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1、第七章 并行接口,第一节 接口的功能及分类 第二节 可编程并行通信接口8255A 第三节 键盘接口 第四节 LED显示器接口,第一节 接口的功能及分类,实际上，任何主机与外设之间的信息交换都必须通过I/O接口来完成。也就是说，在主机和外设之间必须存在相应的I/O接口，这是因为主机与外设之间存在以下主要差异： 1) 主机和外设的工作速度一般相差几个数量级； 2) 主机和外设处理的信息格式有较大的差异： 主机只能处理并行的二进制数据；而不同的外设可能处理的数据种类非常繁多，可能是串行数据，也可能是并行数据，可能是二进制数据，也可能是十进制数据或ASCII码数据，可能是数字量，也可能是如声音、温度之
2、类的模拟量；,一. 接口的功能,设置I/O接口的主要目的就是解决主机和外设之间的这些差异：I/O接口一方面应该负责接收、转换、解释并执行CPU发来的命令，另一方面应能将外设的状态或请求传送给CPU，从而完成CPU与外设之间的数据传输。具体地说，I/O接口应具有以下主要功能或其中的一部分功能：,(1) 主机与外设的通信联络控制功能,因为主机与外设的工作速度有较大的差别，所以I/O接口的基本任务之一就是必须能够解决两者之间的时序配合问题。如：CPU应该能通过I/O接口向外设发出启动命令；外设在准备就绪时应能通过I/O接口送回“准备好”信息或请求中断的信号；等等。,(2) 设备选择功能,微机系统中一
3、般有多个外设，主机在不同时刻可能要与不同的外设进行信息交换，I/O接口必须能对CPU送来的外设地址进行译码以产生设备选择信号。,(3) 数据缓冲功能,解决高速主机与低速外设矛盾的另一个常用方法是在I/O接口中设置一个或几个数据缓冲寄存器或锁存器，用于数据的暂存，以避免因速度不一致而丢失数据；另一方面，采用数据缓冲或锁存也有利于增大驱动能力。有时I/O接口还需要能向CPU提供内部寄存器空或满的联络信号。,(4) 信号格式转换功能,外设直接输出的信号和所需的驱动信号多与微机总线信号不兼容，因此I/O接口必须具有实现信号格式转换的功能，如：电平转换功能、A/D转换功能、D/A转换功能、串/并转换功能
4、、并/串转换功能、数据宽度变换功能等等。,(5) 错误检测功能,在很多情况下，系统还需要I/O接口能够检测和纠正信息传输过程中引入的错误。常见的有传输线路上噪声干扰导致的传输错误和接收和发送速率不匹配导致的覆盖错误。,(6) 可编程功能,可编程功能意味着I/O接口具有较强的通用性、灵活性和可扩充性，即在不改变硬件设计的条件下，I/O接口可以接收并解释CPU的控制命令，从而改变接口的功能与工作方式。,(7) 复位功能,接收复位信号，从而使接口本身以及所连的外设进行重新启动。,并行接口按功能分有通用接口和专用接口。最基本的特点是在多根数据线上以数据字（节）为单位与I/O设备或被控对象传送信息。因此
5、并行接口的“并行”含义不是指接口与系统总线一侧的并行数据线而言，而是指接口与I/O设备或被控对象一侧的并行数据线。 除少数场合（无条件传送）外，除了要求设置并行数据线的同时，至少还要设置两根联络线，以便进行互锁异步握手方式（即查询方式）的通信。 8位或16位是一起传送的。 不要求固定的格式，这与串行传送的数据格式不同。 另外从并行接口的电路结构来看，并行接口有硬件连接接口和可编程接口之分。,二、接口的分类,第二节 可编程并行通信接口8255A,一、 8255A的内部结构,1. 连接外设的I/O端口,8255A包括个位输入输出端口PA、PB、PC。每个端口都有一个数据输入缓冲器和一个数据输出锁存
6、缓冲器。 PA口：该端口输入/输出的数据都会被锁存。 PB口：该端口输入时数据不被锁存，而输出时数据会被锁存。 PC口：当该端口作为独立端口使用时，输入数据不锁存而输出数据被锁存。,端口A：PA0PA7 A组，支持工作方式0、1、2 常作数据端口，功能最强大 端口B：PB0PB7 B组，支持工作方式0、1 常作数据端口 端口C：PC0PC7 可作数据、状态和控制端口 用着数据端口时，仅支持工作方式0 分为两个4位，A组控制高4位PC4PC7，B组控制低4位PC0PC3，每位可独立操作 控制最灵活，最难掌握,PC口的作用,PC口的作用与8255A的工作方式有关，它除了作数据口以外，还有其他用途，
7、因此PC口的使用比较特殊： 作为独立数据口。PC口作为数据口时和PA口、PB口不一样，它是把8位分成高4位和低4位两部分，高4位与PA口一起组成A组，低4位与PB口一起组成B组。因此，PC口作为数据口输入输出时，是4位一个方向，即使只使用其中的1位， 4位的输入或输出方向也总是一致的。 作状态口。8255A在1、2方式下有固定的状态字，是从PC口读入的。此时，PC口就是8255A的状态口。PA和PB不能作为8255本身的状态口。,作专用(固定)联络(握手)信号。8255A的1、2方式是一种应答方式，在传送过程中需要进行应答的联络信号。因此，在1、2方式下，PC口的大部分引脚分配作固定的联络信号
8、线。PA和PB虽然有时可以提供联络信号，但是不是固定的。 作按位控制用。一种情况是PC口的8个引脚都定义成输出，可以单独从1个引脚输出高/低电平，此时，PC口是作按位输出控制用，而不是作数据输出用；另一种情况是按位置/复位用来修改其作为状态口的各状态位。,2. A组与B组控制,8255A的PA、PB、PC这3个端口不但可以独立使用，还可以分成两个组使用。这两个组分别叫做A组和B组，它们分别使用PA、PB的8位I/O线作为数据输入/输出线，并借用PC口的某些线作为控制联络(握手)信号线和向CPU的中断请求信号线。 A组控制电路控制PA口和PC口的高4位(PC7PC4)。 B组控制电路控制PB口和
9、PC口的低4位(PC3PC0)。,3. 数据总线缓冲器,这是一个双向三态8位缓冲器，是8255A与CPU系统数据总线的连接口。数据的输出与输入，以及 CPU发给8255A的命令字和从8255A读出状态信息都是通过该缓冲器完成的。,4. 读/写控制逻辑电路,读/写控制逻辑电路的控制信号由读信号RD、写信号WR、片选信号CS、端口地址选择信号A1A0以及复位信号RESET等组成。 读/写控制逻辑电路控制8255A与系统总线的连接与悬空，控制8255A的数据传输过程。通过读/写控制逻辑电路CPU把控制命令或输出数据送到相应的端口；从相应的端口读回外设的状态信息或输入数据。 8255A的读写等基本操作
10、与端口地址如表7.1所示。 另外，对控制端口不能读。读控制端口无意义，将得到不定结果。 P237表。,读写控制逻辑,二、 8255A的引脚功能,（1）外部引脚 它的引脚分为两部分： a.与系统总线的连接信号 D0D7：双向数据线，用于CPU向8255A发送命令、数 据和8255A向CPU回送状态、数据。 /CS：选片信号，低电平有效。 A1，A0：芯片内部端口地址信号，与系统地址总线低 位相连，用来寻 8255A内部寄存器。两位地址， 可形成片内4个端口地址。 /RD：读信号，低电平有效。,40 8255A 20 21,PA4 PA5 PA6 PA7 WR RESET D0 D11 D2 D3
11、 D4 D5 D6 D7 VCC PC7 PC6 PB5 PB4 PB3,PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PC2,图8-3 8255A的引脚,/WR：写信号，低电平有效。CPU通过执行OUT指令使/WR有效，将命令代码或数据写入8255A。 RESET：复位信号，高电平有效。它清除控制寄存器并将8255A的A、B、C三个端口均设置为输入方式；输出寄存器和状态寄存器被复位。 b.与外部设备的连接信号 PA0PA7：端口A的输入/输出线 PB0PB7：端口B的输入/输出线 PC0PC7：
12、端口C的输入/输出线,三、 8255A的控制字,控制字 8255A的编程命令控制字就是从CPU写到控制寄存器中的命令，由8位组成。 8255A的编程命令包括工作方式命令字和按位操作命令两条，使用同一个端口地址。 控制字的最高位为1时，控制字是工作方式命令字；控制字最高位为0时，控制字是PC口按位置/复位命令字。,(1)方式命令字,8255A有三种不同的工作方式：方式0、方式1、方式2。方式字指定A组、B组的各种方式以及在不同的方式下PA、PB的数据输入/输出方向。方式命令字的格式： * 数据输入/输出方向：0输出，1输入。,D0位控制PC口低4位的传送方向： D0=0时是输出，D0=1时是输入
13、。 D1位控制PB口的传送方向： D1=0时是输出，D1=1时是输入。 D2位指定B组工作方式：D2=0时为方式0，D2=1时为方式1。因此，B组只有方式0、方式1这两种工作方式。,D3位控制PC口高4位的传送方向：D3=0时是输出，D3=1时是输入。 D4位控制PA口的传送方向： D4=0时是输出，D4=1时是输入。 D6D5指定A组工作方式：D6D5=00指定方式0，D6D5=01指定方式1，D6D5=1X(10或11)指定方式2。因此，A组有方式0、方式1、方式2这三种工作方式。 D7位为特征位，本命令字中D7=1。,例如,要把PA口指定为0方式输出，输入PC口上半部定为输入；PB口指定
14、为1方式输入，PC口下半部定为输出，则工作方式字是：10001 110B即8EH。 将此命令字写到8255A的控制寄存器中称为初始化，程序段为： MOV DX，8255A+3 ；8255A表示该芯片PA口地址。 MOV AL，8EH OUT DX，AL ；送到控制寄存器,类似地，要把PA口指定为方式2；PB口指定为1方式输出，PC口下半部定为输出。工作方式字为11000100B即0C4H，则程序段为： MOV DX，8255A+3 MOV AL，0C4H OUT DX，AL,又例：某系统要求8255A工作在方式0，PA口输出、PB口输入、PC输出，则初始化程序段为： MOV AL，1 00 0
15、 0 0 1 0B MOV DX，8255A+3 OUT DX，AL 某系统要求A组工作在方式0输入，B组工作在方式1输出，PC口余下的用于输入，则初始化程序段为： MOV AL，1 00 1 1 1 0 1B MOV DX，8255A+3 OUT DX，AL,某系统要求A组工作在方式2，B组工作在方式0输出，PC口余下的用于输入，则初始化程序段为： MOV AL，11000001B MOV DX，8255A+3 OUT DX，AL 某系统要求A组工作在方式2，B组工作在方式1输入，则初始化程序段为： MOV AL，11000110B MOV DX，8255A+3 OUT DX，AL,(2)P
16、C口按位置位/复位命令字,该命令字用于某个PC引脚输出高/低电平控制或软件设定8255A的相应状态。 PC口按位置/复位命令字格式： D0置/复位选择：0对应位清0，1对应位置1。,D3D2D1选择被置/复位的位号： D3D2D1=000选择PC口第0位； D3D2D1=001选择PC口第1位； D3D2D1=010选择PC口第2位； D3D2D1=011选择PC口第3位； D3D2D1=100选择PC口第4位； D3D2D1=101选择PC口第5位； D3D2D1=110选择PC口第6位； D3D2D1=111选择PC口第7位。 D6D5D4没有使用，一般让D6D5D4=000。 D7位为特征位，该命令字处D7=0。,例如，若要把PC口的PC5引脚置成低电平时，则命令字应该为00001010B即0AH。 将该命令写入825
