【微機(jī)原理及接口技術(shù)】可編程并行接口芯片8255A

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前言

本篇文章就8255芯片展開，包括8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳，8255A的工作方式，8255A的編程，8255A的應(yīng)用等展開詳細(xì)介紹。

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并行數(shù)據(jù)傳輸方式
以計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)，通常是8位、16位或32位為傳輸單位，一次傳送一個(gè)字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)
適合于外部設(shè)備與微機(jī)之間進(jìn)行近距離、大量和快速的信息交換
例如：微機(jī)與并行接口打印機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器
微機(jī)系統(tǒng)中最基本的信息交換方法
例如：系統(tǒng)板上各部件之間，接口電路板上各部件之間

8255A簡(jiǎn)介
包括四個(gè)端口——1個(gè)控制端口，3個(gè)數(shù)據(jù)端口
還包括端口的譯碼和控制電路、中斷控制電路
包括三種輸入輸出工作方式

一、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳

1.與外設(shè)接口（數(shù)據(jù)端口）

端口A：PA0～PA7
A組，支持工作方式0、1、2
端口B：PB0～PB7
B組，支持工作方式0、1
端口C：PC0～PC7
僅支持工作方式0
A組控制高4位PC4～PC7
B組控制低4位PC0～PC3

端口A：PA0～PA7
常作數(shù)據(jù)端口，功能最強(qiáng)大
端口B：PB0～PB7
常作數(shù)據(jù)端口
端口C：PC0～PC7
可作數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制端口
分兩個(gè)4位，每位可獨(dú)立操作
控制最靈活，最難掌握

2.與處理器接口

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二、8255A的工作方式

• 方式0：基本輸入輸出
  端口A、端口B、端口C高4位和低4位——輸入口或輸出口
  適用于無條件傳送和查詢方式的接口電路
• 方式1：選通輸入輸出
  端口A、端口B——輸入口或輸出口
  端口C——端口A和端口B的聯(lián)絡(luò)信號(hào)、輸入口或輸出口
  適用于查詢和中斷方式的接口電路
• 方式2：雙向選通輸入輸出
  端口A——輸入口和輸出口
  端口C——一部分作為端口A的聯(lián)絡(luò)信號(hào)
  適用于雙向傳送數(shù)據(jù)的外設(shè)
  適用于查詢和中斷方式的接口電路

方式1輸入引腳：A端口

方式1輸入引腳：B端口

方式1輸入聯(lián)絡(luò)信號(hào)
方式1需借用端口C用做聯(lián)絡(luò)信號(hào)同時(shí)還具有中斷請(qǐng)求和屏蔽功能

STB——選通信號(hào)，低電平有效*
由外設(shè)提供的輸入信號(hào)，當(dāng)其有效時(shí)，將輸入設(shè)備送來的數(shù)據(jù)鎖存至8255A的輸入鎖存器
IBF——輸入緩沖器滿信號(hào)，高電平有效
8255A輸出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。當(dāng)其有效時(shí)，表示數(shù)據(jù)已鎖存在輸入鎖存器
INTR——中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效
8255A輸出的信號(hào)，可用于向CPU提出中斷請(qǐng)求，要求CPU讀取外設(shè)數(shù)據(jù)

方式1中斷控制
8255A的中斷由中斷允許觸發(fā)器INTE控制
置位允許中斷，復(fù)位禁止中斷
對(duì)INTE的操作通過寫入端口C的對(duì)應(yīng)位實(shí)現(xiàn)，只要對(duì)那一位置位/復(fù)位就可以控制INTE觸發(fā)器
選通輸入方式下
端口A的INTEA對(duì)應(yīng)PC4
端口B的INTEB對(duì)應(yīng)PC2

方式1輸出引腳：A端口

方式1輸出引腳：B端口

方式1輸出聯(lián)絡(luò)信號(hào)
OBF——輸出緩沖器滿信號(hào)，低有效*
8255A輸出給外設(shè)的一個(gè)控制信號(hào)，當(dāng)其有效時(shí)，表示CPU已把數(shù)據(jù)輸出給指定的端口，外設(shè)可以取走
ACK——響應(yīng)信號(hào)，低有效*
外設(shè)的響應(yīng)信號(hào)，指示8255A的端口數(shù)據(jù)已由外設(shè)接收
INTR——中斷請(qǐng)求信號(hào)，高有效
當(dāng)輸出設(shè)備已接收數(shù)據(jù)后，8255A輸出此信號(hào)向CPU提出中斷請(qǐng)求，要求CPU繼續(xù)提供數(shù)據(jù)

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三、8255A的編程

初始化過程中：寫入方式控制字
利用控制端口地址，A1A0=11
工作過程中：
通過數(shù)據(jù)端口來讀寫外設(shè)數(shù)據(jù)：
利用端口A、B和C的地址，A1A0依次等于00、01、10
通過控制端口來寫入端口C的位控制字：
利用控制端口地址，A1A0=11
通過端口C來讀取狀態(tài)信息：
利用端口C的地址，A1A0=10

1. 寫入方式控制字：控制字格式

2. 讀寫數(shù)據(jù)端口

初始化編程后：
當(dāng)數(shù)據(jù)端口作為輸入接口時(shí)，CPU執(zhí)行IN指令將從輸入設(shè)備得到外設(shè)數(shù)據(jù)
當(dāng)數(shù)據(jù)端口作為輸出接口時(shí)，CPU執(zhí)行OUT指令將把CPU的數(shù)據(jù)送給輸出設(shè)備
8255A具有鎖存輸出數(shù)據(jù)的能力
對(duì)輸出方式的端口同樣可以輸入
不是讀取外設(shè)數(shù)據(jù)
讀取的是上次CPU給外設(shè)的數(shù)據(jù)

讀寫數(shù)據(jù)端口：示例
利用8255A的輸出鎖存能力，可實(shí)現(xiàn)按位輸出控制
對(duì)輸出端口B的PB7位置位的程序段：
mov DX,FFFDH ;設(shè)B端口地址為FFFDH
in AL,DX ;讀出B端口原輸出內(nèi)容
or AL,80H ;使PB7＝1
out DX,AL ;輸出新的內(nèi)容

3. 讀寫端口C

歸納1
C端口被分成兩個(gè)4位端口，兩個(gè)端口只能以方式0工作，可分別選擇輸入或輸出
在控制上，C端口高4位和A端口編為A組，C端口低4位和B端口編為B組

歸納2
當(dāng)A和B端口工作在方式1或方式2時(shí)，C端口的部分或全部引腳將被征用
其余引腳仍可設(shè)定工作在方式0

歸納3
對(duì)端口C的數(shù)據(jù)輸出有兩種辦法
利用端口C的地址：
向C端口直接寫入字節(jié)數(shù)據(jù)。這一數(shù)據(jù)被寫進(jìn)C端口的輸出鎖存器，并從輸出引腳輸出，但對(duì)設(shè)置為輸入的引腳無效——字節(jié)操作
利用控制端口地址：
向控制端口寫入端口C的位控制字，使C端口的某個(gè)引腳輸出1或0，或置位復(fù)位內(nèi)部的中斷允許觸發(fā)器——位操作
端口C的位控制字

歸納4
讀取的C端口數(shù)據(jù)有兩種情況
未被A和B端口征用的引腳：
將從定義為輸入的部分（上半部或下半部）讀到引腳輸入信息；
將從定義為輸出的部分（上半部或下半部）讀到輸出鎖存器中的信息
被A和B端口征用作為聯(lián)絡(luò)線的引腳：
將讀到反映8255A狀態(tài)的狀態(tài)字

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四、8255A的應(yīng)用

作為通用的并行接口電路芯片，8255A具有廣泛的應(yīng)用
應(yīng)用在IBM PC/XT微機(jī)上
應(yīng)用于打印機(jī)接口電路
連接簡(jiǎn)易鍵盤
驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管
……

1.開關(guān)量的檢測(cè)

例：在工業(yè)控制過程中，經(jīng)常需要檢測(cè)某些開關(guān)的狀態(tài)。例如，在某一系統(tǒng)中，有8個(gè)開關(guān)K7～K0，要求不斷地檢測(cè)它們的通斷狀態(tài)，并隨時(shí)在發(fā)光二極管上顯示。通過8255A的端口A讀入開關(guān)狀態(tài)信息，使端口B、端口C連接的發(fā)光二極管的狀態(tài)與端口A開關(guān)狀態(tài)相呼應(yīng)，并重復(fù)執(zhí)行。假設(shè)8255A在系統(tǒng)中端口A、B、C及控制口的地址分別為100H，101H，102H，103H，試設(shè)計(jì)出硬件電路圖，并編寫初始化程序。
(1) 硬件電路

(2) 相應(yīng)的8255A程序?yàn)?#xff1a;
MOV DX，103H ；控制端口地址送給DX
MOV AL， 10010000B ；控制字
OUT DX，AL ；寫入控制字
L1： MOV DX，100H ；端口A地址送給DX
IN AL，DX ；從端口A讀入開關(guān)狀態(tài)
MOV DX，101H ；端口B地址送給DX
OUT DX，AL ；從端口B輸出，控制LED
XOR　AL， 0FFH ；AL← AL取反
MOV DX，102H ；端口C地址送給DX
OUT　 DX， AL ；從端口C輸出
JMP L1 ；循環(huán)

2.LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)

發(fā)光二極管LED是最簡(jiǎn)單的顯示設(shè)備
由7段LED就可以組成的LED數(shù)碼管
LED數(shù)碼管廣泛用于單板微型機(jī)、微型機(jī)控制系統(tǒng)及數(shù)字化儀器中
LED數(shù)碼管可以顯示內(nèi)存地址和數(shù)據(jù)等
(1) LED數(shù)碼管的工作原理
主要部分是7段發(fā)光管
順時(shí)針分別稱為a、b、c、d、e、f、g
有的產(chǎn)品還附帶有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)h
通過7個(gè)發(fā)光段的不同組合
主要顯示0～9
也可以顯示A～F（實(shí)現(xiàn)16進(jìn)制數(shù)的顯示）
還可以顯示個(gè)別特殊字符，如－、P 等

LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)

(2) 單個(gè)LED數(shù)碼管的顯示

3.多個(gè)LED數(shù)碼管的顯示

8個(gè)數(shù)碼管：用2個(gè)8位輸出端口控制
硬件上用公用的驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)各數(shù)碼管
軟件上用掃描方法實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示

段控制端口電路

位控制端口電路

控制哪個(gè)（位）數(shù)碼管顯示
共陰極時(shí)，當(dāng)位控制端口的控制碼某位為高電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)，便在相應(yīng)數(shù)碼管的陰極加上了低電平，這個(gè)數(shù)碼管就可以顯示數(shù)據(jù)

段控制端口作用
控制一個(gè)數(shù)碼管顯示什么數(shù)碼
段控制端口送給數(shù)碼管要顯示字形的段碼
段控制端口由所有數(shù)碼管共用

通過位、段控制端口的共同作用才能確定哪個(gè)數(shù)碼管顯示什么數(shù)碼

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總結(jié)

到這里這篇文章的內(nèi)容就結(jié)束了，謝謝大家的觀看，如果有好的建議可以留言喔，謝謝大家啦！