【微机原理及接口技术】可编程并行接口芯片8255A

文章目录

【微机原理及接口技术】可编程并行接口芯片8255A
前言
一、8255A的内部结构和引脚
- 1.与外设接口（数据端口）
- 2.与处理器接口
二、8255A的工作方式
三、8255A的编程
- 1. 写入方式控制字：控制字格式
- 2. 读写数据端口
- 3. 读写端口C
四、8255A的应用
- 1.开关量的检测
- 2.LED数码管的驱动
- 3.多个LED数码管的显示
总结

前言

本篇文章就8255芯片展开，包括8255A的内部结构和引脚，8255A的工作方式，8255A的编程，8255A的应用等展开详细介绍。

并行数据传输方式
以计算机的字长，通常是8位、16位或32位为传输单位，一次传送一个字长的数据
适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换
例如：微机与并行接口打印机、磁盘驱动器
微机系统中最基本的信息交换方法
例如：系统板上各部件之间，接口电路板上各部件之间

8255A简介
包括四个端口——1个控制端口，3个数据端口
还包括端口的译码和控制电路、中断控制电路
包括三种输入输出工作方式

一、8255A的内部结构和引脚

在这里插入图片描述

1.与外设接口（数据端口）

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

端口A：PA0～PA7
常作数据端口，功能最强大
端口B：PB0～PB7
常作数据端口
端口C：PC0～PC7
可作数据、状态和控制端口
分两个4位，每位可独立操作
控制最灵活，最难掌握

2.与处理器接口

在这里插入图片描述

二、8255A的工作方式

方式0：基本输入输出
端口A、端口B、端口C高4位和低4位——输入口或输出口
适用于无条件传送和查询方式的接口电路
方式1：选通输入输出
端口A、端口B——输入口或输出口
端口C——端口A和端口B的联络信号、输入口或输出口
适用于查询和中断方式的接口电路
方式2：双向选通输入输出
端口A——输入口和输出口
端口C——一部分作为端口A的联络信号
适用于双向传送数据的外设
适用于查询和中断方式的接口电路

方式1输入引脚：A端口
在这里插入图片描述
方式1输入引脚：B端口

方式1输入联络信号
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

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
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

方式1中断控制
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，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
端口B的INTEB对应PC2

方式1输出引脚：A端口
在这里插入图片描述

方式1输出引脚：B端口
在这里插入图片描述
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收
INTR——中断请求信号，高有效
当输出设备已接收数据后，8255A输出此信号向CPU提出中断请求，要求CPU继续提供数据

三、8255A的编程

初始化过程中：写入方式控制字
利用控制端口地址，A1A0=11
工作过程中：
通过数据端口来读写外设数据：
利用端口A、B和C的地址，A1A0依次等于00、01、10
通过控制端口来写入端口C的位控制字：
利用控制端口地址，A1A0=11
通过端口C来读取状态信息：
利用端口C的地址，A1A0=10

1. 写入方式控制字：控制字格式

在这里插入图片描述

2. 读写数据端口

初始化编程后：
当数据端口作为输入接口时，CPU执行IN指令将从输入设备得到外设数据
当数据端口作为输出接口时，CPU执行OUT指令将把CPU的数据送给输出设备
8255A具有锁存输出数据的能力
对输出方式的端口同样可以输入
不是读取外设数据
读取的是上次CPU给外设的数据

读写数据端口：示例
利用8255A的输出锁存能力，可实现按位输出控制
对输出端口B的PB7位置位的程序段：
mov DX,FFFDH ;设B端口地址为FFFDH
in AL,DX ;读出B端口原输出内容
or AL,80H ;使PB7＝1
out DX,AL ;输出新的内容

3. 读写端口C

归纳1
C端口被分成两个4位端口，两个端口只能以方式0工作，可分别选择输入或输出
在控制上，C端口高4位和A端口编为A组，C端口低4位和B端口编为B组

归纳2
当A和B端口工作在方式1或方式2时，C端口的部分或全部引脚将被征用
其余引脚仍可设定工作在方式0

归纳3
对端口C的数据输出有两种办法
利用端口C的地址：
向C端口直接写入字节数据。这一数据被写进C端口的输出锁存器，并从输出引脚输出，但对设置为输入的引脚无效——字节操作
利用控制端口地址：
向控制端口写入端口C的位控制字，使C端口的某个引脚输出1或0，或置位复位内部的中断允许触发器——位操作
端口C的位控制字
在这里插入图片描述
归纳4
读取的C端口数据有两种情况
未被A和B端口征用的引脚：
将从定义为输入的部分（上半部或下半部）读到引脚输入信息；
将从定义为输出的部分（上半部或下半部）读到输出锁存器中的信息
被A和B端口征用作为联络线的引脚：
将读到反映8255A状态的状态字

四、8255A的应用

作为通用的并行接口电路芯片，8255A具有广泛的应用
应用在IBM PC/XT微机上
应用于打印机接口电路
连接简易键盘
驱动LED数码管
……

1.开关量的检测

例：在工业控制过程中，经常需要检测某些开关的状态。例如，在某一系统中，有8个开关K7～K0，要求不断地检测它们的通断状态，并随时在发光二极管上显示。通过8255A的端口A读入开关状态信息，使端口B、端口C连接的发光二极管的状态与端口A开关状态相呼应，并重复执行。假设8255A在系统中端口A、B、C及控制口的地址分别为100H，101H，102H，103H，试设计出硬件电路图，并编写初始化程序。
(1) 硬件电路
在这里插入图片描述
(2) 相应的8255A程序为：
MOV DX，103H ；控制端口地址送给DX
MOV AL， 10010000B ；控制字
OUT DX，AL ；写入控制字
L1： MOV DX，100H ；端口A地址送给DX
IN AL，DX ；从端口A读入开关状态
MOV DX，101H ；端口B地址送给DX
OUT DX，AL ；从端口B输出，控制LED
XOR　AL， 0FFH ；AL← AL取反
MOV DX，102H ；端口C地址送给DX
OUT　 DX， AL ；从端口C输出
JMP L1 ；循环

2.LED数码管的驱动

发光二极管LED是最简单的显示设备
由7段LED就可以组成的LED数码管
LED数码管广泛用于单板微型机、微型机控制系统及数字化仪器中
LED数码管可以显示内存地址和数据等
(1) LED数码管的工作原理
主要部分是7段发光管
顺时针分别称为a、b、c、d、e、f、g
有的产品还附带有一个小数点h
通过7个发光段的不同组合
主要显示0～9
也可以显示A～F（实现16进制数的显示）
还可以显示个别特殊字符，如－、P 等
在这里插入图片描述
LED数码管的结构

(2) 单个LED数码管的显示