8255的原理

6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学§6.28255A的工作原理8255A是一种通用可编程并行I/O接口芯片(ProgrammablePeripherialInterface，PPI)。它是Intel系列CPU的配套电路，也可用于其它微处理器系统中。通过编程，它可工作于3种不同的数据传输方式。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学6.2.18255A的结构和功能6.2.28255A的控制字6.2.38255A的工作方式和C口状态字6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学6.2.18255A的结构和功能外部40个引脚内部包含：数据端口A、B、C。其中，C口分成C口上半部（C高）和C口下半部分（C低）。A组和B组控制逻辑数据总线缓冲器读/写控制逻辑。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学1.数据端口A、B和C端口A：包含1个8位的数据输出锁存器/缓冲器，1个8位的数据输入锁存器。A口作输入或输出时数据均能锁存。端口B：包含1个8位的数据输入/输出锁存器/缓冲器，1个8位的数据输入缓冲器。端口C：包含1个8位的数据输出锁存器/缓冲器，1个8位的数据输入缓冲器，无输入锁存功能，分成两个4位端口时，每个端口有1个4位的输出锁存器。C口还可配合A口和B口工作，用来产生A口和B口的输出控制信号、输入到A口和B口的端口状态信号。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学2.A组和B组控制逻辑A组：管理A口和C口高，通过PA7~PA0以及PC7~PC4引脚与外部联络。B组：管理B口和C口低，通过PB7~PB0以及PC3~PC0引脚与外部联络。内部有控制寄存器，能接收CPU送来的命令字，决定A组和B组的工作方式，或对C口的每1位执行置位/复位操作。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学3.数据总线缓冲器双向三态的8位缓冲器，用作8255A和系统数据总线间的接口。通过这个缓冲器和8位数据总线D7~D0，接收CPU送来的数据信息或控制字，外设传送给CPU的数据或状态信息，也要通过数据总线缓冲器和D7~D0送给CPU。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学4.读/写控制逻辑有关信号：RESET，系统复位。高电平时使控制字寄存器清0，各端口工作于输入方式。,片选。译码电路产生,低电平时芯片才选中。,读。有效时,可读取8255A的数据或状态信息。,写。有效时,可向8255A写入数据或控制字。A1A0，端口选择。A1A0=00，A口；A1A0=01，B口；A1A0=10，C口；A1A0=11，控制口。在8位系统中，常将A1A0与地址总线A1A0相连。若8255A端口基地址为60H，则A口、B口、C口和控制口分别为60H，61H，62H和63H。CSRDWR6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学=0，8255A可进行读/写操作。，可从A口、B口、C口读出数据。，可向这3个端口写入数据。口地址由A1A0选择,但当A1A0=11时，只能向控制口写入控制字，否则为非法操作。和不能同时为0。RD0WR0RDWRCS6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学设计电路时要注意：在16位数据总线的8086系统中，可将地址总线的A2A1连到8255A的A1A0端。若它的数据线D7~D0接在CPU数据总线的低8位上，则要用偶端口地址来寻址8255A；而当D7~D0接在数据总线的高8位上时，要用奇地址口。例如：若8255A的基地址为F0H，则A2A1=00，选A口，即口地址F0H；A2A1=01，选B口，口地址F2H；A2A1=10。选C口，口地址F4H；A2A1=11，选控制字寄存器，口地址F6H。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学6.2.18255A的结构和功能6.2.28255A的控制字6.2.38255A的工作方式和C口状态字6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学1.方式选择控制字写入控制口以定义各端口工作方式，且要求D7=1。D6D5：选择A口的工作方式（方式0~2)，D2：选择B口的方式(方式0、1)。D4D3D1D0：A口、C高、B口、C低的I/O方式。1-In（输入），0-Out（输出），可有16种组态。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学2.置位/复位控制字可使C口任一引脚的输出单独置1或清0，格式:例如：设8255A口地址为60H~63H，PC5平时为低电平，要求从PC5输出一个正脉冲，程序段:MOVAL，00001011BOUT63H，AL;置PC5为高电平MOVAL，00001010BOUT63H，AL;置PC5为低电平6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学6.2.18255A的结构和功能6.2.28255A的控制字6.2.38255A的工作方式和C口状态字6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学8255A可工作于3种方式：方式0-基本输入输出方式方式1-选通输入输出方式方式2-双向总线I/O方式1.方式0基本输入输出(BasicInput/Output)方式，适用于不要用应答信号的简单I/O。A口、B口用作8位端口；C高和C低各用作2个4位端口，或合在一起构成1个8位端口。输出信号可被锁存，输入不能锁存。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学图6.13各端口均工作于方式0时的控制字A口、C高、B口、C低可构成16种不同组态。例如，设8255A的控制字寄存器的口地址为63H，若要求A口和B口工作于方式0，A口、B口和C口高4位作输入，C口低4位为输出，可用下列指令来设置：MOVAL，10011010BOUT63H，AL6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学2.方式1选通输入/输出(StrobeInput/Output)方式A口、B口作数据口，均可工作于输入或输出方式，并能锁存数据。要在联络信号控制下才能工作。PC0PC2，PC3PC5用作联络（Handshaking）信号。又可分3种情况：1）选通输入方式2）选通输出方式3）选通I/O方式组合6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学1）选通输入方式A口和B口都工作于选通输入方式时,PC0-PC2,PC3-PC5用作联络信号,PC6,7还可作输入输出用。A口为输入,PC3-5作联络信号。控制字的D3位为C高I/O，D3=1，PC6,7为输入D3=0，PC6,7为输出B口为输入，PC0-2作联络信号6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学选通输入联络信号（Strobe)，选通信号低电平时，将外部输入数据通过PA7PA0(A口)或PB7PB0(B口)打入所选端口的输入缓冲器中。：A口选通，从PC4引入;：B口选通，从PC2引入。IBF（InputBufferFull），输入缓冲器满信号高电平时，表示输入设备送来的数据已送到输入缓冲器中，通知外设不要送新数据来。IBFA：A口缓冲器满，从PC5输出;IBFB：B口缓冲器满，从PC1输出。ASTBBSTBSTB6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学选通输入联络信号INTE（InterruptEnable），内置的中断允许信号。在A组和B组控制逻辑中，设有中断请求触发器INTEA、INTEB。只有用软件才能使其置1或清0。用置位复位字使PC4置1时，允许A口中断；使PC2置1时，允许B口中断。INTR（InterruptRequest），是8255A向CPU发的中断请求信号。只有当、IBF、INTR都高时，才能将INTR置为有效高电平。表示选通信号已结束，缓冲器中已有数据，中断是允许的，8255A可向CPU发中断请求信号INTR，要求CPU读取外设送到缓冲器中的数据。STB6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学方式1选通输入时序①外设把1个数据送到A口或B口后，向8255A发选通信号，数据被8255A锁存。②随后IBF变高，指示输入缓冲器已满，外设不要送新数据来。③回复高电平后,若IBF和INTE也同时为高，INTR就会变高,请求中断，CPU响应中断后执行IN指令读取数据(变低）。④有效后，经tRIT时间INTR变低，清除中断。⑤读信号结束，数据读入累加器;之后IBF变低，缓冲器已空，外设可再送新的数据来。STBRDRD6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学2)选通输出方式A口输出PC3，PC6和PC7作A口的联络信号B口输出PC0，PC1和PC2作B口的联络信号PC4、PC5可作输入或输出D3=1，输入D3=0，输出6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学选通输出联络信号(OutputBufferFull),输出缓冲器满•，表示数据已写到输出口，并已出现在PA和PB线上，通知外设取走。•PC7用作，PC1用作(Acknowledge),外设回答信号•，CPU输出到A口或B口的数据已被外设接收。•PC6用作，PC2用作OBFAOBFBOBFAACKBACKACK=0ACKOBF=06.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学选通输出联络信号INTE，中断允许信号•INTE=0，端口允许中断，置1时被屏蔽。•INTEA由PC6控制，INTEB由PC2控制，它们由置位/复位字进行设置。INTR，中断请求信号•输出设备收到CPU输出的数据后，INTR变高，向CPU提出中断请求，要求再输出1个数据到外设。•当、、INTE均=1时，才能使INTR变高。•INTRA从PC3引脚输出，INTRB从PC0输出。ACKOBF6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学方式1选通输出时序①CPU响应中断后，执行OUT指令输出数据，变低②经tWIT时间后，清除中断请求信号，使INTR=0③的后沿使,通知外设从输出缓冲器中取走数据④外设收到数据后，发回应答信号，⑤应答后再经tAOB，无效，指示缓冲器已空⑥回到高电平后，经tAIT时间，INTR变高，向CPU发中断请求，让CPU再送一个新数据过来WR0OBF0ACKOBFACKWR6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学3)选通输入/输出方式组合A口、B口也可单独定义A口输入，B口输出A口输出，B口输入PC0~PC5作控制线PC0~PC3和PC6、PC7作控制D3=1，PC6、7为输入D3=1，PC4、5为输入D3=0，PC6、7为输出D3=0，PC4、5为输出6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学3.方式2方式2也称为双向总线方式，只有A口支持方式2。A口既能用作输入口，也可以编程为输出口，与外设双向交换数据。双向数据都能被锁存。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学PC3~PC7作A口的联络信号：输入：，输出：，IBFA，，INTRA原理与方式1的A口选通输入、A口选通输出类同ASTBAACKAOBFAACK6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学4.C口状态字方式1和2时，C口用作联络信号。用IN指令读取C口内容可检测外设状态，这样,就可采用查询方式而不用中断方式实现数据交换。1）方式1（输入或输出）状态字D7~D3位为A组状态字，D2~D0位为B组状态字。6.28255A原理第6章I/O和8255A中国科学技术大学2）方式2状态字D7~D3位：A组状态字D2~D0位：当B口为方式1，B口状态字当B口为方式0，用作I/O，不是状态位。