第九章可编程接口与应用 —— 并行通信和并行接口 8255A

第九章 可编程接口与应用——并行通信和并行接口8255A 主讲：刘英

9.1：并行通信和并行接口8255A • 串行通信和并行通信 • 可编程并行接口芯片8255A

9.1：并行通信和并行接口8255A——串行通信和并行通信9.1：并行通信和并行接口8255A——串行通信和并行通信源目的源目的 01 101010 两种数据通信方式：串行传送和并行传送。 • 并行传送：数据在多条并行1位宽的传输线上同时由源传送到目的。以1字节的数据为例，在并行传送中，1字节的数据通过8条并行传输线同时由源传送到目的。 • 串行传送：数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送。以1字节为例，在串行传送中，1字节的数据要通过一条传输线分8次由低位到高位按顺序一位一位地传送。

9.1：并行通信和并行接口8255A——串行通信和并行通信9.1：并行通信和并行接口8255A——串行通信和并行通信

9.1：并行通信和并行接口8255A——串行通信和并行通信9.1：并行通信和并行接口8255A——串行通信和并行通信串行通信和并行通信比较 • 距离：并行——近距离传送（通常小于30米）串行——远距离传送（几米~数千公里） • 速度：二者的传送速率与距离成反比，但在短距离内并行快得多。 • 设备费用：随着大规模和超大规模集成电路的发展、逻辑器件价格趋低，而通信线路费用趋高，因此对远距离通信而言，串行通信的费用显然会低得多。另一方面串行通信还可利用现有的电话网络来实现远程通信，降低了通信费用。

9.1：并行通信和并行接口8255A • 串行通信和并行通信 • 可编程并行接口芯片8255A

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 概述 Intel8255A是一种通用的可编程序并行I/O接口芯片，又称“可编程外设接口芯片”，是为Intel8080/8085系列微处理据设计的，也可用于其它系列的微机系统。可由程序来改变其功能，通用性强、使用灵活。通过8255A，CPU可直接同外设相连接，是应用最广的并行I/O接口芯片。含3个独立的8位并行输入/输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力。可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向(入/出/双向)。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A A组 A口（8位） A组控制 PA0~PA7 数据总线缓冲器 A组 C口高位（4位） D0~D7 PC4~PC7 RD RD 读/写控制逻辑 A1 B组 C口低位（4位） A0 RD PC0~PC3 RESET B组控制 B组 B口（8位） PB0~PB7 8255A的内部结构

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的内部结构 • 数据总线缓冲器：三态8位双向缓冲器，与系统数据总线连接的缓冲部件；传送数据、控制字、状态字的通道。 • 3个8位数据端口(PA、PB、PC)：通常PA口与PB口用作输入输出的数据端口，PC口用作数据传输或提供联络线的端口。在方式字的控制下，PC口可以分成两个4位的端口，其中PC7～PC4同端口A配合使用， PC3～PC0同端口B配合使用。 • A组、B组控制电路：这两组控制电路根据CPU发出的方式选择控制字来控制8255A的工作方式，每个控制组都接收来自读写控制逻辑的“命令”，接收来自内部数据总线的“控制字”，并向与其相连的端口发出适当的控制信号。A组控制电路控制PA口和PC口高4位，B组控制电路控制PB口和PC口低4位。 • 读/写控制逻辑：用来管理数据、控制字和状态字的传送，接收系统总线发来的有关信号，并向A、B两组控制部件发送命令。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的引脚功能 DIP封装，共40个引脚。 1. 连接系统总线的主要引脚 D0～D7：数据线，双向，连CPU数据总线； RESET：复位输入，接系统总线的RESET； CS*：片选控制输入，接译码器； RD*：读命令输入，接CPU的RD*或IOR*； WR*：写命令输入，接CPU的WR*或IOW*； A0，A1：片内端口地址输入，可选4个片内端口。接AB的任2位。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A CS A1 A0 RD WR 功能 0 0 0 0 1 A 对端口读输 0 0 1 0 1 B 对端口读 0 1 0 0 1 C 对端口读入 0 1 1 非法，不能对控制口读 0 1 1 0 0 0 0 A 对端口写 0 0 1 输 1 0 B 对端口写 0 1 0 1 0 C 对端口写出 0 1 1 1 0 对控制口写 1 × × × × 断数据缓冲器为三态开 1 1 × × × 8255A的引脚功能 A1、A0端口选择情况，见右表由CS*、A1、A0、RD*、WR*引脚的不同组合，实现各种不同的功能。见下表：　

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的引脚功能 2. 连接外设端的引脚 PA0~PA7：A口外设数据线，接外设； PB0~PB7：B口外设数据线，接外设； PC0~PC7：C口外设数据线或联络线，接外设。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255 外设1 DB A口 D0~D7 D0~D7 IOW WR 系统总线外设2 IOR RD C口 A1 A1 A0 A0 外设3 B口译码器 CS A15～A2 8255A与系统的连接示意图

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的工作方式 • 方式0——基本输入/输出方式（A、B、C口） • 方式1——选通工作方式（A、B口） • 方式2——双向选通传送方式（仅A口） • 某端口工作于哪一种方式，可通过软件编程来指定。即向8255写入方式控制字来决定其工作方式。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的初始化可以利用软件编程确定8255的3个端口工作于何种方式下。 8255A的各种工作方式由CPU对8255A写入控制命令字来设定，这个过程称为“初始化”。 8255A有2种控制命令字：方式选择控制字——确定3个端口的工作方式； C口置位/复位控制字——确定C口某一位的初始状态，这个功能可用于设置方式1的中断允许，可以设置外设的启/停等。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的初始化——方式选择控制字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 B组控制 C口低位选择，1入0出 B口I/O选择，1入0出 B口方式选择，0=方式0 1=方式1 C口高位选择，1入0出 A口I/O选择，1入0出 A口方式选择00=方式0 01=方式1 1X=方式2 D7=1，方式控制字标志 A组控制

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 置位/复位选择 1=置位，0=复位无效 D7=0为置位/复位控制字标志 D3 D2 D1 位选择 0 0 0 PC0 0 0 1 PC1 0 1 0 PC2 0 1 1 PC3 1 0 0 PC4 1 0 1 PC5 1 1 0 PC6 1 1 1 PC7 8255A的初始化——C口置位/复位控制字

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的初始化——方式选择控制字在方式 1、2下，C口作为A口、B口联络信号的引脚，其动作关系在芯片设计和制造时已固定，不由用户自己安排，也不能编程改变。即C口作为联络信号的引脚：不受方式控制字的控制。该出则出，该入则入。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A • 例：8255A工作于方式0，A口输入，B口输出，C口的高半字节输出， C口的低半字节输入，地址译码：A7~A2＝100000时，选中8255。编写初始化程序。 • 控制字：10010001 • 端口地址：80H~83H • 初始化： MOV AL, 91H OUT 83H, AL • 例：令C口第4位PC3＝1 • 控制字：00000111 • 初始化： MOV AL, 07H OUT 83H, AL

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的初始化 MOV DX，387H ；设控制口地址 MOV AL，82H ；1 000 0 0 1 0 OUT DX，AL ；输出控制字 XOR AL，AL ；A口输出全0 MOV DX，384H ；设A口地址 OUT DX，AL ；输出到A口

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的工作方式——方式0(基本输入/输出方式) • 特点：8255A相当于三个独立的8位数据口。各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出。C端口即可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口。设置为输出口时有锁存能力，设置为输入口时无锁存能力。 • 适用于：无条件输入输出方式。查询输入输出方式：把A、B口作为8位数据的输入或输出口，C口的高/低4位分别定义为A、B口的控制位和状态位。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的工作方式——方式0(基本输入/输出方式) • IN AL,PORT ①外设将数据送到8255输入缓冲器中； ②CPU给出有效的8255地址； ③CPU发读命令，将8255A输入缓冲器中数据读入CPU的AL寄存器中。输入缓冲器外设 DB 8 数据译码器 n AB

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的工作方式——方式0(基本输入/输出方式) • OUT PORT,AL ① CPU给出有效的8255地址； ② CPU发写命令，将CPU的AL寄存器中数据写入8255A输出锁存器中。输出锁存器外设 DB 8 数据译码器 n AB

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的工作方式——方式1(选通工作方式) 利用一组选通控制信号控制A端口和B端口的数据输入输出。 • 特点： • A、B口作输入或输出口，C口分为两部分，其部分位（6位）固定用作A口、B口的选通控制信号，起应答联络和中断请求的作用。 • C口的剩余位仍可作数据位使用。 • A口、B口在作为输入和输出时的选通信号不同。 • 方式1的应用：主要用于中断控制方式下的输入输出。说明：C口除部分位用作选通信号外，其余位(2位)可工作在方式0下，作为输入或输出线，用程序指定其数据传送方向。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 输入设备输入设备 D7~D0 D7~D0 PA7~PA0 PB7~PB0 INTEA INTEB PC4 PC2 PC5 PC1 IBFA IBFB PC3 INTRA PC0 INTRB (到CPU) (到CPU) 8255A的工作方式——方式1(选通工作方式) A、B口都设为方式1输入 C口的联络信号： STB#——选通输入信号，低电平有效，由外设输入。 STB# 的前沿将端口数据线上的外设数据送入8255的输入缓冲器。 A组对应PC4；B组对应PC2。 IBF——输入缓冲器满信号，高电平有效，由8255A输出。为高电平时，表示外设已将数据写入端口缓冲器，但CPU还未读取，当CPU读取端口数据后，IBF变为低电平。所以，IBF信号是由STB#的前沿置位，由RD#的后沿复位。 A组对应PC5；B组对应PC1。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 输入设备输入设备 D7~D0 D7~D0 PA7~PA0 PB7~PB0 INTEA INTEB PC4 PC2 PC5 PC1 IBFA IBFB PC3 INTRA PC0 INTRB (到CPU) (到CPU) 8255A的工作方式——方式1(选通工作方式) A、B口都设为方式1输入 C口的联络信号： INTE——中断允许，是否允许发出INTR请求。INTE =1和IBF为高电平时，允许发出INTR请求。无引出（A口由置位PC4，B口由置位PC2实现）。 INTR——中断请求，高电平有效，由8255A输出。 INTE =1和IBF为高电平时，由STB#的后沿产生，向CPU请求中断，让CPU读走输入缓冲器中的数据。INTR信号由RD#的前沿清除。 A组对应PC3；B组对应PC0。

第八章：并行通信和并行接口8255A——8255A 外设送来数据 ① PA7~PA0 PB7~PB0 ② STB 当INTE=1时 IBF INTR ③ RD 8255A的工作方式——方式1(选通工作方式) • 方式1输入时序：

输出设备 9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A D7~D0 PA7~PA0 INTEA PC7 PC6 PC3 INTRA (到CPU) 输出设备 D7~D0 PB7~PB0 INTEB PC1 PC2 PC0 INTRB (到CPU) 8255A的工作方式——方式1(选通工作方式) A、B口都设为方式1输出 C口的联络信号： OBF#——输出缓冲器满信号，低电平有效，8255A输出。为低电平时，表示CPU已将数据输出给指定的端口，外设可取走数据。该信号由WR#的后沿置位。A组对应PC7；B组对应PC1 ACK#——响应信号，低电平有效，外设输入。=0时，表示外设已从数据端口取走数据，并准备好接收下一个数据。该信号的前沿使OBF#复位。 A组对应PC6；B组对应PC2。

输出设备 9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A D7~D0 PA7~PA0 INTEA PC7 PC6 PC3 INTRA (到CPU) 输出设备 D7~D0 PB7~PB0 INTEB PC1 PC2 PC0 INTRB (到CPU) 8255A的工作方式——方式1(选通工作方式) A、B口都设为方式1输出 C口的联络信号： INTE——中断允许位，INTE=1和OBF#为高电平时，允许产生INTR信号。无引出（A口由置位PC6，B口由置位PC2实现）。 INTR——ACK#上升沿产生，8255输出。=1时请求CPU输出下一个数据(通常接到8259)。 A组对应C3；B组对应PC0。

第八章：并行通信和并行接口8255A——8255A ① D7~D0 送往外设数据数据写入端口 WR ② OBF 当INTE=1时 INTR ACK ③ 8255A的工作方式——方式1(选通工作方式) • 方式1输出时序：

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A的工作方式——方式2(双向选通传送方式) • 特点： • 双向方式——既是输入口，又是输出口。 • 利用C口的5条线提供传输联络信号。 • 类似于A口方式1下输入和输出的组合。工作时输入、输出都能锁存。 • 只有A口可工作在方式2下。 • 当A组工作在方式2时，B组可工作在方式0或方式1下。 • 应用： • 可用于中断控制输入输出方式。 • 也可用查询方式与CPU联系。 • 当A口工作于方式2时，B口可工作于方式1（此时C口的剩余位刚好用作B口选通控制线）；B口也可工作于方式0（此时C口的剩余位只能用作方式0下的输入输出线）。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A D7~D0 PA7~PA0 INTEA2 PC4 PC5 INTEA1 PC6 PC7 PC3 INTRA IBFA 8255A的工作方式——方式2(双向选通传送方式) • C口的联络信号： • STB#——选通信号，由外设输入。=0时，将外设数据送入8255的输入锁存器。对应PC4。 • IBF——输入锁存器满信号，由8255A输出。=1时通知外设输入的数据已写入缓冲器，此时不能送下一个数据。此信号由STB#的前沿产生。CPU用IN指令取走数据后（RD#的后沿），此信号被清除。对应PC5。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A D7~D0 PA7~PA0 INTEA2 PC4 PC5 INTEA1 PC6 PC7 PC3 INTRA IBFA 8255A的工作方式——方式2(双向选通传送方式) • C口的联络信号： • OBF#——输出缓冲器满信号，8255A输出。=0时通知外设取走数据。对应PC7。 • ACK#——响应信号，外设输入。＝0时表示外设已从数据端口取走数据。此信号使OBF#变高。对应PC6。 • INTR——输入时由STB#的后沿产生，输出时由ACK#上升沿产生，8255输出。=1提出中断请求。 A组对应PC3。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A +5V 8255A A0 A1 CS D7 ~D0 200 8088 CPU PA0 PA1 PA2 A0 A1 译码器地址线 8255A应用举例 • [例9-1]设8255A的端口地址为：340H~343H，试编写8255初始化程序段和控制三个发光二极管依秩序循环显示程序段。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 开始软件设计 1）设A口为输出口，方式0。B口输入，方式0，则方式选择控制字为82H。 2）A口输出代码： 0000 0110 06H，1号发光二极管亮 0000 0101 05H，2号发光二极管亮 0000 0011 03H，3号发光二极管亮 3）软件延时 (1)1ms的软件延时参考程序：设系统的CPU的频率为8MHZ，则时钟节拍为：0.125微秒。执行PUSHF、POPF、LOOP指令需29个节拍。延迟1毫秒要循环的次数？ 8255A初始化 CX  3 BX显示代码地址输出到A口延时 BX=BX+1 CX=CX-1 N CX=0? Y

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 参考程序： DATA SEGMENT COTR EQU 343H ；8255A控制口地址 PB_A EQU 340H ；8255A的A口地址 PB_B EQU 341H ；8255A的B口地址 LED DB 06H，05H，03H；LED显示值 DATA ENDP CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA …... MOV DX,COTR MOV AL,82H ;方式0 OUT DX, AL ;A口为输出,B口为输入 MOV DX, PB_A ;A口地址

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A LP: MOV CX,3 LEA BX, LED ; 1号灯代码地址 DON: MOV AL, [BX] OUT DX, AL ;1,2,3循环点亮 CALL DELAY ;调延时程序 INC BX DEC CX JNZ DON JMP LP DEALY PROC NEAR ;软件延时 …. DEALY ENDP CODE ENDS END ；JMP LP MOV DX, PB_B IN AL，DX TEST AL，00000001B JNZ LP MOV DX，PB_A MOV AL， 00000111B OUT DX，AL

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A +5V 200 D7 ~D0 PA0 PA1 PA2 8255A A0 A1PB0 CS 8088 CPU A0 A1 2K 译码器地址线 +5V 思考：用8255A控制三个发光二极管依秩序循环显示。假设开关闭合时，二极管循环显示；开关断开时，完成当前循环后息灭所有二极管。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A应用举例 • [例9-2]利用8255A的A口方式0与微型打印机相连，将内存缓冲区BUFF中的400个字符打印输出。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A DATA0~DATA7 STB BUSY ACK 8255A应用举例 • 首先分析一下打印机的工作时序 • 从图可见，当CPU通过接口要求打印机打印数据时，先要查看BUSY信号，BUSY＝0时，才能向打印机输出数据，在把数据送上DATA线后，先发STB#=0信号通知打印机，打印机接到STB#=0后，发出BUSY＝1，接收效据，当数据接收好并存入内部打印缓冲器后，送出ACK#=0信号，表示打印机已准备好接收新数据，并复位BUSY=0。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A应用举例 • 硬件连线如下图所示 • 图中用8255A的PA口作为输出打印数据口，工作于方式0，PC口高4位工作于输入方式， PC7接收打印机的BUSY信号；PC口低4位工作于输出方式， PC0产生STB#信号。

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A MOV DX，PORTCNL ；8255A控制口口地址 MOV AL，88H ；8255A方式选择控制字 OUT DX，AL ；A口方式0输出，PC7输入，PC0输出 MOV AL，00000001B ；8255AC口的按位置位/复位按制字 OUT DX，AL ；PC0置1，使STB#高电平 MOV CX，400 ；打印字符个数 MOV SI，OFFSET BUFF POLL: MOV DX，PORTC IN AL，DX TEST AL，80H ；查BUSY = 0？ JNZ POLL ；不为0，打印机忙，则等待 MOV DX，PORTA ；否则，向A口送数 MOV AL，[SI] OUT DX，AL MOV DX，PORTCNL ；8255A控制口口地址 MOV AL，00H ；PC0置0，使STB#为低电平 OUT DX，AL ；产生一个负脉冲 NOP NOP MOV AL，01H ；PC0置1，使STB#为高电平 OUT DX，AL INC SI LOOP POLL ；未打印完，继续 HLT

9.1：并行通信和并行接口8255A——8255A 8255A应用举例 • 思考：利用8255A的A口方式1与微型打印机相连，将内存缓冲区BUFF中的400个字符打印输出。

9.1：并行通信和并行接口8255A——总结 • 可编程并行接口芯片。 • 可编程并行接口芯片8255A的结构与功能，要求达到“领会”层次。 • 可编程并行接口芯片8255A的三种工作方式与初始化编程，要求达到“简单应用”层次。 • 可编程并行接口芯片8255A的应用，要求达到“综合应用”层次。 • 16位系统中的并行接口，要求达到“领会”层次。

9.1：并行通信和并行接口8255A——串行通信和并行通信9.1：并行通信和并行接口8255A——串行通信和并行通信源目的源目的 01 101010 两种数据通信方式：串行传送和并行传送。 • 并行传送：数据在多条并行1位宽的传输线上同时由源传送到目的。以1字节的数据为例，在并行传送中，1字节的数据通过8条并行传输线同时由源传送到目的。 • 串行传送：数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送。以1字节为例，在串行传送中，1字节的数据要通过一条传输线分8次由低位到高位按顺序一位一位地传送。

9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信方式9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信方式字符起始位数据位校验位停止位空闲位高位 … 低位 1 0 1 1 1 0/1 0/1 0/1 0/1 串行通信方式 • 异步通信是指以字符为单位传送数据，用起始位和停止位标识每个字符的开始和结束字符，并且字符出现在数据流中的相对时间是任意的，而每个字符中的各位是以固定的时间传送。即：字符内同步，字符间异步。 • 传输的字符格式如图所示： 1个起始位、7或8个数据位、1~2个停止位和1个校验位

9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信方式9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信方式 ~ ~ 数据同步字符数据数据校验字符 ~ ~ 串行通信方式 • 异步通信为了可靠地传送数据，在每次传送数据的同时，附加了一些标志位。在大量数据传送时，为了提高速度，就去掉这些标志，这就是同步通信。 • 同步通信以一个数据块（帧）为传输单位，在数据块开始处用1个或2个同步字符来指示，最后以校验字符结束，并在发送端和接收端之间用时钟来实现同步。 • 传输格式（一帧）如下所示：

9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信方式9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信方式波特率 • 所谓波特率是指每秒钟传送二进制数据的位数。单位是位/秒（bit/s）。 • 1波特＝1位／秒（1bps）例如：设数据传送的速率为120字符/秒，每个字符（帧）包括10个代码位（1个起始位、1个终止位、8个数据位），则传送的波特率为： 10×120＝1200位/秒＝1200波特率每一位传送的时间为T＝1/1200=0.833ms

9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信的传送方向9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信的传送方向串行通信的传送方向（1）单工方式（Simplex Mode）在这种方式下，只允许数据按一个固定的方向传送。图中A只能发送，称为发送器；B只能接收，叫做接收器。不能从B传向A。站A 站B

9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信的传送方向9.4：串行通信和串行接口8251A——串行通信的传送方向串行通信的传送方向（2）半双工方式（Half-Duplex Mode）在这种方式下，数据既可以从A传向B，也可以从B传向A。因此A和B既可作为发送器，又可作为接收器，通常称为收发器。但是，由于A和B之间只有一根传输线，所以在同一时刻，只能进行一种传送，不能同时双向传输。因此，将其称为“半双工”方式。在这种工作方式下，要么A发送B接收，要么B发送A接收。站A 站B

第九章可编程接口与应用 —— 并行通信和并行接口 8255A