微型计算机原理及应用(第三版)电子教案第8章.ppt

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1、第第8章章输入输入/输出接口输出接口8.1微型计算机的输入微型计算机的输入/输出接口输出接口8.2并行通信与并行接口并行通信与并行接口8.3可编程并行通信接口芯片可编程并行通信接口芯片8255A8.4串行通信及串行接口串行通信及串行接口8.5可编程串行通信接口芯片可编程串行通信接口芯片8251A习题习题输入输入/输出输出(I/O)接口电路是计算机的重要组成部分。接口电路是计算机的重要组成部分。通过通过I/O接口电路可实现计算机与外部设备通信，接口电路可实现计算机与外部设备通信，与外部设备交换信息。与外部设备交换信息。在微机系统中，最常用的外部设备有键盘、显示器、在微机系统中，最常用的外部设备有

2、键盘、显示器、打印机、磁盘机等。在工业微机控制系统中，打印机、磁盘机等。在工业微机控制系统中，I/O接口电路还可通过接口电路还可通过A/D转换器或转换器或D/A转换器与各种转换器与各种工业检测和控制仪表相连接，这些仪表装置也属于工业检测和控制仪表相连接，这些仪表装置也属于外部设备。外部设备。8.1 微型计算机的输入微型计算机的输入/输出接口输出接口8.1.1 输入输入/输出接口的交换信号输出接口的交换信号计算机计算机I/O接口电路与外部设备间交换的信号，通常接口电路与外部设备间交换的信号，通常有以下有以下4种类型：种类型：(1)数字量数字量:二进制形式的数据，或是已经过编码的二进制形式的数据，

3、或是已经过编码的二进制形式的数据。最小单位为二进制形式的数据。最小单位为“位位”(bit)，8位称为一个字节位称为一个字节(BYTE)。(2)模拟量模拟量:用模拟电压或模拟电流幅值大小表示的用模拟电压或模拟电流幅值大小表示的物理量。模拟量信号不能直接进入计算机，必须物理量。模拟量信号不能直接进入计算机，必须经过经过A/D(模拟模拟/数字数字)转换器，把模拟量转换成某转换器，把模拟量转换成某种形式的数字量，才能输入计算机。当外部设备种形式的数字量，才能输入计算机。当外部设备需要模拟量信号控制时，需要模拟量信号控制时，I/O接口电路接口电路D/A(数字数字/模拟模拟)转换器又能把数字量转换成模拟量

4、信号。转换器又能把数字量转换成模拟量信号。(3)开关量开关量:开关量信号只有两种状态，即开关量信号只有两种状态，即“开开”或或“闭闭”。这样，只要用一位二进制数就可表示。这样，只要用一位二进制数就可表示。(4)脉冲量脉冲量:在计算机控制系统中还经常用到计数脉在计算机控制系统中还经常用到计数脉冲、定时脉冲或控制脉冲。脉冲量信号是以脉冲形冲、定时脉冲或控制脉冲。脉冲量信号是以脉冲形式表示的一种信号。式表示的一种信号。8.1.2 输入输入/输出的控制方式输出的控制方式在微机系统中，可采用的输入在微机系统中，可采用的输入/输出控制方式一输出控制方式一般有般有4种：程序控制方式、中断控制方式、直种：程序

5、控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式接存储器存取方式(DMA方式方式)和输入和输入/输出处理输出处理机方法。机方法。1.程序控制方式程序控制方式这是指在程序控制下进行信息传送。这是指在程序控制下进行信息传送。(1)无条件传送方式：无条件传送方式：当外设已准备就绪，那就不必当外设已准备就绪，那就不必查询外设的状态而进行信息传输，这就称为无条件查询外设的状态而进行信息传输，这就称为无条件传送。这种信息传送方式只适用于简单的外设，如传送。这种信息传送方式只适用于简单的外设，如开关和数码段显示器等。开关和数码段显示器等。当简单外设作为输入设备时，输入数据保持时间要比当简单外设作为输入设备时，输入

6、数据保持时间要比CPU的处理速度慢得多，所以可直接使用三态缓冲的处理速度慢得多，所以可直接使用三态缓冲存储器与数据总线相连，如图存储器与数据总线相连，如图8.1所示。所示。CPU执行执行输入指令时，读信号输入指令时，读信号RD有效，选通信号有效，选通信号M/IO0，因而三态缓冲存储器被选通，于是已准备好的输因而三态缓冲存储器被选通，于是已准备好的输入数据便可进入数据总线。入数据便可进入数据总线。图图8.1当简单外部设备作为输出设备时，一般都需要锁存器。当简单外部设备作为输出设备时，一般都需要锁存器。这是因为这是因为CPU送出的数据应在接口电路的输出端保送出的数据应在接口电路的输出端保持一段时间

7、。在图持一段时间。在图8.1中，当中，当CPU执行输出指令时，执行输出指令时，M/IO0及及WR0，于是接口中的输出锁存器被选于是接口中的输出锁存器被选中，中，CPU输出的信息经过数据总线送入输出锁存器。输出的信息经过数据总线送入输出锁存器。(2)条件传送方式：条件传送方式：CPU通过执行程序不断读取并测通过执行程序不断读取并测试外部设备状态，如果输入外部设备处于已准备好试外部设备状态，如果输入外部设备处于已准备好状态或输出外部设备为空闲状态时，则状态或输出外部设备为空闲状态时，则CPU执行传执行传送信息指令。由于条件传送方式是送信息指令。由于条件传送方式是CPU在不断调查在不断调查外部设备的

8、当前状态后才进行信息传送，所以也称外部设备的当前状态后才进行信息传送，所以也称为为“查询式传送查询式传送”。因此，条件传送方式的接口电。因此，条件传送方式的接口电路应包括：传送数据端口及传送状态端口。当输入路应包括：传送数据端口及传送状态端口。当输入信信息时，查询到外部设备准备好后，则使接口的息时，查询到外部设备准备好后，则使接口的“准准备好备好”标志位置标志位置1。当输出信息时，外部设备取走。当输出信息时，外部设备取走一个数据后，传送状态端口使标志为一个数据后，传送状态端口使标志为“空闲空闲”状态，状态，可以接收下一个数据。可以接收下一个数据。图图8.2为查询式输入的接口电路。输入设备在数据

9、准为查询式输入的接口电路。输入设备在数据准备好后便往接口发出一个选通信号。备好后便往接口发出一个选通信号。图图8.2这个选通信号起两个作用，一是把外部设备的数据送这个选通信号起两个作用，一是把外部设备的数据送到接口的锁存器中；另一方面，它使接口中的一个到接口的锁存器中；另一方面，它使接口中的一个D触发器置触发器置1，从而使三态缓冲存储器的，从而使三态缓冲存储器的READY1。在查询输入过程中，在查询输入过程中，CPU先从外部设备输入数先从外部设备输入数据中读取状态字，检查据中读取状态字，检查“准备好准备好”标志位是否为标志位是否为“1”。若已准备好，这时数据已进入接口锁存器，。若已准备好，这时

10、数据已进入接口锁存器，则执行输入传送指令。同时把则执行输入传送指令。同时把“准备好准备好”标志位清标志位清“0”，接着便可开始下一个数据传输过程。，接着便可开始下一个数据传输过程。图图8.3为查询式输出接口电路。为查询式输出接口电路。CPU执行输出指令时，执行输出指令时，由选择信号由选择信号M/IO及写信号及写信号WR产生的选通信号把数产生的选通信号把数据送入数据锁存器，同时使据送入数据锁存器，同时使D触发器输出触发器输出“1”。此。此信号一方面告诉外部设备在接口中已有数据要输出，信号一方面告诉外部设备在接口中已有数据要输出，另一方面另一方面D触发器的输出信号使状态寄触发器的输出信号使状态寄存

11、器的对应标志位置存器的对应标志位置“1”，告诉，告诉CPU；当前外部当前外部设备处于设备处于“忙忙”状态，从而阻止状态，从而阻止CPU输出新的数据。输出新的数据。当外部设备从接口中取走数据后，通常也会送出一当外部设备从接口中取走数据后，通常也会送出一个应答信号个应答信号ACK，ACK使接口中的使接口中的D触发器置触发器置“0”，从而使状态寄存器中的对应标志位置，从而使状态寄存器中的对应标志位置“0”，这样便可开始下一个数据的输出过程。，这样便可开始下一个数据的输出过程。图图8.32.中断控制方式中断控制方式中断控制方式一般用来传送低速外部设备与中断控制方式一般用来传送低速外部设备与CPU之间之

12、间的信息交换。当外部设备需要与的信息交换。当外部设备需要与CPU进行数据交换进行数据交换时，由接口部件的时，由接口部件的CPU发出一个中断请求信号，发出一个中断请求信号，CPU响应这一中断请求，便可在中断服务程序中完响应这一中断请求，便可在中断服务程序中完成一个字节或一个字的信息交换。这样每操作一次，成一个字节或一个字的信息交换。这样每操作一次，CPU要打断原来执行的程序去执行一般中断服务程要打断原来执行的程序去执行一般中断服务程序，对速度较高的外部设备会产生信息丢失，因此序，对速度较高的外部设备会产生信息丢失，因此不能采用。不能采用。3.DMA控制方式控制方式DMA控制方式是一种成块传送数据

13、的方式。当某一控制方式是一种成块传送数据的方式。当某一外部设备需要输入外部设备需要输入/输出一批数据时，向输出一批数据时，向DMA控制控制器发出请求，器发出请求，DMA控制器接收到这一请求后，控制器接收到这一请求后，向向CPU发出总线请求；若发出总线请求；若CPU响应响应DMA的请求把的请求把总线使用权赋给总线使用权赋给DMA控制器，数据不通过控制器，数据不通过CPU，可直接在可直接在DMA控制器操纵下进行。当这批数据传控制器操纵下进行。当这批数据传送完毕后，送完毕后，DMA控制器再向控制器再向CPU发出发出“结束中断结束中断请求请求”，CPU响应这一中断请求，即可收回总线使响应这一中断请求，

14、即可收回总线使用权。因此，采用用权。因此，采用DMA控制方式，控制方式，CPU只需在数只需在数据传送结束时响应一次中断，减轻了据传送结束时响应一次中断，减轻了CPU的负担，的负担，但但DMA控制器一般只能对一台或几台同类型的外控制器一般只能对一台或几台同类型的外部设备完成控制功能。部设备完成控制功能。4.输入输入/输出处理机控制方式输出处理机控制方式对于有大量输入对于有大量输入/输出设备的微机系统，输出设备的微机系统，DMA控制方控制方式已不能满足这种需要。式已不能满足这种需要。Intel公司生产与公司生产与86系列配系列配套的输入套的输入/输出处理机输出处理机(IOP)8089。系统中设置了

15、系统中设置了IOP后，后，86系列系列CPU必须工作在最大工作模式。当必须工作在最大工作模式。当CPU需要进行输入或输出操作时，只需在存储器中需要进行输入或输出操作时，只需在存储器中建立一个规定格式的信息块，设置好需要执行的操建立一个规定格式的信息块，设置好需要执行的操作和有关参数，然后把这些参数送入作和有关参数，然后把这些参数送入8089，IOP即即会执行输入会执行输入/输出操作。如果在数据传送过程出现输出操作。如果在数据传送过程出现差错，差错，8089会进行重复传送或做必要的处理。在整会进行重复传送或做必要的处理。在整个数据块的传送过程中，个数据块的传送过程中，CPU可去完成其他作业。可去

16、完成其他作业。在微型计算机系统中，通常是用各种类型的输入在微型计算机系统中，通常是用各种类型的输入/输输出接口芯片来完成出接口芯片来完成CPU与其外部设备之间的信息交与其外部设备之间的信息交换。下面介绍几种常用接口芯片及工作原理。换。下面介绍几种常用接口芯片及工作原理。8.2 并行通信与并行接口并行通信与并行接口8.2.1 并行通信并行通信并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。但它比串行行传输，传输速度快，信息率高。但它比串行通信所用的电缆多，因此，并行通信常用在传通信所用的电缆多，因此，并行通信常用在传输距离较短输距

17、离较短(几米至几十米几米至几十米)和数据传输率较高和数据传输率较高的场合。的场合。8.2.2 并行接口并行接口实现并行通信的接口就是并行接口。一个并行接口可设实现并行通信的接口就是并行接口。一个并行接口可设计为只作为输出接口，如一个并行接口连接一台打印计为只作为输出接口，如一个并行接口连接一台打印机；还可设计为只作为输入接口，如一个并行接口连机；还可设计为只作为输入接口，如一个并行接口连接卡片读入机。另外，还可以设计成既作为输入又作接卡片读入机。另外，还可以设计成既作为输入又作为输出的接口。它可以用两种方法实现，一种是利用为输出的接口。它可以用两种方法实现，一种是利用同一个接口中的两个通路，一

18、个作输入同一个接口中的两个通路，一个作输入通路，一个作输出通路；另一种是用一个双向通路，既通路，一个作输出通路；另一种是用一个双向通路，既作为输入又作为输出。前一种方法是用在主机需要同作为输入又作为输出。前一种方法是用在主机需要同时输入和输出的情况，如此接口既接纸带读入机，又时输入和输出的情况，如此接口既接纸带读入机，又接纸带穿孔机。后一种方法是用在输入输出动作并不接纸带穿孔机。后一种方法是用在输入输出动作并不同时进行的主机与外部设备之间，如连接两台磁盘驱同时进行的主机与外部设备之间，如连接两台磁盘驱动器。动器。图图8.4典型的并行接口和外部设备连接如图典型的并行接口和外部设备连接如图8.4所

19、示。图中所示。图中的并行接口用一个通道和输入设备相连，用另一个通的并行接口用一个通道和输入设备相连，用另一个通道和输出设备相连，每个通道中除数据线外均配有一道和输出设备相连，每个通道中除数据线外均配有一定的控制线和状态线。定的控制线和状态线。从图从图8.4中看到，并行接口中应该有一个控制寄存器中看到，并行接口中应该有一个控制寄存器用来接收用来接收CPU对它的控制命令，有一个状态寄存器对它的控制命令，有一个状态寄存器提供各种状态位供提供各种状态位供CPU查询。为了实现输入和输出，查询。为了实现输入和输出，并行接口中还必定有相应的输入缓冲寄存器和输出并行接口中还必定有相应的输入缓冲寄存器和输出缓冲

20、寄存器。缓冲寄存器。1.并行接口的输入过程并行接口的输入过程外部设备首先将数据送给接口，并使状态线外部设备首先将数据送给接口，并使状态线“数据输数据输入准备好入准备好”成为高电平。接口把数据接收到数据输成为高电平。接口把数据接收到数据输入缓冲寄存器的同时，使入缓冲寄存器的同时，使“数据输入回答数据输入回答”线变为线变为高电平，作为对外部设备的响应。外部设备接到此高电平，作为对外部设备的响应。外部设备接到此信号，便撤除数据和信号，便撤除数据和“数据输入准备好数据输入准备好”信号。数信号。数据到达接口中后，接口会在状态寄存器中设置据到达接口中后，接口会在状态寄存器中设置“输输入准备好入准备好”状态

21、位，以便状态位，以便CPU对其进行查询，接口对其进行查询，接口也也可以在此时向可以在此时向CPU发一个中断请求。所以，发一个中断请求。所以，CPU既可以用软件查询方式，也可以用中断方式来设法既可以用软件查询方式，也可以用中断方式来设法读取接口中的数据。读取接口中的数据。CPU从并行接口中读取数据后，从并行接口中读取数据后，接口会自动清除状态寄存器中的接口会自动清除状态寄存器中的“输入准备好输入准备好”状状态位，并且使数据总线处于高阻状态。此后，又可态位，并且使数据总线处于高阻状态。此后，又可以开始下一个输入过程。以开始下一个输入过程。2.并行接口的输出过程并行接口的输出过程每当外部设备从接口取

22、走一个数据之后，接口就会将每当外部设备从接口取走一个数据之后，接口就会将状态寄存器中的状态寄存器中的“输出准备好输出准备好”状态位置状态位置“1”，以表示以表示CPU当前可以往接口中输出数据，这个状态当前可以往接口中输出数据，这个状态位可供位可供CPU进行查询。此时，接口也可以向进行查询。此时，接口也可以向CPU发发一个中断请求。所以，一个中断请求。所以，CPU既可以用软件查询方式，既可以用软件查询方式，也可以用中断方式设法往接口中输出一个数据。当也可以用中断方式设法往接口中输出一个数据。当CPU输出的数据到达接口的输出缓冲寄存器中后，输出的数据到达接口的输出缓冲寄存器中后，接口会自动清除接口

23、会自动清除“输出准备好输出准备好”状态位，并且将数状态位，并且将数据送往外部设备，同时，接口往外部设备发送一个据送往外部设备，同时，接口往外部设备发送一个“驱动信号驱动信号”来启动外部设备接收数据。外部设备来启动外部设备接收数据。外部设备被启动后，开始接收数据，并往接口发一个被启动后，开始接收数据，并往接口发一个“数据数据输出回答输出回答”信号。接口收到此信号，便将状态寄存信号。接口收到此信号，便将状态寄存器中的器中的“输出准备好输出准备好”状态位重新置状态位重新置“1”，以便，以便CPU输出下一个数据。输出下一个数据。8.3 可编程并行通信接口芯片可编程并行通信接口芯片8255A8255A是

24、是Intel86系列微处理机的配套并行接口芯系列微处理机的配套并行接口芯片，它可为片，它可为86系列系列CPU与外部设备之间提供并与外部设备之间提供并行输入行输入/输出的通道。由于它是可编程的，可输出的通道。由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式，所以，用以通过软件来设置芯片的工作方式，所以，用8255A连接外部设备时，通常不用再附加外部连接外部设备时，通常不用再附加外部电路，给使用者带来很大方便。电路，给使用者带来很大方便。8.3.1 8255A芯片内部结构及其功能芯片内部结构及其功能由图由图8.5和图和图8.6可见，可见，8255A由以下几部分组成：由以下几部分组成：图图8.5

25、图图8.61.并行输入并行输入/输出端口输出端口A，B，C8255A芯片内部包含芯片内部包含3个个8位端口，其中：端口位端口，其中：端口A包含包含一个一个8位数据输出锁存位数据输出锁存/缓冲存储器和一个缓冲存储器和一个8位数据位数据输入锁存器；端口输入锁存器；端口B包含一个包含一个8位数据输入位数据输入/输出、输出、锁存锁存/缓冲存储器和一个缓冲存储器和一个8位数据输入缓冲存储器；位数据输入缓冲存储器；端口端口C包含一个输出锁存包含一个输出锁存/缓冲存储器和一个输入缓缓冲存储器和一个输入缓冲存储器。必要时端口冲存储器。必要时端口C可分成两个可分成两个4位端口，分别位端口，分别与端口与端口A和端

26、口和端口B配合工作，通常将端口配合工作，通常将端口A和端口和端口B定义为输入定义为输入/输出的数据端口，而端口输出的数据端口，而端口C可作为状态可作为状态或控制信息的传送端口。或控制信息的传送端口。2.A组和组和B组控制部件组控制部件端口端口A与端口与端口C的高的高4位位(PC7PC4)构成构成A组，由组，由A组组控制部件实现控制功能，端口控制部件实现控制功能，端口B与端口与端口C的低的低4位位(PC3PC0)构成构成B组，由组，由B组控制部件实现控制功组控制部件实现控制功能。它们各有一个控制单元，可接收来自读能。它们各有一个控制单元，可接收来自读/写控写控制部件的命令制部件的命令和和CPU通

27、过数据总线通过数据总线(D7D0)送来的送来的控制字，并根据它们来定义各个端口的操作方式。控制字，并根据它们来定义各个端口的操作方式。3.数据总线缓冲存储器数据总线缓冲存储器这是一个三态双向这是一个三态双向8位数据缓冲存储器，它是位数据缓冲存储器，它是8255A与与8086CPU之间的数据接口。之间的数据接口。CPU执行输出指令时，执行输出指令时，可将控制字或数据通过数据总线缓冲存储器传送给可将控制字或数据通过数据总线缓冲存储器传送给8255A。CPU执行输入指令时，执行输入指令时，8255A可将状态信可将状态信息或数据通过总线缓冲存储器向息或数据通过总线缓冲存储器向CPU输入。因此它输入。因

28、此它是是CPU与与8255A之间交换信息的必经之路。之间交换信息的必经之路。4.读读/写控制部件写控制部件这是这是8255A内部完成读内部完成读/写控制功能的部件，它能接收写控制功能的部件，它能接收CPU的控制命令，并根据它们向片内各功能部件发出的控制命令，并根据它们向片内各功能部件发出操作命令。可接收的控制命令如下：操作命令。可接收的控制命令如下：(1)CS片选信号。由片选信号。由CPU输入，通常由端口的高位输入，通常由端口的高位地址码地址码(A15A2)译码得到，译码得到，CS有效，表示该有效，表示该8255A被被选中。选中。(2)RD，WR读、写控制信号。由读、写控制信号。由CPU输入，

29、输入，RD有有效，表示效，表示CPU读读8255A，应由应由8255A向向CPU传送数据或传送数据或状态信息。状态信息。WR有效，表示有效，表示CPU写写8255A，应由应由CPU将将控制字或数据写入控制字或数据写入8255A。(3)RESET复位信号。由复位信号。由CPU输入。输入。RESET有效时，有效时，清除清除8255A中所有控制字寄存器内容，并将各端口置成中所有控制字寄存器内容，并将各端口置成输入方式。输入方式。(4)A1和和A0端口选择信号。端口选择信号。当当A1A000，选择端口选择端口A；当当A1A001，选择端口选择端口B；当当A1A010，选择端口选择端口C；当当A1A01

30、1，选择控制字寄存器。选择控制字寄存器。8.3.2 8255A芯片的控制字及其工作方式芯片的控制字及其工作方式8255A中各端口可有中各端口可有3种基本工作方式：种基本工作方式：方式方式0基本基本输入输入/输出方式；方式输出方式；方式1选通输入选通输入/输出方式；方式输出方式；方式2双向传送方式。双向传送方式。端口端口A可处于可处于3种工作方式种工作方式(方式方式0，方式，方式1和方式和方式2)，端口，端口B只可处于两种方式只可处于两种方式(方式方式0和方式和方式1)，端口，端口C常常常被分成高常被分成高4位和低位和低4位两部分，可分别用来传送数据或位两部分，可分别用来传送数据或控制信息。控制

31、信息。用户可用软件来分别定义用户可用软件来分别定义3个端口的工作方式，可使用的个端口的工作方式，可使用的控制字有定义工作方式控制字和置位控制字有定义工作方式控制字和置位/复位控制字。复位控制字。1.控制字控制字(1)定义工作方式控制字：定义工作方式控制字：格式如图格式如图8.7所示。通过所示。通过定义工作方式控制字可将定义工作方式控制字可将3个端口分别定义为个端口分别定义为3种不种不同方式的组合，当将端口同方式的组合，当将端口A定义为方式定义为方式1或方式或方式2或或将端口将端口B定义为方式定义为方式1时，要求使用端口时，要求使用端口C的某些位的某些位作控制用，这时需要使用一个专门的置位作控制

32、用，这时需要使用一个专门的置位/复位控复位控制字来对控制端口制字来对控制端口C的各位分别进行置位的各位分别进行置位/复位操作。复位操作。图图8.7(2)置位置位/复位控制字：复位控制字：只对端口只对端口C有效，其使用格有效，其使用格式如图式如图8.8所示。所示。图图8.82.工作方式工作方式(1)工作方式工作方式0：这是这是8255A中各端口的基本输入中各端口的基本输入/输输出方式。它只完成简单的并行输入出方式。它只完成简单的并行输入/输出操作，输出操作，CPU可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息。如果信息。如果3个端口均处于工作方式个端口均处于

33、工作方式0，则可由工作，则可由工作方式控制字定义方式控制字定义16种工作方式的组合，这种情况下，种工作方式的组合，这种情况下，工作方式控制字的具体格式应如图工作方式控制字的具体格式应如图8.9所示。所示。图图8.9(2)工作方式工作方式1:被称作选通输入被称作选通输入/输出方式，在这种工输出方式，在这种工作方式下，数据输入作方式下，数据输入/输出操作要在选通信号控制输出操作要在选通信号控制下完成。下完成。采用工作方式采用工作方式1进行输入操作时，需要使用的控制信进行输入操作时，需要使用的控制信号如下号如下:STB选通信号。由外部输入，低电平有效。选通信号。由外部输入，低电平有效。STB有效时，

34、将外部输入的数据锁存到所选端口的输有效时，将外部输入的数据锁存到所选端口的输入锁存器中。对入锁存器中。对A组来说，指定端口组来说，指定端口C的第的第4位位(PC4)用来接收向端口用来接收向端口A输入的输入的STB信号；对信号；对B组来组来说，指定端口说，指定端口C的第的第2位位(PC2)用来接收向端口用来接收向端口B输入输入的的STB信号。信号。IBF输入缓冲存储器满信号。向外部输出，高输入缓冲存储器满信号。向外部输出，高电平有效。电平有效。IBF有效时，表示由输入设备输入的数据已占用该端有效时，表示由输入设备输入的数据已占用该端口的输入锁存器，它实际上是对口的输入锁存器，它实际上是对STB信

35、号的回答信信号的回答信号，号，待待CPU执行执行IN指令时，指令时，RD有效，将输入数据有效，将输入数据读入读入CPU，其后沿把其后沿把IBF置置“0”，表示输入缓冲存，表示输入缓冲存储器已空，外部设备可继续输入后续数据。对储器已空，外部设备可继续输入后续数据。对A组组来说，指定端口来说，指定端口C的第的第5位位(PC5)作为从端口作为从端口A输出输出的的IBF信号；对信号；对B组来说，指定端口的第一位组来说，指定端口的第一位(PC1)作为从端口作为从端口B输出的输出的IBF信号。信号。INTR中断请求信号。向中断请求信号。向CPU输出，高电平有输出，高电平有效。效。在在A组和组和B组控制电路

36、中分别设置一个内部中断触发组控制电路中分别设置一个内部中断触发器器INTEA和和INTEB，前者由前者由STBA(PC4)控制置位，控制置位，后者由后者由STBB(PC2)控制置位。控制置位。当任一组中的当任一组中的STB有效，则把有效，则把IBF置置“1”，表示当前，表示当前输入缓冲存储器已满，并由输入缓冲存储器已满，并由STB后沿置后沿置“1”各组各组的的INTE，于是输出于是输出INTR有效，向有效，向CPU发出中断请发出中断请求信号。待求信号。待CPU响应这一中断请求，可在中断服务响应这一中断请求，可在中断服务程序中安排程序中安排IN指令读取数据后置指令读取数据后置“0”于于IBF，外

37、外部设备才可继续输入后续数据。部设备才可继续输入后续数据。显然，显然，8255A中的端口中的端口A和端口和端口B均可工作于工作方均可工作于工作方式式1完成输入操作功能，这种情况下工作方式控制完成输入操作功能，这种情况下工作方式控制字的具体格式如图字的具体格式如图8.10所示。经这样定义的端口状所示。经这样定义的端口状态如图态如图8.11所示。所示。图图8.10图图8.11从图从图8.11中可看出，当端口中可看出，当端口A和端口和端口B同时被定义为同时被定义为工作方式工作方式1完成输入操作时，端口完成输入操作时，端口C的的PC5PC0被被用作控制信号，只有用作控制信号，只有PC7和和PC6位可完

38、成数据输入位可完成数据输入或输出操作，因此这实际上可构成两种组合状态：或输出操作，因此这实际上可构成两种组合状态：它们是端口它们是端口A，B输入，输入，PC7，PC6输入和端口输入和端口A，B输入，输入，PC7，PC6输出。输出。采用工作方式采用工作方式1也可完成输出操作，这时需要使用的也可完成输出操作，这时需要使用的控制信号如下：控制信号如下：OBF输出缓冲存储器满信号。向外部输出，输出缓冲存储器满信号。向外部输出，低电平有效。低电平有效。OBF有效时，表示有效时，表示CPU已将数据写入该端口正等待已将数据写入该端口正等待输出。当输出。当CPU执行执行OUT指令，指令，WR有效时，表示将有效

39、时，表示将数据锁存到数据输出缓冲存储器，由数据锁存到数据输出缓冲存储器，由WR的上升的上升沿将沿将OBF置为有效。对于置为有效。对于A组，系统规定端口组，系统规定端口C的的第第7位位(PC7)用作从端口用作从端口A输出的输出的OBF信号，对于信号，对于B组，规定端口组，规定端口C的第的第1位位(PC1)用作从端口用作从端口B输出的输出的OBF信号。信号。ACK 外部应答信号。由外部输入，低电平有外部应答信号。由外部输入，低电平有效。效。ACK有效，表示外部设备已收到由有效，表示外部设备已收到由8255A输出的八位输出的八位数据，它实际上是对数据，它实际上是对OBF信号的回答信号。对于信号的回答

40、信号。对于A组，指定端口组，指定端口C的第的第6位位(PC6)用来接收向端口用来接收向端口A输输入的入的ACK信号；对于信号；对于B组，指定端口组，指定端口C的第的第2位位(PC2)用来接收向端口用来接收向端口B输入的输入的ACK信号。信号。INTR中断请求信号。向中断请求信号。向CPU输出，高电平有输出，高电平有效。效。对于端口对于端口A，内部中断触发器内部中断触发器INTEA由由PC6(ACKA)置置位，对于端口位，对于端口B，INTEB由由PC2(ACKB)置位。当置位。当ACK有效时，有效时，OBF被复位为高电平，并将相应端被复位为高电平，并将相应端口的口的INTE置置“1”，于是，于

41、是INTR输出高电平，向输出高电平，向CPU发出输出中断请求，待发出输出中断请求，待CPU响应该中断请求，响应该中断请求，可在中断服务程序中安排可在中断服务程序中安排OUT指令继续输出后续字指令继续输出后续字节。对于节。对于A组，指定端口组，指定端口C的第的第3位位(PC3)作为由端作为由端口口A发出的发出的INTR信号；对于信号；对于B组，指定端口组，指定端口C的第的第0位位(PC0)作为由端口作为由端口B发出发出的的INTR信号。信号。如果将如果将8255A中的端口中的端口A和端口和端口B均定义为工作方式均定义为工作方式1完成输出操作功能，那么工作方式控制字的具体格完成输出操作功能，那么工

42、作方式控制字的具体格式如图式如图8.12所示。所示。图图8.12经这样定义的端口状态如图经这样定义的端口状态如图8.13所示。所示。图图8.13从图从图8.13中可看出，当端口中可看出，当端口A和端口和端口B同时被定义为同时被定义为工作方式工作方式1完成输出操作时，端口完成输出操作时，端口C的的PC6，7和和PC3PC0被用作控制信号，只有被用作控制信号，只有PC4，5两位可完成数两位可完成数据输入或输出操作。因此可构成两种组合状态：据输入或输出操作。因此可构成两种组合状态：端口端口A，B输出，输出，PC4，5输入；输入；端口端口A，B输出，输出，PC4，5输出。输出。采用工作方式采用工作方式

43、1时，还允许将端口时，还允许将端口A和端口和端口B分别定义分别定义为输入和输出端口。如果将端口为输入和输出端口。如果将端口A定义为方式定义为方式1输入输入端口，而将端口端口，而将端口B定义为方式定义为方式1输出端口，则其方式输出端口，则其方式控制字格式如图控制字格式如图8.14所示。所示。图图8.14经定义的端口状态如图经定义的端口状态如图8.15所示。所示。图图8.15从图从图8.15(a)可看出，这种情况下端口可看出，这种情况下端口C的的PC5PC0用用作控制信号，只有作控制信号，只有PC7,6可作数据输入可作数据输入/输出用，这输出用，这又能构成两种状态：又能构成两种状态：端口端口A输入

44、，端口输入，端口B输出，输出，PC7,6输入；输入；端口端口A输入，端输入，端口口B输出，输出，PC7,6输出。输出。反之，如果将端口反之，如果将端口A定义为方式定义为方式1输出，将端口输出，将端口B定义定义为方式为方式1输入，其方式控制字如图输入，其方式控制字如图8.16所示。经过这所示。经过这样定义的端口状态如图样定义的端口状态如图8.15(b)所示。从图所示。从图8.15(b)可可看出，端口看出，端口C的的PC7和和PC6，PC3PC0分别用作控分别用作控制信号，只有制信号，只有PC4和和PC5可作数据输入可作数据输入/输出用，根输出用，根据据PC4,5的两种方式又可组合成两种端口状态：

45、的两种方式又可组合成两种端口状态：端端口口A输出，端口输出，端口B输入，输入，PC4,5输入；输入；端口端口A输输出，端口出，端口B输入，输入，PC4,5输出。输出。图图8.16综上所述，综上所述，8255A中的端口中的端口A和端口和端口B工作在方式工作在方式1时，时，可构成可构成8种不同的状态组合方式。种不同的状态组合方式。端口端口C的低的低4位总是作控制用，而高位总是作控制用，而高4位中总是保持有位中总是保持有两位仍然可作数据输入两位仍然可作数据输入/输出用，因此控制字中的输出用，因此控制字中的D0位可为任意值，由位可为任意值，由D1，D3，D4位的不同取值构成位的不同取值构成8种不同的状

46、态组合方式。当然应该允许将端口种不同的状态组合方式。当然应该允许将端口A或或端口端口B定义为方式定义为方式0，与另一端口的方式，与另一端口的方式1配合工作，配合工作，这种组合状态下所需控制信号减少，情况更简单些，这种组合状态下所需控制信号减少，情况更简单些，不再详细论述。不再详细论述。(3)工作方式工作方式2：被称作带选通的双向传送方式。被称作带选通的双向传送方式。8255A中只允许端口中只允许端口A处于工作方式处于工作方式2，可用来在两台，可用来在两台处理机之间实现双向并行通信。其有关的控制信号处理机之间实现双向并行通信。其有关的控制信号由端口由端口C提供，并可向提供，并可向CPU发出中断请

47、求信号。发出中断请求信号。当端口当端口A工作于方式工作于方式2时，允许端口时，允许端口B工作方式工作方式0或方或方式式1完成输入完成输入/输出功能，其方式控制字格式如图输出功能，其方式控制字格式如图8.17所示。所示。图图8.17端口端口A工作于方式工作于方式2的端口状态如图的端口状态如图8.18所示。由图可所示。由图可看出，端口看出，端口A工作于方式工作于方式2所需要的所需要的5个控制信号分个控制信号分别由端口别由端口C的的PC7PC3来提供。如果端口来提供。如果端口B工作于工作于方式方式0，那么，那么PC2PC0可用作数据输入可用作数据输入/输出；如输出；如果端口果端口B工作于方式工作于方

48、式1，那么，那么PC2PC0用来作端口用来作端口B的控制信号的控制信号(图图8.18中未示出中未示出)。端口端口A工作于方式工作于方式2所需控制信号如下：所需控制信号如下：OBFA输出缓冲存储器满信号。向外部输出，输出缓冲存储器满信号。向外部输出，低电平有效。低电平有效。OBFA有效，表示要求输出的数据已有效，表示要求输出的数据已锁存到端口锁存到端口A的输出锁存器中，正等待向外部输出。的输出锁存器中，正等待向外部输出。CPU用用OUT指令输出数据时，由指令输出数据时，由WR信号后沿将信号后沿将OBFA置成有效。系统规定端口置成有效。系统规定端口C的第的第7位位(PC7)用作用作由端口由端口A输

49、出的输出的OBFA信号。信号。ACKA应答信号。由外部输入，低电平有效。应答信号。由外部输入，低电平有效。ACKA有效，表示外部已收到端口有效，表示外部已收到端口A输出的数据，输出的数据，由由ACKA后沿将后沿将OBF置成无效置成无效(高电平高电平)，表示端口，表示端口A输出缓冲存储器已空，输出缓冲存储器已空，CPU可继续向端口可继续向端口A输出输出后续数据。它实际上是后续数据。它实际上是OBFA的回答信号。系统规的回答信号。系统规定端口定端口C的第的第6位位(PC6)用来接收输入的用来接收输入的ACKA信号。信号。STBA数据选通信号。由外部输入，低电平有数据选通信号。由外部输入，低电平有效

50、。效。STBA有效，将外部输入的数据锁存到数据输有效，将外部输入的数据锁存到数据输入锁存器中，系统规定端口入锁存器中，系统规定端口C的第的第4位位(PC4)用来接用来接收输入的收输入的STBA信号。信号。图图8.18 IBFA输入缓冲存储器满信号。向外部输出，输入缓冲存储器满信号。向外部输出，高电平有效。高电平有效。IBFA有效时，表示外部已将数据输有效时，表示外部已将数据输入到端口入到端口A的数据输入锁存器中，等待向的数据输入锁存器中，等待向CPU输入，输入，它实际上是对它实际上是对STBA的回答信号。系统规定端口的回答信号。系统规定端口C的第的第5位位(PC5)用作输出的用作输出的IBFA