微型计算机可编程并行接口输入/输出实验

1. 实验内容
   1）按图10（Ａ）8255方式1的输出电路连好线路。
   2）编程：每按一次单脉冲按钮产生一个正脉冲使8255产生一次中断请求，让CPU进行一次中断服务：依次输出01H、02H，04H，08H，10H，20H，40H，80H使L0～L7依次发光，中断８次结束。
   3）按图10（Ｂ）8255方式1输入电路，连好线路。
   4）编程：每按一次单脉冲按钮产生一个正脉冲使8255产生一次中断请求，让CPU进行一次中断服务：读取逻辑电平开关预置的ASCII码，在屏幕上显示其对应的字符，中断８次结束。

2. 流程图

3. 程序清单

1）参考程序1：

code segment
assume cs:code
start: mov ax,cs ;CPU首先执行start处的数据传送指令。将cs代码段的段地址传送给ax寄存器。
mov ds,ax ;CPU执行数据传送指令。将ax寄存器的数据也就是代码段的段地址，传送给dx寄存器。
mov dx,offset int_proc;CPU执行特殊数据传送指令,将标号为int_proc的中断服务子程序的首地址偏移量传送到dx寄存器中。这里offset是取偏移量的意思。
mov ax,250fh ;CPU执行数据传送指令。将立即数250fh传送到ax寄存器。这样ah的值为25h，al的值为0fh。
int 21h;CPU执行中断指令。CPU根据中断类型号21h，从内存的中断向量表中确定存放中断向量的起始地址，然后取前两个单元的数据给IP寄存器，取出后两个单元的数据给CS寄存器，这样CPU根据CS和IP的值，转到DOS功能调用的中断服务子程序中。CPU在执行DOS功能调用的中断服务子程序时，根据入口参数ah提供的功能号为25h，再转到设置中断向量的子模块。CPU在执行设置中断向量的子模块时，根据入口参数al寄存器，提供的中断类型号为0fh，从内存的中断向量表中，确定存放该中断向量的起始地址，然后将入口参数dx寄存器的值，也就是需设置中断向量的偏移地址，写到前两个单元中，再将入口参数ds寄存器的值，也就是中断向量的段地址，写到后两个单元中，这样就完成了中断向量的设置。
cli ;CPU执行清中断标志位指令cli，使IF标志位为0，CPU不响应中断。其目的是为了保证后续内部的初始化设置不受外界的干扰。
mov dx,21h ；CPU执行数据传送指令，将立即数21h传送给dx寄存器。
in al,dx ；CPU执行IO的读指令。根据dx寄存器提供的21h，也就是8259中断控制器奇地址端口的地址，读取8259的屏蔽寄存器IMR的屏蔽字OCW1到al寄存器中。

它的每一位，可以对相应的中断请求输入进行屏蔽，若OCW1的某一位为1，则相应的中断请求输入被屏蔽；反之，则相应的中断请求输入呈现允许状态。
即若Mi=1，则表示8259A对IRi的中断请求呈屏蔽状态；否则若Mi=0，则表示8259A对IRi的中断请求呈允许状态。

and al,07Fh ;CPU执行与运算指令，将al寄存器的屏蔽字OCW1和7fh（01111111）进行与运算。实际上是将屏蔽字的最高位强制置为0。也就是强制开放IR7号的中断。
out dx,al；CPU执行IO的写指令。根据dx寄存器提供的奇地址端口的地址21 h，将经过处理的屏蔽字，写到屏蔽寄存器IMR中。这样就开放了IR7号中断。

mov dx,28bh ;CPU执行数据传送指令。将立即数028bh，传送给dx寄存器。028bh是8255控制端口的端口地址。028bh为什么是8255控制端口的端口地址？8255A的CS片选信号引脚连接的是0288H对应的译码器输出端Y1，决定了8255端口的起始地址。A1、A0 是端口选择信号。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。
mov al,0a0h；CPU执行数据传送指令，将立即数0a0h传送给al寄存器。
out dx,al；CPU执行IO的写指令。根据dx寄存器提供的8255控制端口的端口地址028bh，将al寄存器的数据a0h（10100000），也就是方式选择控制字(这是由于最高位为1)，通过控制端口写到模式寄存器中,根据方式选择控制字的格式，D6D5为01，设置A组工作在方式1。D4为0，设置A口为输出，由于只用到A口作为输出。因此D3~D0可为任意值。

mov al,0dh ;CPU执行数据传送指令。将立即数0dh传送给al寄存器。
out dx,al ;CPU执行IO的写指令。根据dx寄存器提供的8255控制端口的端口地址028bh，将al寄存器的数据0dh（00001101），也就是C口的置位复位控制字（由于最高位为零），通过控制端口，写到存放C口的置位复位控制字的寄存器中。根据c口的置位复位控制字的格式，D3D2D1为110，选择的是PC6，D0为1表示对PC6置位，实际上是设置8255的方式1输出的中断允许控制INTEA为1，即8255允许产生中断。

mov bl,1；CPU执行数据传送指令将立即数1传送给bl寄存器.
sti ;CPU执行置中断标志位指令sti，使IF标志位为1，CPU开始响应中断。
ll: jmp ll ;然后CPU执行无条件跳转指令jmp进入死循环。

此时当按下单脉冲按钮，代替外设产生一个外设的响应信号ACK给8255。8255接收到ACK响应信号后，首先是输出缓冲器满信号OBF产生一个无效的高电平，同时对A组控制电路中的与门的一端置为1（PC7），由于与门的另一端已设置中断允许INTEA为1，此时8255通过PC3产生一个高电平的有效中断请求信号，提供给8259控制器IRQ7。

8259控制器的IR7,得到一个高电平的请求信号时，实际上是由低到高的上升沿触发中断请求信号。那么8259中断控制器的中断请求寄存器IRR锁存相应的位，D7置为1。然后优先级比较器就会从中断请求寄存器IRR中选择优先级别高的，假定此时只有一个IRR的中断请求，那么优先级比较器选择IR7，和当前服务寄存器ISR正在服务的优先级最高的中断源进行比较。由于IR7的优先级最低，所以IR7的中断源，是要等到当前服务寄存器ISR中所有的中断源执行完，8259控制器才可以选择IR7，通过INT引脚，向CPU发出有效的中断请求信号，CPU通过INTR引脚，收到中断请求信号后，若状态字PSW中的中断允许标志位IF为1，也就是CPU处于开中断状态，则CPU执行完当前指令后，开始响应中断，通过INTA引脚向8259控制器连续发出两个负脉冲。

当8259控制器通过INTA引脚收到第1个负脉冲时，就会对IRR锁存功能失效，使IRR寄存器的相应位D7置0，即清除中断请求。然后使当前服务寄存器ISR相应位D7置为1。当8259收到第2个负脉冲时，8259就会从存放中断类型码初始化命令字ICW2的寄存器中得到中断类型码的高5位，根据响应的中断源IR7，得到中断类型码的低三位，也就是111。然后8259控制器将得到的中断类型码0fh，放到数据总线上。那么CPU在连续的发出两个负脉冲后，就会从数据总线上读取中断类型码0fh，然后CPU根据获取的中断类型码0fh在内存的中断向量表中，确定存放该中断向量的起始地址。取出前两个单元的数据到IP寄存器，取出后两个单元的数据到CS寄存器。这样CPU根据CS和IP的值，转到标号为int_proc的中断服务子程序中。
。

int_proc: mov al,bl；CPU执行标号为int_proc的中断服务子程序时。CPU执行数据传送指令将BL寄存器的数据1传送给al寄存器。
mov dx,288h ;CPU执行数据传送指令将立即数0288h（也就是A口的端口地址）传送给DX寄存器。为什么0288h是A口的端口地址？
out dx,al；CPU执行IO的写指令,根据DX寄存器提供的A口的端口地址0288h，将al寄存器的数据写到A口的输出寄存器中，此时通过A口的引脚PA0-PA7，将数据输出到发光二极管L0~L7，点亮对应的灯。
mov al,20h；CPU执行数据传送指令，将立即数20h传送给al寄存器。
out 20h,al；CPU执行IO的写指令，根据提供的8259的偶地址端口的地址20h，将al寄存器的数据，写到操作命令字OCW2中。这是由于D4D3为00，决定了访问的是OCW2。根据OCW2的格式，由于D5为1，8259产生EOI中断结束命令，使当前服务寄存器ISR对应的D7这一位清零。

shl bl,1；CPU执行逻辑左移指令，将bl寄存器的数据左移一位，最低位补0，最高位移入到CF标志位。

jnc next ;CPU执行jnc条件转移指令。由于CF为零，条件满足，转到标号为next处，执行中断返回指令，返回到死循环。当再次按下单脉冲按钮CPU又响应中断服务子程序，通过A口输出数据，点亮对应的LED灯。

然后执行逻辑左移指令，将bl寄存器数据左移一位，CPU再执行jnc条件转移指令，条件满足，转到标号为next处，执行中断返回指令又返回到死循环。
当连续的按下单脉冲按钮第8次时，CPU在执行中断服务子程序中的逻辑左移指令时，CF标志位已置为1。CPU在执行jnc条件转移指令时，条件不满足。
in al,21h；CPU顺序执行IO的读指令，根据提供的8259奇地址端口的端口地址21h，读取8259屏蔽寄存器IMR的屏蔽字OCW1到al寄存器中。

or al,80h ;CPU执行或运算指令，将al寄存器中的数据最高位D7强制置为1，也就是强制关闭IR7号中断。
out 21h,al；然后CPU执行IO的写指令，根据提供的8259奇地址端口的端口地址21h，将经过处理后的屏蔽字，写到屏蔽寄存器IMR中，这样就关闭了IR7号中断。
sti ;接着CPU执行置中断标志位指令sti，此时IF标志位为1，CPU开始响应中断。
mov ah,4ch ;然后CPU执行数据传送指令，将立即数4ch传送给ah寄存器。
int 21h；接着CPU执行中断指令，根据中断类型号21h，转到DOS功能调用的中断服务子程序中，CPU在执行DOS功能调用的中断服务子程序时，根据入口参数ah提供的功能号4ch，CPU再转到返回DOS的子模块，结果返回操作系统。
next: iret

code ends
end start
2）参考程序2：
code segment
assume cs:code
start: mov ax,cs ;CPU首先执行start处的数据传送指令。将cs代码段的段地址传送给ax寄存器。
mov ds,ax ;CPU执行数据传送指令。将ax寄存器的数据也就是代码段的段地址，传送给dx寄存器。
mov dx,offset int_proc;CPU执行特殊数据传送指令,将标号为int_proc的中断服务子程序的首地址偏移量传送到dx寄存器中。这里offset是取偏移量的意思。
mov ax,250fh ;CPU执行数据传送指令。将立即数250fh传送到ax寄存器。这样ah的值为25h，al的值为0fh。
int 21h;CPU执行中断指令。CPU根据中断类型号21h，从内存的中断向量表中确定存放中断向量的起始地址，然后取前两个单元的数据给IP寄存器，取出后两个单元的数据给CS寄存器，这样CPU根据CS和IP的值，转到DOS功能调用的中断服务子程序中。CPU在执行DOS功能调用的中断服务子程序时，根据入口参数ah提供的功能号为25h，再转到设置中断向量的子模块。CPU在执行设置中断向量的子模块时，根据入口参数al寄存器，提供的中断类型号为0fh，从内存的中断向量表中，确定存放该中断向量的起始地址，然后将入口参数dx寄存器的值，也就是需设置中断向量的偏移地址，写到前两个单元中，再将入口参数ds寄存器的值，也就是中断向量的段地址，写到后两个单元中，这样就完成了中断向量的设置。
cli ;CPU执行清中断标志位指令cli，使IF标志位为0，CPU不响应中断。其目的是为了保证后续内部的初始化设置不受外界的干扰。
mov dx,21h ；CPU执行数据传送指令，将立即数21h传送给dx寄存器。
in al,dx ；CPU执行IO的读指令。根据dx寄存器提供的21h，也就是8259中断控制器奇地址端口的地址，读取8259的屏蔽寄存器IMR的屏蔽字OCW1到al寄存器中。

它的每一位，可以对相应的中断请求输入进行屏蔽，若OCW1的某一位为1，则相应的中断请求输入被屏蔽；反之，则相应的中断请求输入呈现允许状态。
即若Mi=1，则表示8259A对IRi的中断请求呈屏蔽状态；否则若Mi=0，则表示8259A对IRi的中断请求呈允许状态。

and al,07Fh ;CPU执行与运算指令，将al寄存器的屏蔽字OCW1和7fh（01111111）进行与运算。实际上是将屏蔽字的最高位强制置为0。也就是强制开放IR7号的中断。
out dx,al；CPU执行IO的写指令。根据dx寄存器提供的奇地址端口的地址21 h，将经过处理的屏蔽字，写到屏蔽寄存器IMR中。这样就开放了IR7号中断。

mov dx,28bh ;CPU执行数据传送指令。将立即数028bh，传送给dx寄存器。028bh是8255控制端口的端口地址。028bh为什么是8255控制端口的端口地址？8255A的CS片选信号引脚连接的是0288H对应的译码器输出端Y1，决定了8255端口的起始地址。A1、A0 是端口选择信号。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。
mov al,0B8h;CPU执行数据传送指令，将立即数0B8h传送给al寄存器。
out dx,al；CPU执行IO的写指令。根据dx寄存器提供的8255控制端口的端口地址028bh，将al寄存器的数据0B8h（10111000），也就是方式选择控制字(这是由于最高位为1)，通过控制端口写到模式寄存器中,根据方式选择控制字的格式，D6D5为01，设置A组工作在方式1。D4为1，设置A口为输入，由于只用到A口作为输入。因此D3~D0可为任意值。

mov al,09h；CPU执行数据传送指令。将立即数09h传送给al寄存器。
out dx,al ；CPU执行IO的写指令。根据dx寄存器提供的8255控制端口的端口地址028bh，将al寄存器的数据09h（00001001），也就是C口的置位复位控制字（由于最高位为零），通过控制端口，写到存放C口的置位复位控制字的寄存器中。根据c口的置位复位控制字的格式，D3D2D1为100，选择的是PC4，D0为1表示对PC4置位，实际上是设置8255工作在方式1的输入的中断允许控制INTEA为1，即8255允许产生中断。

mov bl,8 ;bl为中断次数计数器CPU执行数据传送指令将立即数8传送给bl寄存器，实际上是给定中断的次数.
sti ;CPU执行置中断标志位指令sti，使IF标志位为1，CPU开始响应中断。
ll: jmp ll ； ;CPU执行无条件跳转指令jmp进入死循环。

此时当按下单脉冲按钮时，代替外设产生一个外设的数据选通信号STB给8255。8255当接收一个低电平有效的STB选通信号后，8255将PA0~PA7引脚上的开关状态的值锁存到A口的输入寄存器中，同时产生IBF输入缓冲器满信号，并对A组控制电路中与门的一端置为1，由于与门的另一端已设置中断允许INTEA为1，此时8255通过PC3产生一个高电平的有效的中断请求信号，提供给8259控制器IRQ7。

8259控制器的IR7,得到一个高电平的请求信号时，实际上是由低到高的上升沿触发中断请求信号。那么8259中断控制器的中断请求寄存器IRR锁存相应的位，D7置为1。然后优先级比较器就会从中断请求寄存器IRR中选择优先级别高的，假定此时只有一个IR7的中断请求，那么优先级比较器选择IR7，和当前服务寄存器ISR正在服务的优先级最高的中断源进行比较。由于IR7的优先级最低，所以IR7的中断源，只有等到当前服务寄存器ISR中所有的中断源执行完，8259控制器才可以选择IR7，通过INT引脚，向CPU发出有效的中断请求信号，CPU通过INTR引脚，收到中断请求信号后，若状态字PSW中的中断允许标志位IF为1，也就是CPU处于开中断状态，则CPU执行完当前指令后，开始响应中断，通过INTA引脚向8259控制器连续发出两个负脉冲。

当8259控制器通过INTA引脚收到第1个负脉冲时，就会对IRR锁存功能失效，使IRR寄存器的相应位D7置0，即清除中断请求。然后使当前服务寄存器ISR相应位D7置为1。当8259收到第2个负脉冲时，8259就会从存放中断类型码初始化命令字ICW2的寄存器中得到中断类型码的高5位，根据响应的中断源IR7，得到中断类型码的低三位，也就是111。然后8259控制器将得到的中断类型码0fh，放到数据总线上。那么CPU在连续的发出两个负脉冲后，就会从数据总线上读取中断类型码0fh，然后CPU根据获取的中断类型码0fh在内存的中断向量表中，确定存放该中断向量的起始地址。取出前两个单元的数据到IP寄存器，取出后两个单元的数据到CS寄存器。这样CPU根据CS和IP的值，转到标号为int_proc的中断服务子程序中。

int_proc: ;中断服务程序
mov dx,288h ;自8255A口输入一数据 CPU执行标号为int_proc的中断服务子程序时，将立即数0288h（也就是A口的端口地址）传送给DX寄存器。为什么0288h是A口的端口地址？
in al,dx；CPU执行IO的读指令，根据dx寄存器提供的A口的端口地址0288h ，读取A口输入寄存器中的数据（也就是开关状态的值）到al寄存器中
mov dl,al ;CPU执行数据传送指令，将al寄存器的数据传送给dl寄存器。
mov ah,02h ;显示ASCII码为DL的字符CPU执行数据传送指令，将立即数02h传送给ah寄存器。
int 21h;接着CPU执行中断指令，根据中断类型号21h，转到DOS功能调用的中断服务子程序中，CPU在执行DOS功能调用的中断服务子程序时，根据入口参数ah提供的功能号2，CPU再转到显示一个字符的子模块，CPU在执行显示一个字符的子模块时，根据入口参数dl寄存器所提供的数据（也就是开关状态的值），显示其ASCII值对应的符号。
mov dl,0dh ;回车CPU执行数据传送指令，将立即数0dh传送给dl寄存器。
int 21h;CPU执行中断指令，同样，CPU根据功能号为2转到显示一个字符的子模块，显示的是回车符号
mov dl,0ah ;换行CPU执行数据传送指令，将立即数0ah传送给dl寄存器。
int 21h；CPU执行中断指令，同样，CPU根据功能号为2转到显示一个字符的子模块，显示的是换行符号
mov dx,20h ;发出EOI结束命令CPU执行数据传送指令，将立即数20h传送给dx寄存器。
mov al,20h;CPU执行数据传送指令，将立即数20h传送给al寄存器。
out dx,al; CPU执行IO的写指令，根据dx寄存器提供的8259的偶地址端口的端口地址20h，将al寄存器的数据，写到操作命令字OCW2中。这是由于D4D3为00，决定了访问的是OCW2。根据OCW2的格式，由于D5为1，8259产生EOI中断结束命令，使当前服务寄存器ISR对应的D7这一位清零。

dec bl ;CPU执行减1指令，将bl寄存器的数据减1，该指令影响标志位ZF，第一次减1，结果不为0 ，ZF标志位为0
jnz next ;不为0则返回主程序CPU执行jnc条件转移指令。由于ZF为零，条件满足，转到标号为next处，执行中断返回指令，返回到死循环。当再次按下单脉冲按钮CPU又响应中断服务子程序，通过A口再次获取开关状态的值，显示其ASCII值对应的符号
然后bl寄存器中的数据减1，CPU执行jnz条件转移指令，条件满足，转到标号为next处，执行中断返回指令，又返回到死循环。但连续按下单脉冲按钮第8次时，CPU执行中断服务子程序中的减1指令时，结果为0，ZF标志位为1。CPU执行jnc条件转移指令时，由于ZF为1，条件不满足
in al,21h；CPU顺序执行IO的读指令，根据提供的8259奇地址端口的端口地址21h，读取8259屏蔽寄存器IMR的屏蔽字OCW1到al寄存器中。

or al,80h ;CPU执行或运算指令，将al寄存器中的数据最高位D7强制置为1，也就是强制关闭IR7号中断。
out 21h,al ;关IRQ7中断CPU执行IO的写指令，根据提供的8259奇地址端口的端口地址21h，将经过处理后的屏蔽字，写到屏蔽寄存器IMR中，这样就关闭了IR7号中断。
sti ;开中断CPU执行置中断标志位指令sti，使IF标志位为1，CPU开始响应中断。
mov ah,4ch ;然后CPU执行数据传送指令，将立即数4ch传送给ah寄存器。
int 21h；接着CPU执行中断指令，根据中断类型号21h，转到DOS功能调用的中断服务子程序中，CPU在执行DOS功能调用的中断服务子程序时，根据入口参数ah提供的功能号4ch，CPU再转到返回DOS的子模块，结果返回操作系统。
next: iret
code ends
end start

四、实验结论、实验体会