可编程并行接口芯片8255A

第8章可编程接口芯片及应用8.1.58253应用举例例8.2使用8253计数器2产生频率为40kHz的方波，设8253的端口地址为0040H0043H，已知时钟端CLK2输入信号的频率为2MHz。试设计8253与8088总线的接口电路，并编写产生方波的程序。8253与8088总线的接口电路如图8.12所示。为了使计数器2产生方波，应使其工作于方式3，输入的2MHz的CLK2时钟信号进行50次分频后可在OUT2端输出频率为40kHz的方波，因此，对应的控制字应为10010111B，计数初值为十进制数50。程序如下所示：第8章可编程接口芯片及应用MOVAL，10010111B；对计数器2送控制字MOVDX，0043HOUTDX，ALMOVAL，50H；送计数初值50MOVDX，0042HOUTDX，AL第8章可编程接口芯片及应用图8.128253与8088总线的连接&74LS138ABC8253D0A0…CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D7D7～D0RDWRA1CS0Y1G2BG2AG≥1&A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A15IOWIOR…第8章可编程接口芯片及应用8.2可编程并行接口芯片8255A8.2.18255A的引脚与结构1．8255A的引脚8255A是可编程的并行输入输出接口芯片，它具有三个8位并行端口(A口、B口和C口)，具有40个引脚，双列直插式封装，由+5 V供电，其引脚与功能示意图如图8.14所示。A、B、C三个端口各有8条端口I/O线：PA7PA0，PB7PB0和PC7PC0，共32个引脚，用于8255A与外设之间的数据(或控制、状态信号)的传送。第8章可编程接口芯片及应用D7D0：8位三态数据线，接至系统数据总线。CPU通过它实现与8255之间数据的读出与写入，控制字的写入，以及状态字的读出等操作。A1A0：地址信号。A1和A0经片内译码产生四个有效地址分别对应A、B、C三个独立的数据端口以及一个公共的控制端口。在实际使用中，A1、A0端接到系统地址总线的A1、A0。CS：片选信号，由系统地址译码器产生，低电平有效。第8章可编程接口芯片及应用读写控制信号RD和WR：低电平有效，用于决定CPU和8255A之间信息传送的方向：当RD=0时，从8255A读至CPU；当WR=0时，由CPU写入8255A。CPU对8255各端口进行读/写操作时的信号关系如表8.3所示。RESET：复位信号，高电平有效。8255A复位后，A、B、C三个端口都置为输入方式。第8章可编程接口芯片及应用A组8255A123456789PA3GNDPA4VCC8255AA口A0RESET848PA1PA0RDCSA1A0PC7PC6PC5PC4PC0PC1PC2PC3PB0PB1PB2PA210111213141516171819202524232221262728293031323334353738394036PA5PA6PA7RESETD0D1D2D3D4D5D6PB7PB6PB5PB4PB3D7WR(a)C口C口B口(b)PA7～PA0D7～D0PC7～PC4PC3～PC04PB7～PB0B组WRRDA1CS图8.148255A引脚及功能示意图(a)引脚；(b)功能示意图第8章可编程接口芯片及应用表8.38255A各端口读/写操作时的信号关系A1A0操作01000写端口A01001写端口B01010写端口C01011写控制寄存器00100读端口A00101读端口B00110读端口C00111无操作CSRDWR第8章可编程接口芯片及应用2．8255A的内部结构8255A的内部结构框图如图8.15所示，其内部由以下四部分组成。1)端口A、端口B和端口C端口A、端口B和端口C都是8位端口，可以选择作为输入或输出。还可以将端口C的高4位和低4位分开使用，分别作为输入或输出。当端口A和端口B作为选通输入或输出的数据端口时，端口C的指定位与端口A和端口B配合使用，用做控制信号或状态信号。第8章可编程接口芯片及应用B组控制部件内部DB（8）数据总线缓冲器读/写控制逻辑RESETA0A组端口A(8)A组端口C(高4位)B组端口C(低4位)B组端口B(8)A组控制部件PA7～PA0PC7～PC4PC3～PC0PB7～PB0D7～D0CSA1RDWR图8.158255A内部结构框图第8章可编程接口芯片及应用2)A组和B组控制电路这是两组根据CPU送来的工作方式控制字控制8255工作方式的电路。它们的控制寄存器接收CPU输出的方式控制字，由该控制字决定端口的工作方式，还可根据CPU的命令对端口C实现按位置位或复位操作。第8章可编程接口芯片及应用3)数据总线缓冲器这是一个8位三态数据缓冲器，8255A正是通过它与系统数据总线相连，实现8255A与CPU之间的数据传送。输入数据、输出数据、CPU发给8255A的控制字等都是通过该部件传递的。第8章可编程接口芯片及应用4)读/写控制逻辑读/写控制逻辑电路的功能是负责管理8255A与CPU之间的数据传送过程。它接收CS及地址总线的信号A1、A0和控制总线的控制信号RESET、WR、RD，将它们组合后，得到对A组控制部件和B组控制部件的控制命令，并将命令送给这两个部件，再由它们控制完成对数据、状态信息和控制信息的传送。各端口读/写操作与对应的控制信号之间的关系见表8.3。第8章可编程接口芯片及应用8.2.28255A的工作方式与控制字1．8255A的工作方式8255A在使用前要先写入一个工作方式控制字，以指定A、B、C三个端口各自的工作方式。8255A共有三种工作方式：方式0——基本输入输出方式，即无须联络就可以直接进行8255A与外设之间的数据输入或输出操作。A口、B口、C口的高4位和低4位均可设置为方式0。第8章可编程接口芯片及应用方式1——选通输入输出方式，此时8255A的A口和B口与外设之间进行输入或输出操作时，需要C口的部分I/O线提供联络信号。只有A口和B口可工作于方式1。方式2——选通双向输入输出方式，即同一端口的I/O线既可以输入也可以输出，只有A口可工作于方式2。此种方式下需要C口的部分I/O线提供联络信号。第8章可编程接口芯片及应用2．8255A的控制字1)工作方式选择控制字8255A的工作方式可由CPU写一个工作方式选择控制字到8255A的控制寄存器来选择。其格式如图8.16所示，可以分别选择端口A、端口B和端口C上下两部分的工作方式。端口A有方式0、方式1和方式2三种工作方式，端口B只能工作于方式0和方式1，而端口C仅工作于方式0。注意8255A工作方式选择控制字的最高位D7(特征位)应为1。第8章可编程接口芯片及应用方式控制字的特征位D7A口工作方式00—方式001—方式11×—方式21D6D5D4D3D2D1D0A口输入/输出1—输入0—输出PC7～PC4输入/输出1—输入0—输出B口工作方式0—方式01—方式1B口输入/输出1—输入0—输出PC3～PC0输入/输出1—输入0—输出图8.168255的工作方式选择控制字第8章可编程接口芯片及应用2)C口按位置位/复位控制字8255A的C口具有位控功能，即端口C的8位中的任一位都可通过CPU向8255A的控制寄存器写入一个按位置位/复位控制字来置1或清0，而C口中其他位的状态不变。其格式如图8.17所示，注意8255A的C口按位置位/复位控制字的最高位D7(特征位)应为0。例如，要使端口C的PC4置位的控制字为00001001B(09H)，使该位复位的控制字为00001000B(08H)。应注意的是，C口的按位置位/复位控制字必须跟在方式选择控制字之后写入控制字寄存器，即使仅使用该功能，也应先选送一个方式控制字。方式选择控制字只需写入一次，之后就可多次使用C口按位置位/复位控制字对C口的某些位进行置1或清0操作。第8章可编程接口芯片及应用无关D70×××D6D5D4D3D2D1D0C口按位置位/复位控制字的特征位选择位置位/复位1—置位0—复位编码选择位000—PC0001—PC1010—PC2011—PC3100—PC4101—PC5110—PC6111—PC7图8.178255A的C口按位置位/复位控制字第8章可编程接口芯片及应用8.2.3各种工作方式的功能1．方式0——基本输入输出方式方式0无须联络就可以直接进行8255A与外设之间的数据输入或输出操作。它适用于无须应答(握手)信号的简单的无条件输入/输出数据的场合，即输入/输出设备始终处于准备好状态。在此方式下，A口、B口、C口的高4位和低4位可以分别设置为输入或输出，即8255A的这四个部分都可以工作于方式0。需要说明的是，这里所说的输入或输出是相对于8255A芯片而言的。当数据从外设送往8255A时为输入，反之，数据从8255A送往外设则为输出。第8章可编程接口芯片及应用图8.18方式0查询方式的接口电路选通8255AA口PC1输出设备准备好准备好清除PC7PC6PC0B口输入设备第8章可编程接口芯片及应用方式0也可以用于查询方式的输入或输出接口电路，此时端口A和B分别作为一个数据端口，而用端口C的某些位作为这两个数据端口的控制和状态信息。图8.18是一个A口和B口工作在方式0时利用C口某些位作为联络信号的接口电路。在此例中将8255A设置为：A口输出，B口输入，C口高4位输入(现仅用PC7、PC6两位输入外设的状态)，C口低4位输出(现仅用PC1、PC0两位输出选通及清除信号)。此时8255A的工作方式控制字为10001010B(8AH)。第8章可编程接口芯片及应用其工作原理如下：在向输出设备送数据前，先通过PC7查询设备状态，若设备准备好则从A口送出数据，然后通过PC1发选通信号使输出设备接收数据。从输入设备取数据前，先通过PC6查询设备状态，设备准备好后，再从B口读入数据，然后通过PC0发清除信号，以便输入后续字节。与下面介绍的选通输入输出方式(方式1)和选通双向输入输出方式(方式2)相比，方式0的联络信号线可由用户自行安排(方式1和方式2中使用的C口联络线是已定义好的)，且只能用于查询，不能实现中断。第8章可编程接口芯片及应用2．方式1——选通输入输出方式与方式0相比，它的主要特点是当A口、B口工作于方式1时，C口的某些I/O线被定义为A口和B口在方式1下工作时所需的联络信号线，这些线已经定义，不能由用户改变。现将方式1分为A口和B口均为输入、A口和B口均为输出以及混合输入与输出等三种情况进行讨论。第8章可编程接口芯片及应用1)A口和B口均为输入PC5PC4PA7～PA0(PC4)INTEAIBFAINTRAI/OA口D7A组工作方式控制字(A口工作于方式1输入；PC5～PC3用于A口的联络信号；PC7和PC6工作于方式0，是输入还是输出由D3位决定)ASTBPC3PC7,PC6&PC1PC2PB7～PB0(PC2)INTEBIBFBINTRBB口BSTBPC0&RDRD10111/0×××D6D5D4B组工作方式控制字(B口工作于方式1输入；PC2～PC0用于B口的联络信号)D7111×D6D5D4××××D3D2D1D0D3D2D1D0图8.19方式1输入时端口线的功能第8章可编程接口芯片及应用A口工作于方式1输入时，用PC5PC3作联络线。B口工作于方式1输入时，用PC2PC0作联络线。C口剩余的两个I/O线PC7和PC6工作于方式0，它们用做输入还是输出，由工作方式控制字中的D3位决定：D3=1，输入；D3=0，输出。各联络信号线的功能解释如下(请参考图8.20所示的方式1输入时序图来理解各信号的功能)：STB(Strobe)：选通信号，输入，低电平有效。当STB有效时，允许外设数据进入端口A或端口B的输入数据缓冲器。STBA接PC4，STBB接PC2。第8章可编程接口芯片及应用IBF(InputBufferFull)：输入缓冲器满信号，输出，高电平有效。当IBF有效时，表示当前已