第七章可编程接口芯片.ppt
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1、第七章第七章可编程接口芯片可编程接口芯片n n可编程接口概术n n可编程并行输入输出接口芯片可编程并行输入输出接口芯片8255An n可编程定时计数器接口芯片可编程定时计数器接口芯片8253 n n 可编程接口概术 一个简单的具有输入功能和输出功能的一个简单的具有输入功能和输出功能的可编程接口可编程接口电路如下图,它包括一个输入接口,电路如下图,它包括一个输入接口,其组成主要是八位的三态门;一个输出接口,其组成主要是八位的三态门;一个输出接口,其组成主要是八位的锁存器;另外还有八位的其组成主要是八位的锁存器;另外还有八位的多路转换开关及控制这个开关的寄存器多路转换开关及控制这个开关的寄存器FF
2、FF。用户对寄存器FF写入的内容称为命令字或方式控制字,而寄存器FF称为命令寄存器,相应的端口称为命令端口或控制端口,对可编程芯片初始化过程实际上就是对芯片的控制端口写入各种命令字的操作过程。n n目前常用的可编程芯片有如下几种:n n8255A 并行I/O接口n n8253计数器/定时器n n8251串行I/On n8259A 中断控制器7.1可编程并行输入输出接口芯片可编程并行输入输出接口芯片8255A一、功能一、功能一、功能一、功能 8255A8255A是是一一种种通通用用的的可可编编程程并并行行I IO O接接口口芯芯片片,广广泛泛用用于于几几乎乎所所有有系系列列的的微微型型机机系系统
3、统中中,如如80868086、MCS51MCS51、Z80CPUZ80CPU系系统统等等。8255A8255A具具有有3 3个个带带锁锁存存或或缓缓冲冲的的数数据据端端口口,可可与与外外设设并并行行进进行行数数据据交交换换。用用户户可可用用程程序序来来选选择择多多种种操操作作方方式式,通通用用性性强强。使使用用灵灵活活,可可为为CPUCPU与与外外设之间提供并行输入输出通道。设之间提供并行输入输出通道。二、二、8255A的内部结构的内部结构A口B口C口二、二、8255A的内部结构的内部结构并行输入并行输入输出端口输出端口A组和组和B组组控制控制数据总线数据总线缓冲器缓冲器读写控读写控制电路制电
4、路三、三、8255A的管脚分配的管脚分配 1 1、与外设连接的管脚、与外设连接的管脚、与外设连接的管脚、与外设连接的管脚 我们已经知道我们已经知道我们已经知道我们已经知道8255A8255A8255A8255A有三个数据端口,每个有三个数据端口,每个有三个数据端口,每个有三个数据端口,每个端口是端口是端口是端口是8 8 8 8位的,由此可推算与外设相连接的管位的,由此可推算与外设相连接的管位的,由此可推算与外设相连接的管位的,由此可推算与外设相连接的管脚共有脚共有脚共有脚共有24242424位。其中位。其中位。其中位。其中A A A A口有口有口有口有PAPAPAPA7 7 7 7PAPAPA
5、PA0 0 0 0八个八个八个八个I/OI/OI/OI/O引脚,引脚,引脚,引脚,B B B B口有口有口有口有PBPBPBPB7 7 7 7PBPBPBPB0 0 0 0八个八个八个八个I/OI/OI/OI/O引脚,引脚,引脚,引脚,C C C C口有口有口有口有PCPCPCPC7 7 7 7PCPCPCPC0 0 0 0八八八八个个个个I/OI/OI/OI/O引脚。特别地对于引脚。特别地对于引脚。特别地对于引脚。特别地对于PCPCPCPC7 7 7 7PCPCPCPC0 0 0 0,其中可有若,其中可有若,其中可有若,其中可有若干根复用线可用于干根复用线可用于干根复用线可用于干根复用线可用
6、于“联络联络联络联络”信号或状态信号,信号或状态信号,信号或状态信号,信号或状态信号,其具体定义与端口的工作方式有关。其具体定义与端口的工作方式有关。其具体定义与端口的工作方式有关。其具体定义与端口的工作方式有关。PA0PA7PB0PB7PC0PC7 2、与、与CPU连接的管脚连接的管脚 包括数据线包括数据线D D7 7DD0 0,读写控制线和,读写控制线和,复位线复位线RESETRESET,以及和,以及和CPUCPU地址线相连接地址线相连接的片选信号、端口地址控制线的片选信号、端口地址控制线A A0 0和和A A1 1。D0D7A0A1/CS/WR/RDRESET 3、电源线和地线、电源线和
7、地线8255A8255A的电源引脚为的电源引脚为V VCCCC和和GNDGND。V VCCCC为电源为电源线,一般取线,一般取5V 5V。GNDGND为电源地线。为电源地线。四、8255与8086CPU的接口n n连接方法uu同RAM相似,取M/IO=0n n举例设计接口,使8255地址为0300H五、五、8255A的工作方式及编程的工作方式及编程1、8255A的工作方式的工作方式8255A8255A有三种工作方式,它们是:有三种工作方式,它们是:方式方式0 0基本输入输出方式;基本输入输出方式;方式方式1 1选通输入输出方式;选通输入输出方式;方式方式2 2一双向传送方式。一双向传送方式。2
8、 2、8255A8255A编程编程编程编程 所谓所谓所谓所谓8255A8255A8255A8255A编程,就是用户在使用编程,就是用户在使用编程,就是用户在使用编程,就是用户在使用8255825582558255前,前,前,前,用户可用软件来定义端口的工作方式,选择所用户可用软件来定义端口的工作方式,选择所用户可用软件来定义端口的工作方式,选择所用户可用软件来定义端口的工作方式,选择所需要的功能。需要的功能。需要的功能。需要的功能。8255A8255A8255A8255A复位时,复位时,复位时,复位时,A A A A、B B B B、C C C C三端口工作在方式三端口工作在方式三端口工作在方
9、式三端口工作在方式0 0 0 0的输入状态。的输入状态。的输入状态。的输入状态。1方式控制字方式控制字这是一个八位的控制字,代表的信息这是一个八位的控制字,代表的信息非常丰富。上面提到非常丰富。上面提到8255A8255A内部的内部的3 3个个端口分为端口分为A A、B B两组,因此方式控制字两组,因此方式控制字也就相应地分成两个部分,分别控制也就相应地分成两个部分,分别控制A A组和组和B B组,其格式如下组,其格式如下:1D6D5D4D3D2D1D0方式选择控方式选择控制字标识位制字标识位A组方式选择组方式选择00 方式方式001 方式方式11x 方式方式2端口端口A1 输入输入0 输出输
10、出 PC3PC0:1 输入输入 (方式(方式0时)时)0 输出输出端口端口B:1 输入输入 0 输出输出B组方式选择:组方式选择:0 方式方式0 1 方式方式1 PC7PC4:1 输入输入(方式(方式0时)时)0 输出输出 2 2C C口置口置“1”“1”清清“0”“0”控制字控制字 置置“1”又称为置位操作,而清又称为置位操作,而清“0”称为复位操作。称为复位操作。0D6D5D4D3D2D1D0 xxx无关无关 1:置置1 0:置置000001111端口端口C按位置按位置1/置置0控制字标识位控制字标识位位选择位选择PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC700110011010101
11、013 3读入状态字读入状态字当当8255A8255A由程序设定在方式由程序设定在方式1 1或方式或方式2 2工作时,工作时,C C口就根据不同的情况,产生口就根据不同的情况,产生或接收或接收“联络联络”信号。如果这时我们信号。如果这时我们对对C C口进行读操作,则读出的内容就包口进行读操作,则读出的内容就包含两部分内容,一部分是那些作为含两部分内容,一部分是那些作为I/OI/O线上的内容,另一部分是与线上的内容,另一部分是与“联络联络”状态有关的内容。状态有关的内容。方式方式1的输入状态字的输入状态字六、六、8255A的的三种工作方式三种工作方式1 1 1 1、8255A8255A工作在方式
12、工作在方式工作在方式工作在方式0 0n n方式方式方式方式0 0也叫也叫也叫也叫基本输入输出方式基本输入输出方式基本输入输出方式基本输入输出方式。n n在在在在这这这这种种种种方方方方式式式式下下下下,端端端端口口口口A A和和和和端端端端口口口口B B可可可可以以以以通通通通过过过过方方方方式式式式选选选选择择择择控控控控制制制制字字字字规定为输入口或者输出口规定为输入口或者输出口规定为输入口或者输出口规定为输入口或者输出口;n n端端端端口口口口C C分分分分为为为为高高高高4 4位位位位(PC7(PC7PC4)PC4)和和和和低低低低4 4位位位位(PC3(PC3PC0)PC0)两两两两
13、个个个个4 4位位位位端端端端口口口口,这这这这两两两两个个个个4 4位位位位端端端端口口口口也也也也可可可可由由由由方方方方式式式式选选选选择择择择控控控控制制制制字字字字分分分分别别别别规定为输入口或输出口。规定为输入口或输出口。规定为输入口或输出口。规定为输入口或输出口。n n这四个并行口共可构成这四个并行口共可构成这四个并行口共可构成这四个并行口共可构成1616种不同的使用组态。种不同的使用组态。种不同的使用组态。种不同的使用组态。n n利利利利用用用用8255A8255A的的的的方方方方式式式式0 0进进进进行行行行数数数数据据据据传传传传输输输输时时时时,由由由由于于于于没没没没有
14、有有有规规规规定定定定专专专专门门门门的的的的应应应应答答答答信信信信号号号号,所所所所以以以以这这这这种种种种方方方方式式式式常常常常用用用用于于于于与与与与简简简简单单单单外外外外设设设设之之之之间间间间的的的的数数数数据据据据传传传传送送送送,如如如如向向向向LEDLED显显显显示示示示器器器器的的的的输输输输出出出出,从从从从二二二二进进进进制制制制开开开开关关关关装置的输入等。装置的输入等。装置的输入等。装置的输入等。n n8255工作过程uu1、8255编程(初始化)uu2、程序对端口的访问例:例:8255A8255A的的A A口和口和B B口工作在方式口工作在方式0 0,A A口
15、为口为输入端口,接有四个开关。输入端口,接有四个开关。B B口为输出端,口为输出端,接有一个七段发光二极管,连接电路如接有一个七段发光二极管,连接电路如图所示。试编一程序要求七段发光二班图所示。试编一程序要求七段发光二班管显示开关所拨通的数字。管显示开关所拨通的数字。电路电路LED数码管段码表段码表moval,90hmoval,90h;设置;设置82558255方式字方式字movdx,ctrl_portmovdx,ctrl_portoutdx,aloutdx,almovdx,a_portmovdx,a_portinal,dxinal,dx;取键盘信息取键盘信息andal,0fhandal,0f
16、h;屏蔽高;屏蔽高4 4位位movbx,offsettab1movbx,offsettab1;取段码表首地址;取段码表首地址xlatxlat;查表得段码;查表得段码movdx,b_portmovdx,b_port;输出显示;输出显示outdx,aloutdx,al2 2、8255A工作在方式工作在方式1输入输入以以A口为例,控制字口为例,控制字1011xxxxBA口的选通信号,当其有效时,口的选通信号,当其有效时,外设把数据打入外设把数据打入A A口的输入缓口的输入缓冲器冲器 A A口的输入缓冲器口的输入缓冲器“满满”信号,信号,当其有效时表示当其有效时表示A A口的输入缓口的输入缓冲器已暂存
17、一个有效数据冲器已暂存一个有效数据。A A口的中断请求信号。当其有口的中断请求信号。当其有效时,效时,8255A8255A的的A A口向口向CPUCPU申请申请中断,要求中断,要求CPUCPU从从A A口取数口取数 中断允许信中断允许信号号。n nC口特点1、C3 35 5作为作为A A口的联络线,口的联络线,C4 4/STB/STB;C4 4IBFIBF;C5 5INTRINTR2、C6 67 7可工作在基本的可工作在基本的I/OI/O3、C0 02 2由由B B组决定组决定8255A8255A工作在方式工作在方式工作在方式工作在方式1 1(输入)(输入)(输入)(输入)时时时时序序序序图图
18、图图12341、/STB有效,外设数据有效,外设数据A口锁存器口锁存器2、IBF有效,告诉外设数据未被有效,告诉外设数据未被CPU取走取走3、INTA有效,申请中断(告诉有效,申请中断(告诉CPUA口有新数据)口有新数据)4、CPU从从A口取数,清除口取数,清除IBF和和INTA,使之无效,使之无效8255A工作在方式工作在方式1(输入)(输入)当当A口已接受外设数据后,有两种方式口已接受外设数据后,有两种方式通知通知CPU取数:其一用条件查询方式,取数:其一用条件查询方式,通过查询缓冲器是否通过查询缓冲器是否“满满”,即,即IBFA是是否为高电平来取数。其二用中断方式。否为高电平来取数。其二
19、用中断方式。在条件传送中,一般要有所谓的在条件传送中,一般要有所谓的“握手握手”信号来协调数据的传送。信号来协调数据的传送。“握手握手”信信号至少要有两位信号线,其中一位是由号至少要有两位信号线,其中一位是由接口电路发给外设,功能是向外设提供接口电路发给外设,功能是向外设提供接口电路的信息。另一位是由外设发给接口电路的信息。另一位是由外设发给接口,功能是向接口提供外设的信息。接口,功能是向接口提供外设的信息。显然在显然在8255A的选通输入方式中的选通输入方式中STBASTBA和和IBFA是一对是一对“握手握手”信号。信号。例:例:8255A8255A的的A A口和口和B B口分别工作在方式口
20、分别工作在方式1 1和和方式方式0 0,A A口为输入端口,接有口为输入端口,接有8 8个开个开关。关。B B口为输出端,接有口为输出端,接有8 8个发光二极管,连个发光二极管,连接电路如图所示。现要求用方式接电路如图所示。现要求用方式1 1把改变把改变后的键信息输入到后的键信息输入到CPUCPU并通过并通过B B口显示。口显示。例题电路图例题电路图例题电路图例题电路图这个系统的工作过程如下:这个系统的工作过程如下:1、用户通过改变、用户通过改变K0K7,产生新的键信息;,产生新的键信息;2、按下开关、按下开关K,产生选通信号,数据进入,产生选通信号,数据进入A口的缓冲器,口的缓冲器,此步骤实
21、际上告诉此步骤实际上告诉CPU,8255的的A口来了一个新数据;口来了一个新数据;3、IBFA有效使有效使LED点亮。点亮。这里含有两个信息,这里含有两个信息,一个是一个是8255A通知通知CPU其其A口来了一个新数据,另一个是告口来了一个新数据,另一个是告诉用户诉用户CPU尚未取走这个这个数据,用户不得再送其尚未取走这个这个数据,用户不得再送其他数据;他数据;4、CPU取走这个数据,取走这个数据,LED熄灭;熄灭;5、转步骤、转步骤1。设设设设82558255的的的的I/OI/O地地地地址址址址分分分分布布布布为为为为88H8EH88H8EH,相相相相应应应应的的的的程程程程序序序序段段段段
22、如如如如下:下:下:下:moval,10111001bmoval,10111001b;设置;设置;设置;设置A A口为方式口为方式口为方式口为方式1 1的输入,的输入,的输入,的输入,loop1loop1:inal,8chinal,8ch;取;取;取;取C C口的状态线口的状态线口的状态线口的状态线testal,00100000btestal,00100000b;测试;测试;测试;测试IBFAIBFA信息信息信息信息jzloop1jzloop1;等待用户设定新的键值;等待用户设定新的键值;等待用户设定新的键值;等待用户设定新的键值inal,80hinal,80h;取数。;取数。;取数。;取数。
23、LEDLED灯灭(相对于步骤灯灭(相对于步骤灯灭(相对于步骤灯灭(相对于步骤4 4)out82h,alout82h,al;更新;更新;更新;更新B B口的显示口的显示口的显示口的显示jmploop1jmploop1;重复;重复;重复;重复3 3、8255A工作在方式工作在方式1输出输出以以A口为例,控制字口为例,控制字1010 xxxxB外设回答信号。由外设发出。外设回答信号。由外设发出。当其有效时,表示外设已接当其有效时,表示外设已接收数据。收数据。A A口的输出缓冲器口的输出缓冲器“满满”信号,信号,当其有效时表示当其有效时表示A A口的输出缓口的输出缓冲器已暂存一个有效数据。冲器已暂存一
24、个有效数据。A A口的中断请求信号。当其有口的中断请求信号。当其有效时,效时,8255A8255A的的A A口向口向CPUCPU申请申请中断,要求中断,要求CPUCPU送数给送数给A A口口 中断允许信中断允许信号。号。n nC口特点口特点1、C3 3,C6 6,C7 7作为作为作为作为A A口的联络线,口的联络线,口的联络线,口的联络线,C3 3/INTR/INTR;C7 7/ACK/ACK;C5 5/OBF/OBF2、C4 45 5可工作在基本的可工作在基本的可工作在基本的可工作在基本的I/OI/O3、C0 02 2由由由由B B组决定组决定组决定组决定8255A8255A工作在方式工作在
25、方式工作在方式工作在方式1 1(输出)时序图(输出)时序图(输出)时序图(输出)时序图12341、CPU对对A口写数据,口写数据,/OBF有效,表示有效,表示A口锁存器中有新数据;口锁存器中有新数据;2、外设取走新数据,向、外设取走新数据,向8255发发/ACK信号,告诉信号,告诉8255A口数据取走;口数据取走;3、A口的口的/OBF无效,表示无效,表示A口数据锁存器为空口数据锁存器为空4、INTA有效,发中断信号给有效,发中断信号给CPU,请求新数据,请求新数据1 当当A口已接受外设数据后,有两种方式通口已接受外设数据后,有两种方式通知知CPU取数:其一用条件查询方式,通取数:其一用条件查
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