第6章 可编程并行通信接口8255A

并行通信与并行接口

并行通信就是把一个字符的各位同时用几根线进行传输。传输速度快，信息率高。电缆要多，随着传输距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题，所以，并行通信用在传输速率要求较高，而传输距离较短的场合。
Intel 8255A是一个通用的可编程的并行接口芯片，它有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。

8255A内部结构

1、数据端口A、B、C

• A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能；
• B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。
• C口：可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O口。也是仅对输出数据进行锁存。

2、A组控制和B组控制

3、读/写控制逻辑电路

• 读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。它接收片选信号及系统读信号、写信号、复位信号RESET，还有来自系统地址总线的选择端口的信号A0和A1。

4、数据总线缓冲器

• 8位的双向的三态缓冲器。8255A正是通过它与系统总线相连。输入数据、输出数据以及CPU发给8255A的控制字都是通过这个缓冲器传递的。

8255A的芯片引脚信号

1、和外设相连的信号

• PA7~PA0 A端口数据信号,用来连接外设；
• PB7~PB0 B端口数据信号,用来连接外设；
• PC7~PC0 C端口数据信号,用来连接外设或者作为控制信号。

2、和CPU一边相连的信号

• RESET：复位信号，高电平有效，输入，用来清除8255A的内部寄存器，并置A口，B口，C口均为输入方式；
• D7~D0：8位，双向，三态数据线，用来与系统数据总线相连；
• CS：片选，输入，用来决定芯片是否被选中，CS有效时，读写信号才对8255A有效；
• RD：读信号，输入，控制8255A将数据或状态信息送给CPU；
• WR：写信号，输入，控制CPU将数据或控制信息送到8255A；
• A1、A0 端口选择信号。A1、A0为00，选中A端口；为01时，选中B端口；为10时，选中C端口；为11时，选中控制口。
  

8255A的控制字

8255A用指令在控制端口中设置控制字来决定其工作。方式选择控制字中，端口A和端口C的高4位为一组，端口B和端口C的低4位为一组。
第7位称为标识符。D7为1称为方式选择控制字的标识符，D7为0称为C端口的按位置0置1的控制字的标识符。
控制字有两类：

1、方式选择控制字

8255A有三种基本工作方式

• 方式0：基本的输入/输出方式； 适用于无条件传送和查询方式的接口电路，A、B、C三个端口均可 。
• 方式1：选通是输入/输出方式； 适用于查询和中断方式的接口电路，A 、B两个端口均可。
• 方式2：双向传输方式。 适用于与双向传送数据的外设，只有A端口才有，适用于查询和中断方式的接口电路。
  端口A可工作在三种工作方式下的任一种，端口B只能工作在方式0或方式1，端口C配合端口A和端口B工作。只有端口A能工作在方式2。
  归为同一组的两个端口可分别工作在输入方式和输出方式。

2、端口C置1/置0控制字

• C端口置1/置0控制字尽管是针对端口C进行操作，但必须写入控制端口，而不是写入C端口。

8255的工作方式

1、方式0

• 为一种简单的输入/输出方式，没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。
• 方式0的应用场合有两种：一种是同步传送；一种是查询传送。
• 任何一个端口可作为输入口，也可作为输出口，各端口之间没有规定必然的关系。
• 各个端口的输入或输出，可以有16种不同的组合，所以可以适用于多种使用场合
  方式0输入时序:
  
  方式0输出时序:
  

2、方式1

（1）输入

• 方式1是一种选通I/O方式，
• A口和B口仍作为两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。
• 而C口则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。
  方式1输入引脚：A端口

方式1输入引脚：B端口

方式1需借用端口C用做联络信号，同时还具有中断请求和屏蔽功能
方式1输入联络信号

• STB——选通信号，低电平有效
  由外设提供的输入信号，当其有效时，将输入设备送来的数据锁存至8255A的输入锁存器
• IBF——输入缓冲器满信号，高电平有效
  8255A输出的联络信号。当其有效时，表示数据已锁存在输入锁存器,作为STB的回答信号
  STB和IBF是外设和8255A间的一对应答联络信号，为的是可靠地输入数据
• INTR——中断请求信号，高电平有效
  8255A输出的信号，可用于向CPU提出中断请求，要求CPU读取外设数据
  INTR置位的条件是STB为高，且IBF为高，INTE为高。
• INTE——中断允许信号，8255A的中断由中断允许触发器INTE控制。置位允许中断，复位禁止中断。对INTE的操作通过写入端口C的对应位实现，INTE触发器对应端口C的位是作应答联络信号的输入信号的哪一位，只要对那一位置位/复位就可以控制INTE触发器。
  选通输入方式下，端口A的INTEA对应PC4置位来实现，端口B的INTEB对应PC2置位来实现。
  方式1输入时序
  

（2）输出

方式1输出引脚：A端口

方式1输出引脚：B端口

端口A的INTEA对应PC6
端口B的INTEB对应PC2
方式1输出联络信号

• OBF——输出缓冲器满信号，低有效
  8255A输出给外设的一个控制信号，当其有效时，表示CPU已把数据输出给指定的端口，外设可以取走
• ACK——响应信号，低有效
  外设的响应信号，指示8255A的端口数据已由外设接受
  OBF和ACK是外设和8255A间的一对应答联络信号，为的是可靠地输出数据
• INTR——中断请求信号，高有效
  当输出设备已接受数据后，8255A输出此信号向CPU提出中断请求，要求CPU继续提供数据
  方式1输出时序
  

3、方式2（双向方式）

• 方式2将方式1的选通输入输出功能组合成一个双向数据端口，可以发送数据和接收数据
• 只有端口A可以工作于方式2，需要利用端口C的5个信号线，其作用与方式1相同
• 方式2的数据输入过程与方式1的输入方式一样
• 方式2的数据输出过程与方式1的输出方式有一点不同：数据输出时8255A不是在OBF有效时向外设输出数据，而是在外设提供响应信号ACK时才送出数据
  方式2双向引脚
  
  方式2双向时序
  
  以上内容参考自《微型计算机技术与应用》（第4版）清华大学出版社