定時器82538.3 可編程并行接口8255A8.4 可編程DMA控制器8237A學習要求1.掌握8253的編程應(yīng)用2.掌握8255A的編程應(yīng)用第八章可編程接口芯片及應(yīng)用18.1可編程接口芯片的基本概念（1）CPU與I/O外設(shè)交換信息的方式有兩種：①并行通信：數(shù)據(jù)各位同時向外傳送。優(yōu)點：傳輸速率快；缺點：傳輸多少位至少要多少根傳輸線，工程造價高。②串行通信：數(shù)據(jù)一位一位傳送，通信雙方沿單根線或雙根線實現(xiàn)二進制序列傳輸稱串行通信。優(yōu)點：一根或兩根線，線路簡單，成本低，適用于遠距離傳輸。缺點：傳輸速率慢。（2）可編程接口芯片①不可編程接口芯片，接口功能單一，用戶不可改變。如74LS244、74LS273②可編程接口芯片，大多是多功能、多通道的。一個通道用戶可定義為輸入端口，也可以規(guī)定為輸出端口。選擇的方法是在芯片正式工作之前，編寫一段程序?qū)懭朐撛撔酒目刂萍拇嫫髦?，用來選擇不同的通道和不同的電路功能，使之按照人們所希望的方式工作，這個過程稱為“初始化編程”。28.1可編程接口芯片的基本概念（3）多通道、多功能多通道：是指一個接口芯片一方面可與CPU相連，另一方面可連接多個外設(shè)。多功能：是指一個接口芯片能夠?qū)崿F(xiàn)多種接口功能，使接口芯片具有不同的電路工作狀態(tài)。38.2計數(shù)器/定時器8253/8254定時及計數(shù)技術(shù)在計算機中具有很重要的作用。比如：定時采樣、定時中斷、定時啟動電機等，這都需要一類定時及計數(shù)電路，因此微機系統(tǒng)都必須有定時技術(shù)。為獲得穩(wěn)定準確的定時，必須有準確穩(wěn)定的時間基準（簡稱時基）。定時：本質(zhì)是計數(shù)，把時間片加起來就獲得一段時間。定時方式：軟件或硬件件。軟件定時：利用CPU執(zhí)行指令需要若干指令周期的原理，運用軟件編程，然后循環(huán)一段程序而產(chǎn)生延時，再配合簡單接口可以向外發(fā)送定時控制信號。優(yōu)點：不需增加硬件電路只需編制相應(yīng)的延時子程序即可；缺點：占用CPU的工作時間，浪費CPU資源。硬件定時：硬件定時有專用的多諧振蕩器件或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。缺點：改變定時要改變硬件。可編程通用定時器/計數(shù)器芯片：使用靈活，定時時間長，改變定時時間或工作方式只要改變編程控制參數(shù)即可。初始化編程后，就按設(shè)定的方式工作，不再占用CPU的時間。48.2.18253功能概述主要功能特點：8253是可編程的計數(shù)定時器每個8253有三個獨立的16位計數(shù)器通道，有六種工作方式可供選擇。每個計數(shù)器可按二-十進制計數(shù)。每來一個脈沖計數(shù)器減1，當計數(shù)器減到0時，輸出端OUT產(chǎn)生一個跳變。每個計數(shù)器可用作定時器，也可用作計數(shù)器。二者的本質(zhì)都是基于計數(shù)器減1工作方式。所有輸入/輸出都與TTL電平兼容。58.2.2計數(shù)/定時的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理控制寄存器初始值寄存器減1計數(shù)器計數(shù)輸出寄存器狀態(tài)寄存器CLKGATEOUT組成：控制寄存器——決定工作模式狀態(tài)寄存器——反應(yīng)工作狀態(tài)初值寄存器——計數(shù)的初值計數(shù)輸出寄存器——CPU從中讀 當前計數(shù)值計數(shù)器——執(zhí)行計數(shù)操作， CPU不能訪問每個計數(shù)器有三個引腳與外設(shè)相連：CLK——外脈沖輸入端GATE——門控輸入端OUT——計數(shù)器回零/時間到的信號輸出端68.2.3計數(shù)/定時的工作原理工作原理：對CLK信號進行減1計數(shù)首先，CPU把控制字寫入控制寄存器，計數(shù)初始值寫入初值寄存器計數(shù)從初值開始，每當CLK信號出現(xiàn)一次，計數(shù)值減1當計數(shù)值減到0，從OUT端輸出規(guī)定的信號CLK信號出現(xiàn)時，計數(shù)器是否減1，由門控信號GATE控制78.2.3計數(shù)/定時的工作原理CLK是計數(shù)輸入信號，計數(shù)器對CLK端出現(xiàn)的脈沖個數(shù)進行計數(shù)CLK端可以輸入外部事件CLK端可以接入固定頻率的時鐘信號，從而實現(xiàn)計時OUT信號在計數(shù)結(jié)束時發(fā)生變化可將OUT作為外部設(shè)備的控制信號可將OUT作為向CPU申請中斷的信號CPU可以從計數(shù)輸出寄存器讀出當前計數(shù)值。讀前，應(yīng)向控制寄存器發(fā)送鎖存命令88.2.48253的編程結(jié)構(gòu)1片8253內(nèi)部有三個計數(shù)器，結(jié)構(gòu)完全相同8253的引腳如下圖所示。DIP24，+5V電源。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和尋址方式見：P.3889一片8253占用四個連續(xù)的端口地址，分別對應(yīng)三個計數(shù)器CNT0、CNT1、CNT2和控制寄存器。每個計數(shù)器內(nèi)部都有一個8位控制寄存器，三個控制寄存器共用一個端口，在編程結(jié)構(gòu)圖中畫為一個。8253內(nèi)部寄存器與地址碼A1、A0的關(guān)系A(chǔ)1A000選中CNT0計數(shù)器進行讀寫01選中CNT1計數(shù)器進行讀寫10選中CNT2計數(shù)器進行讀寫11選中控制寄存器進行寫8.2.48253的編程結(jié)構(gòu)108.2.48253的編程結(jié)構(gòu)8253控制字的格式每個計數(shù)器的初值寄存器（CR）、輸出鎖存器（OL）都是16位的，但它們對應(yīng)相同的一個8位端口地址，所以16位的CR、OL作為兩個8位寄存器讀寫，由控制寄存器控制讀寫高8位/低8位118.2.58253的編程命令初始化①寫入控制字②按控制字要求寫入計數(shù)初值計數(shù)器初值計算：N=fCLK/fOUT=TOUT/TCLK例：設(shè)三個計數(shù)器的CR/OL端口地址為70H、71H、72H，控制寄存器端口地址73H。計數(shù)器0，工作模式2，CR/OL僅使用低8位，初值為100，計數(shù)值使用二進制MOVAL,14HOUT73H,ALMOVAL,100OUT70H,AL128.2.58253的編程命令例：設(shè)三個計數(shù)器的CR/OL端口地址為70H、71H、72H，控制寄存器端口地址73H。計數(shù)器2，工作模式1，CR/OL使用16位，初值為1234，計數(shù)值使用BCDMOVAL,B3HOUT73H,ALMOVAX,1234HOUT72H,ALMOVAL,AHOUT72H,AL138.2.58253的編程命令讀出命令1）發(fā)出鎖存命令，使當前計數(shù)值鎖存在OL中2）讀OL，獲得當前計數(shù)值例：設(shè)三個計數(shù)器的CR/OL端口地址為70H、71H、72H，控制寄存器端口地址73H。讀出計數(shù)器0的當前計數(shù)值，放在BX中MOVAL,0HOUT73H,ALINAL,70HMOVBL,ALINAL,70HMOVBH,AL148.2.68253的工作模式工作模式?jīng)Q定以下內(nèi)容：1）門控信號的影響高電平允許，當GATE=0，即使出現(xiàn)CLK，也不計數(shù)——模式0，2，3，4上升沿允許（上升沿觸發(fā)）——模式1，52）OUT信號的狀態(tài)寫入控制字后，OUT的狀態(tài)計數(shù)過程中，OUT的狀態(tài)計數(shù)終了，OUT的狀態(tài)3）計數(shù)操作可否重復(fù)不可重復(fù)——模式0，4自動重復(fù)——模式2，3條件重復(fù)——模式1，5158.2.68253的工作模式六種工作模式詳見P.230各種工作模式相同之處：控制字寫入計數(shù)器，所有的控制邏輯電路立即復(fù)位，輸出端OUT進入初始狀態(tài)計數(shù)初始值寫入（GATE上升沿）之后，要經(jīng)過一個時鐘周期，計數(shù)執(zhí)行部件才可以開始進行計數(shù)操作。因為第一個下降沿將計數(shù)寄存器的內(nèi)容送減1計數(shù)器在每個時鐘脈沖CLK的上升沿，采樣門控信號GATE在時鐘脈沖的下降沿，計數(shù)器作減1計數(shù)16注意區(qū)分的幾點：不同的工作方式啟動計數(shù)器工作的方式不同OUT輸出波形不同GATE信號的作用不同本次計數(shù)過程中，GATE信號的改變對計數(shù)的影響本次計數(shù)過程中，寫入計數(shù)初值對計數(shù)的影響8.2.68253的工作模式178.2.68253的工作模式方式0：計數(shù)初值寫入CR后，OUT由0到1跳變出現(xiàn)在n+1個時鐘脈沖之后延遲時間TD=(n+1)TCLK方式1：單脈沖寬度T=nTCLK方式2：對輸入端n個時鐘脈沖，在輸出端僅出現(xiàn)一個時鐘脈沖(負脈沖)——N分頻計數(shù)器188.2.68253的工作模式方式（方波發(fā)生器）例：計數(shù)器工作模式3，計數(shù)器初值15，時鐘脈沖頻率為2MHz，確定OUT端輸出方波的特性。解：TCLK=1/2MHz=500ns 計數(shù)器初值15為奇數(shù)，輸出分頻波高電平寬度 TCLK(N+1)/2=4s 輸出分頻波低電平寬度

TCLK(N-1)/2=3.5s方式4、5：觸發(fā)后n+1個時鐘脈沖之后輸出端產(chǎn)生選通脈沖信號19計數(shù)的啟動方式0、2、3、4都是在寫入計數(shù)初值之后，就開始計數(shù)的而方式1和方式5需要GATE端來外部觸發(fā)脈沖（條件），才開始計數(shù)輸出波形方式2、4、5的輸出波形相似方式2、3的波形連續(xù)，方式3為方波方式1輸出的是寬度為為N個CLK脈沖周期的低電平有效脈沖方式0在計數(shù)數(shù)過程中輸出為低電平，計數(shù)結(jié)束時變?yōu)楦唠娖?.2.78253計數(shù)器小結(jié)（1）8253工作方式小結(jié)20門控信號GATE可以控制計數(shù)過程方式0、2、3、4是電平起作用，允許/禁止計數(shù)方式1、2、3、5是上升沿起作用，啟動計數(shù)對方式2、3來說，GATE信號的電平、上升沿都可以起作用8.2.78253計數(shù)器小結(jié)218253的編程初始化編程寫入控制字寫入計數(shù)初值③計數(shù)初值=CLK脈沖頻率/輸出脈沖頻率

=定時時間（輸出脈沖周期）/CLK周期

操作編程寫入計數(shù)初值（新）讀取計數(shù)器的計數(shù)值③向計數(shù)器發(fā)鎖存命令④讀取計數(shù)器鎖存的計數(shù)值8.2.78253計數(shù)器小結(jié)（2）8253的編程小結(jié)228253的工作模式舉例例：計數(shù)器0工作模式4，初始化計數(shù)器，使裝入計數(shù)器10s后產(chǎn)生選通信號(設(shè)時鐘頻率2MHz,8253端口地址為50H~53H)。解：n+1=T/TCLK=10/0.5=20n=19=13HMOVAL,18HOUT53H,ALMOVAL,13HOUT50H,AL238.2.88253的應(yīng)用1.PC機中8253的應(yīng)用計數(shù)器0：向系統(tǒng)日歷時鐘提供定時中斷模式3，控制字36H，計數(shù)器初始值0計數(shù)器1：動態(tài)RAM刷新模式2，控制字54H，計數(shù)器初始值18（12H）計數(shù)器2：控制揚聲器發(fā)聲模式3，控制字B6H，計數(shù)器初始值1331（533H）PC機中，8253的端口地址為40H~43H248.2.88253的應(yīng)用2.揚聲器控制設(shè)計一個程序，使揚聲器發(fā)出600Hz頻率的聲音，按下任意鍵聲音停止PC機的發(fā)聲系統(tǒng)以計數(shù)器2為核心。CLK2的輸入頻率1.19MHz,改變計數(shù)器初值可以由OUT2得到不同頻率的方波輸出對于600Hz，計數(shù)初值1.19MHz/600Hz=1938發(fā)聲系統(tǒng)受8255芯片B口的兩個輸出端線PB0、PB1的控制PB0為1，使GATE2為1，計數(shù)器2能正常計數(shù)PB1為1，打開輸出控制門258.2.88253的應(yīng)用2.揚聲器控制CODESEGMENTASSUMECS:CODESTART:IN AL,61HOR AL,03HOUT 61H,ALMOV AX,1983OUT 42H,ALMOV AL,AHOUT 42,ALMOV AH,01HINT 21HIN Al,61HAND AL,0FCHOUT61H,ALMOV AH,4CHINT 21HCODEENDSENDSTART268.2.88253的應(yīng)用3.以2MHz輸入8253，實現(xiàn)每5秒定時中斷（設(shè)8253端口地址40H~43H）分析：8253最大初值65536，CLK=2MHz可實現(xiàn)最大時間間隔65536/(2106)=32.769ms所以需要兩個計數(shù)器串聯(lián)，一個計數(shù)器的輸出作為另一個計數(shù)器的輸入278.2.88253的應(yīng)用計數(shù)器1：模式2，OUT1每5ms輸出一個脈沖初值(2106)/(1/0.005)=10000計數(shù)器0：模式2，OUT0每5s輸出一個脈沖初值(1/0.005)/(1/5)=1000OUT0GATE0CLK0OUT1GATE1CLK1+5V+5V2MHz每5秒產(chǎn)生一個脈沖程序：MOVAL,74HOUT43H,ALMOVAX,10000OUT41H,ALMOVAL,AHOUT41H,ALMOVAL,74HMOVAL,34HOUT43H,ALMOVAX,1000OUT40H,ALMOVAL,AHOUT40H,AL288.2.88253的應(yīng)用4.系統(tǒng)機外擴展實驗臺，連接關(guān)系如下圖所示，8253端口地址0200H～0203H。已知CLK0輸入的信號頻率為250kHz。現(xiàn)要求CNT0工作于方式3，其OUTO輸出連接到CNT1的CLK1，作為CNT的脈沖輸入源；若使CNT1輸出一個周期性的秒鐘脈沖信號，進行編程實現(xiàn)。①計算出計數(shù)初值；②寫出CNT0和CNT1的初始化程序段。298.2.88253的應(yīng)用

MOVDX,0203HMOVAL，36HOUTDX,ALMOVDX，0200HMOVAL,0C4HOUTDX，ALMOVAL,09HOUTDX，ALMOVDX，0203HMOVAL，74HOUTDX，ALMVDX，0201HMOVAL，064HOUTDX，ALMOVAL，00HOUTDX，AL

分析計算初值：設(shè)定CNT0工作方式3，輸出方波信號，周期為10ms，則其計數(shù)初值為：N0=T/tc=10ms*250K=2500=09c4H.CNT1工作方式2，輸出方波信號，周期為1s，則其計數(shù)初值為：N1=T/tc=1/10ms=100=64H.方式控制字：CNT0方式3控制字為：36HCNT1方式2控制字為：74H308.3可編程并行接口8255A8255A是通用的可編程并行接口芯片（ProgrammablePeripheralInterface,PPI）,8255A可將任一個與TTL兼容的I/O設(shè)備與CPU相連在PC機中，被用作鍵盤和并行打印機端口的接口。輸出提供至少2.5mA的吸收（邏輯0）電流，最大為4mA318.3.18255A基本功能主要功能特點：可編程通用并行輸入/輸出接口電路通用性強，使用靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連具有三個相互獨立的輸入/輸出端口

A端口、B端口、C端口三個端口可聯(lián)合使用，構(gòu)成具有握手聯(lián)絡(luò)信號的并行接口端口有多種工作方式可供選擇

A口有三種工作方式：方式0、1、2B口有二種工作方式：方式0、方式1328.3.28255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳一、8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)33三個數(shù)據(jù)端口：A口、B口、C口每個端口都是8位的，可以選擇為輸入/輸出口

A口：8位輸出鎖存/緩沖、輸入鎖存/緩沖

B口：8位輸出鎖存/緩沖、輸入鎖存/緩沖

C口：8位輸出鎖存/緩沖、輸入緩沖可分為兩個4位端口分別使用A組、B組控制電路

A組：控制A口和C口上半部分（PC4~PC7）

B組：控制B口和C口下半部分（PC0~PC3）一、8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線緩沖器讀/寫控制邏輯34二、8255A的引腳功能和外設(shè)連接的引腳

PA0~PA7：A口數(shù)據(jù)線

PB0~PB7：B口數(shù)據(jù)線

PC0~PC7：C口數(shù)據(jù)線，也可作為和外設(shè)的聯(lián)絡(luò)線和CPU連接的引腳

D7~D0、A0、A1、RESETRESET：輸入、高電平有效。當它有效時，內(nèi)部所有寄存器清0，三個數(shù)據(jù)端口均被設(shè)置為輸入方式。

A1A0：端口選擇信號，輸入。

8255A有四個端口，分別為A口、B口、C口和控制寄存器。358255A的端口選擇操作A0A1操作數(shù)據(jù)傳送方向00100讀A口A口→數(shù)據(jù)總線00101讀B口B口→數(shù)據(jù)總線00110讀C口C口→數(shù)據(jù)總線00111無操作D0~D7為三態(tài)01000寫A口數(shù)據(jù)總線→A口01001寫B(tài)口數(shù)據(jù)總線→B口01010寫C口數(shù)據(jù)總線→C口01011寫控制口數(shù)據(jù)總線→控制口011××無操作D0~D7為三態(tài)1××××禁止D0~D7為三態(tài)二、8255A的引腳功能368.3.38255A的控制字兩個控制字工作方式控制字設(shè)定工作方式、選擇輸入/輸出

C口的輸入/輸出可分為兩個4位口分別設(shè)置寫入控制口（A0=1、A1=1），特征位D7=137C口置位/復(fù)位控制字控制C口的相應(yīng)位置位（輸出1）或復(fù)位（輸出0）寫入控制口（A0=1、A1=1），特征位D7=08.3.38255A的控制字38398.3.48255A的三種工作方式——A口：可在三種方式下工作方式0、方式1、方式2——B口：可在兩種方式下工作方式0、方式1——A口和B口工作方式是由寫入控制寄存器的工作方式控制字決定的——A口和B口的工作方式的設(shè)置是相互獨立的408.3.48255A的三種工作方式方式0——基本的輸入/輸出方式特點：不使用固定的聯(lián)絡(luò)信號兩個8位端口，兩個4位端口端口可作為輸入/輸出，各端口的輸入/輸出可以有16種不同的組合輸出鎖存、輸入不鎖存應(yīng)用：無條件傳送方式

—可實現(xiàn)三路數(shù)據(jù)傳送（8位）查詢傳送方式

—沒有固定聯(lián)絡(luò)信號，可任意選擇A口、B口、C口作為查詢的狀態(tài)口

—一般將A口、B口作為數(shù)據(jù)端口，而C口分成兩個4位口，來為A口、B口的數(shù)據(jù)傳輸提供聯(lián)絡(luò)信號。其中一個4位口作為輸入口，用來輸入外設(shè)的狀態(tài)信號；而另一個4位口作為輸出口，用來輸出發(fā)給外設(shè)的控制信號418.3.48255A的三種工作方式方式1——選通的輸入/輸出方式特點：使用固定的聯(lián)絡(luò)信號（輸入聯(lián)絡(luò)信號必用）可以使用中斷A、B口可工作在方式1，C口某些位被規(guī)定為聯(lián)絡(luò)信號，而沒有規(guī)定的位可以工作在方式0，可選擇輸入/輸出

A口方式1（0）、B口方式1（0）④A、B口分別設(shè)置輸入/輸出，輸出、輸入均帶鎖存42方式1輸入時規(guī)定的聯(lián)絡(luò)信號8.3.48255A的三種工作方式/STB（Strobe）：選通輸入信號，低電平有效。該信號由外設(shè)產(chǎn)生，輸出到8255A。當它有效