8255A编程基础

8255A

 

可编程并行I / O接口芯片8255A

7．2 可编程并行接口
　　由于我们现在常用的微机系统均以并行方式处理数据，所以，并行接口也是最常用的接口电路。并行接口有以下几方面的特点：
　　（1）并行接口是在多根数据线上，以数据字节（字）为单位与输入／输出设备或被控对象传送信息的，如打印机接口、A／D、D／A转换器接口、IEEE－488接口、开关量接口、控制设备接口等。在实际应用中，凡在CPU与外设之间同时需要两位以上信息传送时，就要采用并行口。
并行口适用于近距离传送的场合。由于各种I／O设备和被控对象多为并行数据线连接，CPU用并行口来组成应用系统很方便，故使用十分普遍。
　　（2）并行传送的信息，不要求固定的格式，这与串行传送的信息有数据格式的要求不同。例如，异步串行通信的格式是一个数据，它包括起始位、数据位、校验位和停止位。
　　（3）从并行接口的电路结构来看，并行口有硬线连接接口和可编程接口之分。硬线连接接口的工作方式及功能用硬线连接来设定，用软件编程序的方法不能加以改变；如果接口的工作方式及功能可以用软件编程序的方法加以改变，则就叫可编程接口。

　　7.2.1 可编程并行接口芯片8255A
　　所谓可编程，实际上就是具有可选择性。例如，选择芯片中的哪一个或哪几个数据端口与外设连接；选择端口中的哪一位或哪几位作输入，哪一位或哪几位作输出；选择端口与CPU之间采用哪种方式传送数据等，均可由用户在程序中写入方式字或控制字来进行指定。因此，它们具有广泛的适应性及很高的灵活性，在微机系统中得到广泛应用。
　　1．Inter 8255A 的基本特性
　　（1）具有两个8位（A口和B口）和两个4位（C口高／低四位）并行输入／输出端口，C口可按位操作。
　　（2）具有3种工作方式：
　　方式0――基本输入／输出（A，B，C口均有）；
　　方式1――选通输入／输出（A，B口具有）；
　　方式2――双向选通输入／输出（A口具有）。
　　（3）可用程序设置各种工作方式并查询各种工作状态。
　　（4）在方式1和方式2时，C口作A口、B口的联络线。
　　（5）内部有控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器供CPU访问。
　　（6）有中断申请能力，但无中断管理能力
　　（7）40根引脚，＋5V供电，与TTL电平兼容。
　　2．8255A的外部引线与内部结构
　　8255A是一个单＋5V电源供电，40个引脚的双列直插式组件，其外部引线如图7－2所示。
　　（1）外部引线
　　作为接口电路的8255A具有面向主机系统总线和面向外设两个方向的连接能力，它的引脚正是为了满足这种连接要求而设置的。
　　①面向系统总线的信号线有：
　　D7～D0：双向数据线。CPU通过它向8255A发送命令、数据；8255A通过它向CPU回送状态、数据。
　　CS：选片信号线，该信号低电平有效，由系统地址总线经I／O地址译码器产生。CPU通过发高位地址信号使它变成低电平时，才能对8255A进行读写操作。当CS为高电平时，切断CPU与芯片的联系。
　　A1，A0：芯片内部端口地址信号线，与系统地址总线低位相连。该信号用来寻址8255A内部寄存器。两位地址，可形成片内4个端口地址。
　　RD：读信号线，该信号低电平有效。CPU通过执行IN指令，发读信号将数据或状态信号从8255A读至CPU。
　　WR：写信号线，该信号低电平有效。CPU通过执行OUT指令，发写信号，将命令代码或数据写入8255A。
　　RESET：复位信号线，该信号高电平有效。它清除控制寄存器并将8255A的A、B、C3个端口均置为输入方式；输出寄存器和状态寄存器被复位，并且屏蔽中断请求；24条面向外设的信号线呈现高阻悬浮状态。这种状态一直维持，直到用方式命令才能改变，使其进入用户所需的工作方式。
　　②面制I／O设备的信号线有：
　　PA0～PA7：端口A的输入／输出线
　　PB0～PB7：端口B的输入／输出线
　　PC0～PC7：端口C的输入／输出线
　　这24根信号线均可用来连接I／O设备，通过它们可以传送数字量信息或开关量信息。
　　（2）8255A的内部结构
　　8255A的内部结构如图7－3所示。（JAVA动画图说明）它由以下4个部分组成：
　　①数据总线缓冲器
　　这是一个三态双向8位缓冲器，它是8255A与CPU系统数据总线的接口。所有数据的发送与接收，以及CPU发出的控制字和8255A来的状态信息都是通过该缓冲器传送的。
　　②读写控制逻辑
　　读写控制逻辑由读信号RD，写领带WR，选片信号CS以及端口选择信号A1A0等组成。读写控制逻辑控制了总线的开放与关闭和信息传送的方向，以便把CPU的控制命令或输出数据送到相应的端口；或把外设的信息或输入数据从相应的端口送到CPU。
8255A的基本操作及在TP86A、PC／XT和扩展板上的端口地址如表7－2所示。
　　③数据端口A、B、C
　　8255A包括3个8位输入／输出端口（POPT）。每个端口都有一个数据输入寄存器和一个数据输出寄存器，输入时端口有三态缓冲器的功能，输出时端口有数据锁存器功能。在实际应用中，PC口的8位可以分为两个4位端口（方式0下），也可以分成一个5位端口和一个3位端口（方式1下）来使用。
　　④A组和B组控制电路
　　控制A、B和C3个端口的工作方式，A组控制A口和C口的上半部（PC7～PC4），B组控制B口和C口的下半部（PC3～PC0）的工作方式和输入／输出。A组、B组的控制寄存器还接收按位控制命令，以实现对PC口的按位置位／复位操作。
　　
　　3．8255A的编程命令
　　8255A的编程命令包括工作方式控制字和对PC口的按位操作控制字两个命令，它们是用户使用8255A来组建各种接口电路的重要工具。
　　由于这两个命令都是送到8255A的同一个控制端口，为了让8255A能识别是哪个命令，故采用特征位的方法。若写入的控制字的最高位D7＝1，则是工作方式控制字；若写入的控制字D＝0，则是PC口的宾位置位／复位控制字。
　　（1）工作方式控制字
　　作用：指定3个并行端口（PA、PB、PC）是作输入还是作输出端口以及选择8255的工作方式。
　　格式及每位的定义如下：
　　
　　例如，要把A口指定为方式1，输入；C口上半部定为输出；B口指定为方式0，输出；C口下半部定为输入。于是，工作方式字是：1O110001B或B1H。
　　若将此控制字的内容写到8255A的控制寄存器，即实现了对8255A工作方式的指定，或叫做完成了对8255A的初始化。初始化的程序段为：
　　MOV DX，303H ；8255A控制口地址
　　MOV AL，0B1H ；初始化（工作方式）控制字
　　OUT DX，AL ；送到控制口
　　（2）PC口按位置／复位控制字
　　作用：指定PC口的某一位输出高电平还是低电平。
　　格式及每位的定义如下：
　　
　　利用按位置位／复位控制字可以使PC口的8根线中的任意一根置成高电平输出或低电平输出。
　　例如，若要把C口的PC2引脚置高（置位），则命令字应该为00000101B或05H。
　　将该命令字的内容写入8255A的命令寄存器，就实现了将PC口的PC2引脚置位的操作：
　　MOV DX， 303H ；8255A控制口地址
　　MOV AL， 05H ；使PC2＝1的控制字
　　OUT DX， AL ；送到控制口
　　按位置位／复位命令产生的输出信号，可作为控制开关的通／断、继电路的吸合／释放、马达的启／停等操作的选通信号。
　　另外，在后面将要讨论的8255A的状态字中的中断允许位INTE的置位和复位，即允许8255A提出中断与禁止8255A提出中断，也是采用这个按位控制的命令字来实现的。