《常用接口芯》PPT课件

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1、 微微机机通通过过输输入入输输出出接接口口与与外外部部设设备备相相连连接接，这这些些接接口口一一般般可可分分为为并并行行接接口口和和串串行行接接口口两两种种，在在实实际际应应用用中中，并并行行通通信信常常采采用用Intel公公司司的的8255A作作为为接接口口芯芯片片，而而串串行行外外设设与与微微机机系系统统相相连连，常常采采用用串串行行接接口芯片口芯片8251A。第第8章章 常用接口芯片常用接口芯片 在微机系统中，除了在微机系统中，除了I/O 接口外，往往还需要一接口外，往往还需要一些专业功能的接口芯片，以增强系统的综合处理能力。些专业功能的接口芯片，以增强系统的综合处理能力。例如，用于定时

2、和对脉冲信号进行计数的可编程定时例如，用于定时和对脉冲信号进行计数的可编程定时器器/计数器芯片计数器芯片8253；在不需要处理器干预的情况下，；在不需要处理器干预的情况下，用于存储器和接口之间直接进行数据传输管理的用于存储器和接口之间直接进行数据传输管理的DMA控制器芯片控制器芯片8237A。第第8章章 常用接口芯片常用接口芯片 微微型型计计算算机机经经常常要要对对外外部部事事件件进进行行定定时时控控制制或或对对外外部部事事件件发发生生的的次次数数进进行行记记数数，即即定定时时或或计计数数控控制制。一一般般采采用用两两种种方方法法，软软件件法法和和可可编编程程定定时时/计计数数器器法法。后后者

3、者构构成成一一个个方方便便灵灵活活的的定定时时/计计数数电电路路。这这种种电电路路不不仅仅定定时时值值和和定定时时范范围围可可由由程程序序设设置置，而而且且具具有有多多种种工作方式工作方式，可以输出，可以输出多种控制信号多种控制信号，具备较强的功能。，具备较强的功能。 8.1 可编程定时计数器可编程定时计数器8253/8254 在设定了定时值及计数范围后，定时在设定了定时值及计数范围后，定时/计数器计数器就可以脱离就可以脱离CPU独立进行定时或计数独立进行定时或计数，完全不占用，完全不占用CPU的资源。的资源。 8254是是8253的升级产品，它的引脚的升级产品，它的引脚和和8253完全相同，

4、凡是使用完全相同，凡是使用8253的系统，均可由的系统，均可由8254来取代。来取代。8254的工作频率比的工作频率比8253高，它还高，它还可通过读回命令来读取状态寄存器的当前内容以及可通过读回命令来读取状态寄存器的当前内容以及计数器的值。计数器的值。8.1 可编程定时计数器可编程定时计数器8253/8254 8253具有具有3个个功能相同的功能相同的16位减法计数器位减法计数器T0、T1和和T2，可进行，可进行二进制或十进制二进制或十进制的计数的计数/定时操作。定时操作。通过编程可以选择多种工作方式和计数初值，可以通过编程可以选择多种工作方式和计数初值，可以方便地与方便地与PC总线连接。总

5、线连接。 8253的内部结构如图所示，主要由的内部结构如图所示，主要由数据总线缓数据总线缓冲器、读冲器、读/写逻辑、控制寄存器写逻辑、控制寄存器及三个功能相同的及三个功能相同的计计数器数器组成。组成。8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚的内部结构及其外部引脚 8253内部结构图内部结构图8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚的内部结构及其外部引脚 （1）数据总线缓冲器）数据总线缓冲器 该缓冲器为该缓冲器为三态三态、双向双向的的8位位缓冲器，用于将缓冲器，用于将8253与系统数据总线相连接。与系统数据总线相连接。CPU执行执行I/O 指令时指令时通过缓冲器发送或接收数据，写入通过缓冲器

6、发送或接收数据，写入8253控制字、装控制字、装入计数初值或读出当前计数值。入计数初值或读出当前计数值。 （2）读）读/写逻辑写逻辑 读读/写逻辑电路的功能是接收来自写逻辑电路的功能是接收来自CPU的控制信的控制信号，包括号，包括读、写信号读、写信号和和地址信号地址信号，然后产生控制整，然后产生控制整个芯片工作的控制信号。个芯片工作的控制信号。8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚的内部结构及其外部引脚 （3）控制寄存器）控制寄存器 每个计数器都有每个计数器都有1个个控制寄存器控制寄存器，只能写入只能写入，不，不能读出，用于接收能读出，用于接收CPU送来的送来的方式控制字方式控制字。控制字

7、。控制字决定了计数器的工作方式、计数形式和计数初值写决定了计数器的工作方式、计数形式和计数初值写入方式等。入方式等。 （4）计数器）计数器0计数器计数器2 三个计数器内部结构完全相同，每个计数器中都三个计数器内部结构完全相同，每个计数器中都有一个有一个16位减法位减法计数器，可对二进制数或十进制数计数器，可对二进制数或十进制数的的BCD码进行计数。每个计数器都有时钟输入码进行计数。每个计数器都有时钟输入CLK、门控输入门控输入GATE和输出和输出OUT引脚。引脚。 8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚的内部结构及其外部引脚 8253引脚图引脚图8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚的

8、内部结构及其外部引脚 (读操作) (写操作)PC机I/O地址000读计数器0写计数器040H001读计数器1写计数器141H010读计数器2写计数器242H011无操作写控制字43H1无操作无操作8253端口选择表端口选择表8.1.1 8253的内部结构及其外部引脚的内部结构及其外部引脚 8253的工作方式可以通过编程序设定，将给的工作方式可以通过编程序设定，将给定的工作方式控制字写入控制寄存器，就可以定的工作方式控制字写入控制寄存器，就可以选定选定8253的计数通道的计数通道，并，并规定计数通道的工作方式规定计数通道的工作方式，读，读写格式和计数数制。写格式和计数数制。8253的控制字如图所

9、示。的控制字如图所示。8.1.2 8253的控制字的控制字 82538253的控制字格式的控制字格式 8.1.2 8253的控制字的控制字 SC1SC0 ：计数通道选择位计数通道选择位。8253的的3个计数个计数器是完全独立的，所以需要有器是完全独立的，所以需要有3个控制寄存器存放各个控制寄存器存放各自的控制字，但是这自的控制字，但是这3个控制字寄存器的地址是惟一个控制字寄存器的地址是惟一的，即的，即A0A1=11所对应的地址。所以将控制字的最所对应的地址。所以将控制字的最高高2位位SC1和和SC0用于选择使用哪个计数器，指明该用于选择使用哪个计数器，指明该控制字将指挥哪个计数器工作。控制字将

10、指挥哪个计数器工作。8.1.2 8253的控制字的控制字 RL1RL0：读读/写操作位写操作位。它规定了数据读写格。它规定了数据读写格式。式。 RL1RL0 00时，是计数值锁存操作。在计数时，是计数值锁存操作。在计数过程中读计数值时，需要先送出锁存命令，再读取过程中读计数值时，需要先送出锁存命令，再读取计数值。计数值。 M2M1M0：工作方式位工作方式位。它用来指定所选择计。它用来指定所选择计数器的工作方式，数器的工作方式，8253共有共有6种工作方式，即方式种工作方式，即方式0方式方式5,每种工作方式都对应各自的工作流程、计数每种工作方式都对应各自的工作流程、计数器的输出和门控信号。器的输

11、出和门控信号。 BCD：计数类型位计数类型位。用以确定计数是采用二进。用以确定计数是采用二进制计数还是十进制计数。制计数还是十进制计数。8.1.2 8253的控制字的控制字 根据计数器启动根据计数器启动计数的方式计数的方式的不同和计数结束的不同和计数结束后后输出波形输出波形的不同，的不同，8253有有6种工作方式可供选择。种工作方式可供选择。 1. 方式方式0（计数结束产生中断）（计数结束产生中断） 8253工作于方式工作于方式0时，时，CLK端作为计数输入信端作为计数输入信号，号，OUT端为输出信号，当减端为输出信号，当减1计数器减到零时，计数器减到零时，OUT输出高电平。输出高电平。8.1

12、.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 8253工作方式工作方式0时序时序8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 当当GATE为为1时时，写写入入控控制制字字后后OUT信信号号立立即即变变为为低低电电平平。将将计计数数初初值值N写写入入计计数数初初值值寄寄存存器器后后，从从下下一一个个CLK脉脉冲冲的的下下降降沿沿开开始始进进行行减减1计计数数，计计数数期期间间OUT端端一一直直维维持持低低电电平平，直直到到计计数数器器减减到到零零，OUT端端变变为为高高电电平平，并并保保持持到到重重新新写写入入计计数数初初值值或或复复位位。OUT端端输输出出的的高高电电平平可可

13、以以作作为为中中断断请请求求信信号号使用。使用。8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 2方式方式1（可编程单稳脉冲方式）（可编程单稳脉冲方式） 方式方式1可以输出一个宽度可编程控制的负脉冲，可以输出一个宽度可编程控制的负脉冲，并由并由GATE门控信号的上升沿启动计数器。门控信号的上升沿启动计数器。 写入控制字后，写入控制字后，OUT端即输出高电平。将计数初端即输出高电平。将计数初值值N写入计数初值寄存器后，计数器并不开始计数，写入计数初值寄存器后，计数器并不开始计数，而是要等到门控信号而是要等到门控信号GATE的上升沿到来后的下的上升沿到来后的下个个CLK脉冲的下降沿到来时

14、才开始计数。此时输出脉冲的下降沿到来时才开始计数。此时输出OUT变为低电平，直至计数器计数减到变为低电平，直至计数器计数减到0，计数过程结束，计数过程结束，输出端输出端OUT变为高电平。在这个过程中，变为高电平。在这个过程中，OUT端的输端的输出为单稳态负脉冲，其宽度为出为单稳态负脉冲，其宽度为N个个CLK脉冲周期。脉冲周期。 8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 8253工作方式工作方式1时序时序8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 3方式方式2（频率发生器）（频率发生器） 方式方式2能在能在OUT端输出连续的周期性负脉冲信号，端输出连续的周期性负脉冲

15、信号，又称为频率发生器方式。其又称为频率发生器方式。其OUT端输出负脉冲的宽度端输出负脉冲的宽度等于等于1个个CLK计数时钟周期，输出脉冲的周期等于计数时钟周期，输出脉冲的周期等于N（计数初值）个（计数初值）个CLK计数时钟周期。在计数过程中，计数时钟周期。在计数过程中，CPU重新写入初值时，现行的计数过程不受影响，直重新写入初值时，现行的计数过程不受影响，直到下一次计数时，计数器才按新的计数值进行计数操到下一次计数时，计数器才按新的计数值进行计数操作。作。 8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 8253工作方式工作方式2时序时序8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方

16、式与操作时序 4方式方式3（方波发生器）（方波发生器） 方式方式3的操作也是一种连续计数的工作方式，只的操作也是一种连续计数的工作方式，只是是OUT端输出的是方波，当计数值端输出的是方波，当计数值N为偶数，则输出为偶数，则输出对称的方波、前对称的方波、前N/2个计数期间个计数期间OUT输出高电平，后输出高电平，后N/2个计数期间输出低电平；当个计数期间输出低电平；当N为奇数，则前为奇数，则前(N+1)/2计数期间输出高电平；后计数期间输出高电平；后(N1)/2计数期间计数期间输出低电平。计数器当前值减到输出低电平。计数器当前值减到0时计数器从新装入时计数器从新装入计数初值，开始新一轮计数。计数

17、初值，开始新一轮计数。8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 8253工作方式工作方式3时序时序8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 5方式方式4（软件触发方式）（软件触发方式） 方式方式4与方式与方式0非常类似，写入计数初值后，在下非常类似，写入计数初值后，在下一个时钟脉冲的下降沿开始计数。然后计数开始，当一个时钟脉冲的下降沿开始计数。然后计数开始，当计数减到计数减到0时，由时，由OUT输出一个时钟周期宽度的负脉输出一个时钟周期宽度的负脉冲，计数器停止工作。冲，计数器停止工作。 当门控当门控GATE信号为高电平时，写入信号为高电平时，写入8253控制字控

18、制字后，后，OUT输出立即变高电平，写入计数初值后即开始输出立即变高电平，写入计数初值后即开始计数（软件触发），当计数器减到计数（软件触发），当计数器减到0时输出时输出1个时钟周个时钟周期的负脉冲。计数器停止计数。期的负脉冲。计数器停止计数。 8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 8253工作方式工作方式4时序时序8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 6方式方式5（硬件选通方式）（硬件选通方式） 方式方式4与方式与方式0非常类似，写入计数初值后，在下非常类似，写入计数初值后，在下一个时钟脉冲的下降沿开始计数。然后计数开始，当一个时钟脉冲的下降沿开始计数。

19、然后计数开始，当计数减到计数减到0时，由时，由OUT输出一个时钟周期宽度的负脉输出一个时钟周期宽度的负脉冲，计数器停止工作。冲，计数器停止工作。 当门控当门控GATE信号为高电平时，写入信号为高电平时，写入8253控制字控制字后，后，OUT输出立即变高电平，写入计数初值后即开始输出立即变高电平，写入计数初值后即开始计数（软件触发），当计数器减到计数（软件触发），当计数器减到0时输出时输出1个时钟周个时钟周期的负脉冲。计数器停止计数。期的负脉冲。计数器停止计数。 8.1.3 8253工作方式与操作时序工作方式与操作时序 8253工作方式工作方式5时序时序8.1.3 8253工作方式与操作时序工作

20、方式与操作时序 1初始化的编程初始化的编程 对对8253初始化编程包括写入初始化编程包括写入控制字控制字和写入和写入计数计数初值初值两个步骤：两个步骤： （1）先将方式控制字写入计数器的控制寄存器，）先将方式控制字写入计数器的控制寄存器，以确定该计数通道的工作方式。以确定该计数通道的工作方式。 （2）写入定时或计数的初值。如果计数值为）写入定时或计数的初值。如果计数值为16位，则要用两条输出指令完成初值的设置，即先写位，则要用两条输出指令完成初值的设置，即先写低字节，再写高字节，并注意写入正确的计数通道低字节，再写高字节，并注意写入正确的计数通道地址。地址。8.1.4 初始化编程与读输出锁存器

21、初始化编程与读输出锁存器 在在不不需需要要门门控控信信号号GATE 触触发发的的方方式式中中，写写入入计计数初值计数就开始了。数初值计数就开始了。 例例如如，对对计计数数器器0 初初始始化化，使使其其工工作作于于方方式式1，按按二二进进制制计计数数，计计数数值值为为5080H。计计数数值值低低8位位为为80H，高高8位位为为50H，假假设设端端口口地地址址为为2A0H2A3H，则则初始化程序为：初始化程序为： 8.1.4 初始化编程与读输出锁存器初始化编程与读输出锁存器MOV DX，2A3H ；控制端口地址为；控制端口地址为2A3HMOV AL，32H ；控制字为；控制字为00110010B

22、OUT DX，AL ；送控制字到控制字寄存器；送控制字到控制字寄存器MOV DX，2A0H ；计数器；计数器0端口地址为端口地址为2A0HMOV AL，80HOUT DX，AL ；先写低；先写低8位计数值到计数器位计数值到计数器0MOV AL，50HOUT DX，AL ；再写高；再写高8位计数值到计数器位计数值到计数器08.1.4 初始化编程与读输出锁存器初始化编程与读输出锁存器 2读输出锁存器读输出锁存器 CPU可用指令读取可用指令读取8253任任通道的计数值，通道的计数值，读到的是执行指令瞬间的值。因为读到的是执行指令瞬间的值。因为8253是是16位的，位的，要分两次读至要分两次读至CPU

23、，因此若不锁存的话，在前两次，因此若不锁存的话，在前两次执行输入指令的过程中，计数值可能已经变化了。执行输入指令的过程中，计数值可能已经变化了。锁存当前计数值有两种方法：锁存当前计数值有两种方法： （1）利用）利用GATE信号使计数过程暂停。信号使计数过程暂停。 （2）利用控制字将待读计数值锁存至锁存器。）利用控制字将待读计数值锁存至锁存器。 8.1.4 初始化编程与读输出锁存器初始化编程与读输出锁存器 这这种种方方法法通通过过写写入入控控制制字字=00，使使其其不不受受执执行行计计数数单单元元的的变变化化而而变变化化，保保证证CPU读读出出一一个个稳稳定定的的数数值值。读读输输出出锁锁存存器

24、器的的值值，也也有有读读8位位和和读读16位位的的问问题题，若若是是读读16位位的的数数据据，分分两两次次读读出出，先先读读低低字字节节，再再读读高高字字节节，即即执执行行两两次次输输入入指指令令。CPU 读读取取此锁存值后，锁存器自动解除。此锁存值后，锁存器自动解除。 8.1.4 初始化编程与读输出锁存器初始化编程与读输出锁存器例如：要读取上面例子中计数器例如：要读取上面例子中计数器0的的16位计数值，采用锁位计数值，采用锁存器锁存方式的程序为：存器锁存方式的程序为： MOV AL，00H ；锁存计数通道锁存计数通道0的控制字的控制字00H MOV DX，2A3H ；控制字送控制端口；控制字

25、送控制端口 OUT DX，AL MOV DX，2A0H IN AL，DX ；读取计数器；读取计数器0的低的低8位数据位数据XCHG AL，AH ；暂存；暂存AH IN AL，DX ；读取计数器；读取计数器0的高的高8位数据位数据XCHG AL，AH ；AX中为计数器中为计数器0的的16位计数值位计数值8.1.4 初始化编程与读输出锁存器初始化编程与读输出锁存器 18253在在PC机上的应用机上的应用 IBM PCXT机使用一片机使用一片Intel 8253，3条计条计数通道分别用于数通道分别用于日时钟计时日时钟计时、DRAM刷新定时刷新定时和和扬扬声器发声声器发声。IBM PCAT使用与使用与

26、8253兼容的兼容的Intel 8254，在，在AT机的连接使用也与机的连接使用也与XT机一样。三条计机一样。三条计数器通道的时钟输入数器通道的时钟输入CLK均连接到频率为均连接到频率为1.193l8MHz的时钟信号，周期为的时钟信号，周期为0.838s。8.1.5 8253应用举例应用举例 （1）计数器）计数器0的应用的应用 门控信号门控信号GATE0接接+5V为常启状态。为常启状态。OUT0输输出接出接8259A的的IRQ0，用做，用做XT的日时钟的中断请求的日时钟的中断请求信号。设定计数器信号。设定计数器0为方式为方式3，计数值写入，计数值写入0，产生，产生最大的计数初值为最大的计数初值

27、为65536，因此输出信号频率为，因此输出信号频率为18.206Hz，即每秒产生，即每秒产生182次中断请求，或者说次中断请求，或者说每隔每隔55ms申请一次日时钟中断。申请一次日时钟中断。 8.1.5 8253应用举例应用举例初始化程序如下：初始化程序如下：MOV AL， 36H ；设定计数器；设定计数器0为工作方式为工作方式3， 采用二进制计数，以先低后采用二进制计数，以先低后 高字节顺序写人计数值高字节顺序写人计数值OUT 43H， AL ；写入方式控制字；写入方式控制字MOV AL， 0 ；计数初值为；计数初值为0OUT 40H， AL ；写入低字节计数值；写入低字节计数值OUT 40

28、H， AL ；写入高字节计数值；写入高字节计数值8.1.5 8253应用举例应用举例 （2）计数器）计数器1的应用的应用 门控门控GATE1接接+5V为常启状态。输出为常启状态。输出OUT1从从低变高使触发器置低变高使触发器置1，Q端输出一高电平信号，作为端输出一高电平信号，作为内存刷新的请求信号，一次刷新结束，响应信号将内存刷新的请求信号，一次刷新结束，响应信号将触发器复位。触发器复位。 DRAM每个单元要求在每个单元要求在2ms内必须刷新内必须刷新次。次。实际芯片每次刷新操作完成实际芯片每次刷新操作完成512个单元，所以经过个单元，所以经过128次刷新就能将全部芯片的次刷新就能将全部芯片的

29、64KB刷新一遍。由此刷新一遍。由此可算出每隔可算出每隔2ms12815.6us进行进行次刷新操作。次刷新操作。 8.1.5 8253应用举例应用举例 （3）计数器）计数器2的应用的应用 微微机机系系统统中中，计计数数通通道道2的的输输出出加加到到扬扬声声器器上上并并控控制制其其发发声声，作作为为机机器器的的报报警警或或伴伴音音信信号号。门门控控GATE2接接并并行行口口位位，用用它它控控制制通通道道2的的计计数数过过程程。在在XT机机中中是是并并行行接接口口电电路路8255的的端端口口位位，受受IO端端口口地地址址61H的的位位控控制制。输输出出OUT2经经过过一一个个与与门门，这这个个与与

30、门门受受位位控控制制。受受IO端端口口地地址址61H的的位位控控制制，XT机机中中是是8255的的位位。所所以以扬扬声声器器可可由由或或分分别别控控制制发声。发声。8.1.5 8253应用举例应用举例 8255A是是Intel80x86系系列列微微处处理理机机的的配配套套并并行行接接口口芯芯片片，它它可可以以为为CPU与与外外设设之之间间提提供供并并行行输输入入/输输出出的的通通道道。8255A有有三三个个8位位的的并并行行I/O口口，可可通通过过编编程程设设置置多多种种工工作作方方式式，通通常常不不需需要要附附加加外外部部电电路路，在在中中小小系系统统中中有有着着广广泛泛应应用用。具具备备较

31、较强强的的功功能。能。 8.2 可编程并行可编程并行I/O芯片芯片825SA 8255A是一个有是一个有40条引脚的双列直插式芯片条引脚的双列直插式芯片,主要有主要有3个数据输入个数据输入/输出端口，即输出端口，即A口、口、B口和口和C口口，还包括，还包括A组控制器和组控制器和B组控制器、数据缓冲器和组控制器、数据缓冲器和读写控制逻辑。读写控制逻辑。8.2.1 8255A芯片内部结构及其功能芯片内部结构及其功能8.2.1 8255A芯片内部结构及其功能芯片内部结构及其功能 1. 输入输入/输出端口输出端口A、B、C 8255A内部包含内部包含3个个8位的输入位的输入/输出端口输出端口，通，通过

32、外部的过外部的24根引脚与外设交换数据，根引脚与外设交换数据，24根引脚分根引脚分别是别是PA7PA0，PB7PB0和和PC7PC0。端口端口C可分成两个可分成两个4位端口位端口，分别与端口，分别与端口A和端口和端口B配合工配合工作，通常是将端口作，通常是将端口A和端口和端口B定义为输入输出的定义为输入输出的数数据端口据端口，而端口，而端口C可作为可作为状态或控制信息的传送端状态或控制信息的传送端口口。8.2.1 8255A芯片内部结构及其功能芯片内部结构及其功能 2. A组和组和B组控制器组控制器 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组控制器实现

33、控制功能，端口组控制器实现控制功能，端口B与端口与端口C的的低低4位（位（PC3PC0）构成）构成B组，由组，由B组控制器实现组控制器实现控制功能。它们各有一个控制单元，可接收来自读控制功能。它们各有一个控制单元，可接收来自读写控制部件的命令和写控制部件的命令和CPU通道数据总线通道数据总线（D7D0）送来的控制字，并根据它们来定义各）送来的控制字，并根据它们来定义各个端口的操作方式。个端口的操作方式。8.2.1 8255A芯片内部结构及其功能芯片内部结构及其功能 3.数据总线缓冲器数据总线缓冲器 三态双向三态双向8位数据缓冲器，是位数据缓冲器，是8255A与系统总与系统总线的接口。它直接与线

34、的接口。它直接与CPU的数据总线相连，实现的数据总线相连，实现CPU与与8255A接口之间的信息传递，与此关联的引接口之间的信息传递，与此关联的引脚是数据线脚是数据线D7D0。CPU执行输出指令时，可将执行输出指令时，可将控制字或数据通过数据总线缓冲器传送给控制字或数据通过数据总线缓冲器传送给8255A；CPU执行输入指令时，执行输入指令时，8255A可将状态信息或数据可将状态信息或数据通过总线缓冲器传送给通过总线缓冲器传送给CPU。 8.2.1 8255A芯片内部结构及其功能芯片内部结构及其功能 4.读写逻辑控制读写逻辑控制 读读/写控制逻辑是写控制逻辑是8255A内部完成读内部完成读/写控

35、制功写控制功能的部件，它接收来自能的部件，它接收来自CPU的控制信号，并根据这的控制信号，并根据这些信号向片内各功能部件发出操作命令。些信号向片内各功能部件发出操作命令。 8.2.1 8255A芯片内部结构及其功能芯片内部结构及其功能A1A0所选端口功 能0001A读端口A0101B读端口B1001C读端口C1101非法0010A写端口A0110B写端口B1010C写端口C1110控制寄存器写控制字8.2.1 8255A芯片内部结构及其功能芯片内部结构及其功能 8255A提供如下三种工作方式：提供如下三种工作方式： 方式方式0：基本输人基本输人/输出方式输出方式。 方式方式1：选通输人选通输人

36、/输出方式输出方式。 方式方式2：双向传送方式双向传送方式。 端口端口A可工作于上述三种工作方式，端口可工作于上述三种工作方式，端口 B只只可工作于两种方式（方式可工作于两种方式（方式0和方式和方式1），端口），端口C只可只可工作于方式工作于方式0。 8.2.2 8255A控制字及其工作方式控制字及其工作方式 1. 8255A的控制字的控制字 （1）工作方式控制字）工作方式控制字 方式控制字用来决定方式控制字用来决定8255A的工作方式。工作的工作方式。工作方式控制字可将三个端口分别定义为两组，即方式控制字可将三个端口分别定义为两组，即A口和口和C口的高口的高4位为一组（位为一组（A组），组）

37、，B口和口和C口的低口的低4位为位为一组（一组（B组）。当端口组）。当端口A工作于方式工作于方式1、方式、方式2或端口或端口B工作于方式工作于方式1时，会使用端口时，会使用端口C的某些位作控制信的某些位作控制信号用，这时就需要使用一个专门的置位复位控制号用，这时就需要使用一个专门的置位复位控制字来对控制端口字来对控制端口C的各位分别进行置位和复位操作。的各位分别进行置位和复位操作。8.2.2 8255A控制字及其工作方式控制字及其工作方式8255控控制制字字格格式式8.2.2 8255A控制字及其工作方式控制字及其工作方式 （2）置位复）置位复位控制字位控制字 置位复位控制置位复位控制字可对端

38、口字可对端口C的任意的任意一位进行置位或复位一位进行置位或复位的操作复位操作。的操作复位操作。8.2.2 8255A控制字及其工作方式控制字及其工作方式 2. 8255A的工作方式的工作方式 （1）工作方式）工作方式0（基本输入（基本输入/输出方式）输出方式） 工作方式工作方式0只能完成简单的并行输入输出操只能完成简单的并行输入输出操作，作，CPU可从指定端口输入信息，也可向指定端口可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息，适用于无条件输入输出信息，适用于无条件输入/输出方式或查询输输出方式或查询输入入/输出方式。输出方式。A口、口、B 口、口、C 口均可工作在此方式口均可工作在此方式下，

39、其中端口下，其中端口C被分成两个被分成两个4位端口，可分别被定义位端口，可分别被定义为输入或输出端口。为输入或输出端口。CPU与三个端口之间交换数据与三个端口之间交换数据可直接由可直接由CPU执行执行IN和和OUT指令来完成，而不提指令来完成，而不提供任何供任何“握手握手”信息。信息。8.2.2 8255A控制字及其工作方式控制字及其工作方式 （2）工作方式）工作方式1（选通输入（选通输入/输出方式）输出方式） 工作方式工作方式1是一种选通输入是一种选通输入/输出方式，在这种输出方式，在这种工作方式下，工作方式下，A口和口和B 口数据输入口数据输入/输出操作要利用输出操作要利用C口所提供的选通

40、信号和应答信号。口所提供的选通信号和应答信号。方式方式1下，下，A、B口均为输入的信号定义口均为输入的信号定义8.2.2 8255A控制字及其工作方式控制字及其工作方式方式方式1下，下，A、B口均为输出的信号定义口均为输出的信号定义8.2.2 8255A控制字及其工作方式控制字及其工作方式 （3）工作方式）工作方式2（双向输入（双向输入/输出方式）输出方式） 8255A只允许只允许A口工作在方式口工作在方式2下，用来在两下，用来在两台处理机之间实现双向并行通信。端口台处理机之间实现双向并行通信。端口A工作于方工作于方式式2所需要的所需要的5个控制信号分别由端口个控制信号分别由端口C的的来提供。

41、来提供。 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工作于方工作于方式式0或方式或方式1完成输入输出功能。这时完成输入输出功能。这时C口剩下的口剩下的3位（位（PC2PC0）既可以作输入）既可以作输入/输出线使用，也输出线使用，也可以作可以作B口方式口方式1下的控制线。下的控制线。8.2.2 8255A控制字及其工作方式控制字及其工作方式方式方式2下的信号定义下的信号定义8.2.2 8255A控制字及其工作方式控制字及其工作方式 并并行行接接口口都都有有多多种种的的用用途途，可可以以连连接接外外部部设设备备，进进行行数数据据传传送送；也也可可以以与与其其他他计计算算机机连连

42、接接，进进行行数数据通信。据通信。 Intel 8255A作作为为通通用用的的并并行行接接口口电电路路芯芯片片，具具有有广广泛泛的的应应用用，可可以以应应用用于于打打印印机机接接口口电电路路，可可以以用来连接用来连接简易键盘简易键盘，可以用于驱动，可以用于驱动LED数码管数码管等等。等等。8.2.3 8255A的应用的应用【例例】 如图所示，设如图所示，设8255A端口地址为端口地址为2F802F83H，编程设置编程设置8255A的的A组、组、B组组均工作于方式均工作于方式0，A口输出，口输出，B口输出，口输出，C口高口高4位输入，低位输入，低4位输出。然后，读入开关位输出。然后，读入开关S的

43、的状态，若状态，若S打开，则使发光二打开，则使发光二极管熄灭；若极管熄灭；若S闭合，则使发闭合，则使发光二极管点亮。光二极管点亮。8.2.3 8255A的应用的应用 MOV AL，88H ；8255B口方式口方式0输出，输出， C口高位输入口高位输入 MOV DX，2F83H OUT DX，AL MOV DX，2F82H IN AL，DX ；读取；读取C口状态到口状态到AL MOV DX，2F81H AND AL，20H JZ L1 ；条件成立时；条件成立时PC50，S闭合闭合 MOV AL，0 OUT DX，AL JMP END1L1： MOV AL，40H OUT DX，ALEND1：HL

44、T 8.2.3 8255A的应用的应用 可可编编程程串串行行接接口口芯芯片片8251A是是一一种种通通用用串串行行接接口口，适适用用于于连连接接串串行行数数据据传传输输的的外外部部设设备备。它它能能将将CPU输输出出的的并并行行数数据据转转化化为为串串行行数数据据，然然后后一一位位接接一一位位地地传传送送给给外外部部设设备备，也也能能将将外外部部设设备备送送来来的的串串行数据转化为并行数据，送入行数据转化为并行数据，送入CPU进行处理。进行处理。 8.3 可编程串行接口芯片可编程串行接口芯片8251A 1基本功能基本功能 8251A是通用的同步异步接收发送器是通用的同步异步接收发送器USART

45、（Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter）芯）芯片，具有独立的发送器和接收器，它能以片，具有独立的发送器和接收器，它能以单工单工、半半双工双工和和全双工全双工的方式进行通信，并且提供了与的方式进行通信，并且提供了与MODEM连接的控制信号。连接的控制信号。 8.3.1 8251A的基本功能与内部结构的基本功能与内部结构 在在同步方式同步方式下，可以编程设定内同步方式或外下，可以编程设定内同步方式或外同步方式，并自动插入同步字符，传送字符的数据同步方式，并自动插入同步字符，传送字符的数据位可以定义为位可以定义为58位

46、，波特率位，波特率064Kbps可选择。可选择。 在在异步方式异步方式下，可以自动产生起始位和停止位，下，可以自动产生起始位和停止位，并可以编程选择产生并可以编程选择产生1、1.5或或2位停止位，传送字符位停止位，传送字符的数据位可以定义为的数据位可以定义为58位，波特率位，波特率019.2Kbps可选择。同步方式和异步方式都具有奇偶校验、帧可选择。同步方式和异步方式都具有奇偶校验、帧错误和溢出出错检测电路。错误和溢出出错检测电路。 8.3.1 8251A的基本功能与内部结构的基本功能与内部结构 2内部结构内部结构 8.3.1 8251A的基本功能与内部结构的基本功能与内部结构 （1）发送器及

47、发送控制电路）发送器及发送控制电路 发送器将要发送的数据（字符）送到发送数据发送器将要发送的数据（字符）送到发送数据缓冲器中，再由发送缓冲器并行传送到发送数据移缓冲器中，再由发送缓冲器并行传送到发送数据移位寄存器中。位寄存器中。 （2）接收器及接收控制电路）接收器及接收控制电路 接收器将接收器将RXD线上的数据送至移位寄存器，经移线上的数据送至移位寄存器，经移位、奇偶校验和去掉停止位后，就得到了转换后的位、奇偶校验和去掉停止位后，就得到了转换后的并行数据，再传送给接收数据缓冲器，同时输出并行数据，再传送给接收数据缓冲器，同时输出RXRDY有效信号，通知有效信号，通知CPU取走字符。取走字符。

48、8.3.1 8251A的基本功能与内部结构的基本功能与内部结构 （3）数据总线缓冲器）数据总线缓冲器 由状态缓冲器、发送数据由状态缓冲器、发送数据/命令缓冲器和接收数命令缓冲器和接收数据缓冲器组成，是三态双向据缓冲器组成，是三态双向8位缓冲器，用作位缓冲器，用作8251A和微机系统数据总线之间的接口。和微机系统数据总线之间的接口。 （4）读写控制逻辑）读写控制逻辑 （5）调制解调控制电路）调制解调控制电路 读/写功能说明001CPU从8251A中读取数据010CPU向8251A中写入数据101CPU从8251A中读取状态110CPU向8251A中写入控制命令8.3.1 8251A的基本功能与内

49、部结构的基本功能与内部结构8.3.2 8251A的引脚的引脚 RESET：复位信号，高电平有效。当该信号为：复位信号，高电平有效。当该信号为高电平时，高电平时，8251A实现复位功能，内部所有寄存器实现复位功能，内部所有寄存器都被置位初始状态。都被置位初始状态。 RxRDY：接收器准备好信号，高电平有效。接：接收器准备好信号，高电平有效。接收缓冲器收到一个数据字符，则收缓冲器收到一个数据字符，则RxRDY信号有效，信号有效，通知通知CPU接收数据，若接收数据，若8251A 采用中断方式与采用中断方式与CPU交换数据，则交换数据，则RxRDY信号可用作向信号可用作向CPU发出的中断发出的中断请求

50、信号。请求信号。CPU取走接收缓冲器的数据后，取走接收缓冲器的数据后，RxRDY变为低电平。变为低电平。8.3.2 8251A的引脚的引脚 SYNDET/BRKDET：同步检测：同步检测/断缺检测信号，断缺检测信号，引脚具有双功能，高电平有效。引脚具有双功能，高电平有效。 TxRDY：发送器准备好信号。若该信号有效，：发送器准备好信号。若该信号有效，则则CPU向向8251A写入待发送的数据，写入待发送的数据，8251A将从将从CPU送来的并行数据锁存在数据发送缓冲器中。送来的并行数据锁存在数据发送缓冲器中。 TxE：发送器空信号，高电平有效。若该信号：发送器空信号，高电平有效。若该信号有有 效

51、，表示发送移位寄存器没有要发送的字符，效，表示发送移位寄存器没有要发送的字符，CPU把要发送的下一个数据写入把要发送的下一个数据写入8251A后，后，TXE自自动复位。动复位。 8.3.2 8251A的引脚的引脚8.3.3 8251A的控制字的控制字 8251A是一个可编程的通用串行通信接口芯是一个可编程的通用串行通信接口芯片，具体使用时，用户必须对它进行初始化编程。片，具体使用时，用户必须对它进行初始化编程。它有两类控制字：它有两类控制字：方式选择控制字方式选择控制字和和操作命令控制操作命令控制字字。前者用于设定。前者用于设定8251A的工作方式，后者使的工作方式，后者使8251A处于规定的

52、状态，准备接收或发送数据。处于规定的状态，准备接收或发送数据。 1.方式选择控制字方式选择控制字 方式选择控制字可以分为四组，每组两位。方式选择控制字可以分为四组，每组两位。 8.3.3 8251A的控制字的控制字D1D0：确定工作方式是同步方式还是异步方式。当：确定工作方式是同步方式还是异步方式。当D1D0 =00时，则为同步方式；时，则为同步方式；D1D0的后三种组合的后三种组合用以选择输入时钟频率与波特率之间的系数。用以选择输入时钟频率与波特率之间的系数。D3D2：用以规定同步传送时每个字符的位数。：用以规定同步传送时每个字符的位数。D5D4：用以规定要不要校验以及校验的方式。：用以规定

53、要不要校验以及校验的方式。D7D6：在同步和异步方式时具有不同的意义。异步：在同步和异步方式时具有不同的意义。异步时用以规定停止位的位数；同步时用以确定是内同时用以规定停止位的位数；同步时用以确定是内同步还是外同步和同步字符的个数。步还是外同步和同步字符的个数。8.3.3 8251A的控制字的控制字 2.操作命令控制字操作命令控制字 操作命令控制字用来使操作命令控制字用来使8251A处于规定的某种处于规定的某种工作状态，以便接收或发送数据。工作状态，以便接收或发送数据。8.3.3 8251A的控制字的控制字 3.状态字状态字 8251A的内部工作状态存放在状态寄存器中，的内部工作状态存放在状态

54、寄存器中，CPU可以通过可以通过IN指令来读取指令来读取8251A的状态字。的状态字。8.3.3 8251A的控制字的控制字D0：发送准备好：发送准备好TxRDY。一旦发送数据缓冲器空，则。一旦发送数据缓冲器空，则状态标志状态标志TxRDY置置l。 状态位状态位D1（RxRDY）、）、D2（TxE）、）、D6（SYNDETB）以及以及D7（DSR）的定义与其相应的引脚定义相的定义与其相应的引脚定义相同。同。D3：奇偶出错标志：奇偶出错标志PE。D4：溢出出错标志：溢出出错标志OE。D5：帧出错标志：帧出错标志FE，FE1表示当前产生了帧出错。表示当前产生了帧出错。 8.3.3 8251A的控制

55、字的控制字8.3.4 8251A的初始化编程的初始化编程 8251A是一个可编程的通用串行通信接口芯片，是一个可编程的通用串行通信接口芯片，具体使用时，用户必须对它进行初始化编程。它有具体使用时，用户必须对它进行初始化编程。它有两类控制字：两类控制字： 方式选择控制字方式选择控制字用于设定用于设定8251A的的工作方式工作方式 操作命令控制字操作命令控制字使使8251A处于处于规定的状态规定的状态，准，准备接收或发送数据。备接收或发送数据。 初始化要在初始化要在8251A处于复位状态开始，以先写处于复位状态开始，以先写入方式控制字，再写入命令控制字实现。入方式控制字，再写入命令控制字实现。 8

56、251A的方式选择控制字和操作命令字均无特的方式选择控制字和操作命令字均无特征位标志，且都是送到同一个控制口地址，所以在征位标志，且都是送到同一个控制口地址，所以在向向8251A写入方式选择控制字和操作命令控制字时，写入方式选择控制字和操作命令控制字时，必须按一定的顺序，这种顺序是：必须按一定的顺序，这种顺序是：复位，方式选择复位，方式选择控制字，操作命令控制字控制字，操作命令控制字1，操作命令控制字，操作命令控制字2，。 8.3.4 8251A的初始化编程的初始化编程8.3.4 8251A的初始化编程的初始化编程【例例】若若8251A采用同步传送方式、两个同步字符采用同步传送方式、两个同步字

57、符（18H）、内同步、偶校验；）、内同步、偶校验；7 位数据位，启动发送位数据位，启动发送、接收，试编写其初始化程序。设控制口地址为、接收，试编写其初始化程序。设控制口地址为204H，数据口地址为，数据口地址为200H。 MOV DX，0204H ；对控制口送工作方式控制字；对控制口送工作方式控制字 MOV AL，38H OUT DX，AL MOV AL，18H ；输入；输入8251A两个同步字符两个同步字符 OUT DX，AL OUT DX，AL MOV AL，97H ；对；对8251A送命令控制字送命令控制字 OUT DX，AL8.3.5 8251A的应用举例的应用举例 直直 接接 存存

58、储储 器器 存存 取取 DMA (Direct Memory Access)是是一一种种让让数数据据在在外外设设和和内内存存之之间间(或或者者内内存存到到内内存存之之间间)直直接接传传送送的的方方式式。在在DMA传传送送期期间间，CPU自自己己挂挂起起，把把总总线线控控制制权权让让出出来来，在在DMA控控制制器器的的管管理理下下，提提供供给给外外设设和和内内存存使使用用。DMA传传送送的的关关键键是是DMA控控制制器器，它它可可以以像像CPU那那样样取取得得总总线线控控制权。制权。8.4 DMA控制器控制器8237A DMA控控制制器器在在微微机机系系统统中中有有两两种种工工作作状状态态：主主

59、动状态和被动状态。动状态和被动状态。 在在主主动动状状态态时时，DMA控控制制器器取取代代CPU而而获获得得总总线线的的控控制制权权，向向存存储储器器和和外外设设下下达达控控制制命命令令；在在被被动动状状态态时时，DMA接接受受CPU对对它它的的控控制制和和指指挥挥，例例如如CPU对对DMA 控控制制器器的的初初始始化化编编程程和和内内部部状状态态的的读读取。在复位后，取。在复位后，DMA控制器自动设置为被动状态。控制器自动设置为被动状态。 8.4 DMA控制器控制器8237A 8237A是是Intel公公司司推推出出的的高高性性能能可可编编程程DMA控制器，它允许控制器，它允许DMA传输速度

60、高达传输速度高达1.6MB/s。 8237A与与Intel公公司司的的各各种种微微处处理理器器配配合合使使用用，可可以以实实现现外外设设直直接接访访问问系系统统的的存存储储器器，能能提提供供多多种种可可编编程程控控制制特特性性，增增大大了了数数据据的的吞吞吐吐量量，从从而而大大大大改善了微型计算机的性能。改善了微型计算机的性能。 8.4 DMA控制器控制器8237A 8.4.1 8237A的功能与内部结构的功能与内部结构 1. 8237A芯片的主要功能芯片的主要功能 DMA控制器控制器8237A一方面可以控制系统总线，一方面可以控制系统总线，另一方面又可以和其他接口一样，接受另一方面又可以和其

61、他接口一样，接受CPU对它的对它的读读/写操作，它具有以下功能：写操作，它具有以下功能： (1) 能够能够响应外设的响应外设的DMA请求请求，使，使CPU暂停工作，暂停工作，接管总线控制权。接管总线控制权。 (2) 能够按节拍提供外设和存储器工作的各种能够按节拍提供外设和存储器工作的各种控控制信号制信号。 (3) 有有四个独立四个独立DMA通道通道，对每一个通道的请，对每一个通道的请求都可以分别允许和禁止。每个通道传送数据的最大求都可以分别允许和禁止。每个通道传送数据的最大长度可以达到长度可以达到64KB。 (4) 有两种优先级管理方式：有两种优先级管理方式：固定优先级固定优先级和和循环循环优

62、先级优先级。 (5) 具有四种基本的传送方式：具有四种基本的传送方式：单字节传送方式、单字节传送方式、数据块传送方式、请求传送方式和级联方式数据块传送方式、请求传送方式和级联方式。 (6) 8237A可以级联使用可以级联使用以扩展通道数。以扩展通道数。8.4.1 8237A的功能与内部结构的功能与内部结构 2. 8237A的内部结构的内部结构 8237A的内部结构由两部分构成：一部分的内部结构由两部分构成：一部分是是4个个DMA通道以及与外设的连接通道以及与外设的连接；另一部分是；另一部分是读读/写控制写控制逻辑、控制寄存器组、锁存缓冲器和页面地址寄存器逻辑、控制寄存器组、锁存缓冲器和页面地址

63、寄存器。 图中只给出了通道图中只给出了通道0的内部编程结构，通道的内部编程结构，通道1通通道道3与通道与通道0相同。每个通道都包含一个相同。每个通道都包含一个基本地址寄存基本地址寄存器、当前地址寄存器、基本字节计数器和当前字节计器、当前地址寄存器、基本字节计数器和当前字节计数器。数器。 一个一个6位的位的方式寄存器方式寄存器(模式寄存器模式寄存器)，一个，一个1位位的的DMA请求触发器请求触发器及一个及一个1位的位的屏蔽触发器屏蔽触发器。同时，。同时，每个通道都有两个与外设相连的引脚。每个通道都有两个与外设相连的引脚。4个通道共用个通道共用一个一个控制寄存器控制寄存器和一个和一个状态寄存器状态

64、寄存器。 读读/写控制逻辑主要用于控制数据的传送方向，写控制逻辑主要用于控制数据的传送方向，控制寄存器组主要用于控制控制寄存器组主要用于控制8237A的工作方式。使用的工作方式。使用8237A工作时，需要外接一个工作时，需要外接一个8位的地址锁存缓冲器，位的地址锁存缓冲器，它通过可控的三态门连接系统地址总线它通过可控的三态门连接系统地址总线A8A15。 8.4.2 8237A的引脚的引脚 8237A芯片采用芯片采用40引引脚双列直插封装。脚双列直插封装。 8.4.3 8237A的工作模式的工作模式 1.DMA的传送方式的传送方式 （1）单字节传送方式）单字节传送方式 单字节传送方式是每次单字节

65、传送方式是每次DMA传送传送只传输一个字只传输一个字节节的数据，然后又把总线控制权还给的数据，然后又把总线控制权还给CPU。下一次。下一次传送必须传送必须重新向重新向CPU 提出请求提出请求才能进行，即使是连才能进行，即使是连续地请求续地请求DMA操作，在两个字节传送中间至少也有操作，在两个字节传送中间至少也有一个总线周期是让一个总线周期是让CPU使用的。使用的。 （2）数据块传送方式）数据块传送方式 数据块传送方式是将一块数据的各字节连续传数据块传送方式是将一块数据的各字节连续传送，中间并不停顿，成块传送过程中，即使把送，中间并不停顿，成块传送过程中，即使把DMA请求（外设来的）信号撤去，也

66、能保证连续传送。请求（外设来的）信号撤去，也能保证连续传送。 （3）请求传送方式）请求传送方式 请求传送方式也是一种成块传送方式，即要到请求传送方式也是一种成块传送方式，即要到一块数据全部传送完毕后才释放总线。一块数据全部传送完毕后才释放总线。 （4）级连方式）级连方式 用于通过多个用于通过多个8237A级连来扩展通道。级连来扩展通道。 8.4.3 8237A的工作模式的工作模式 2.DMA的传送类型的传送类型（1）DMA写传送写传送：将外部输入的数据写入存储器。：将外部输入的数据写入存储器。 （2）DMA读传送读传送：将数据由存储器传送到外设。：将数据由存储器传送到外设。 （3）DMA校验校

67、验：用于校验读或写传送功能，是一种：用于校验读或写传送功能，是一种空操作。空操作。 （4）存储器到存储器传送存储器到存储器传送：通道：通道0的地址寄存器设置的地址寄存器设置为存储器源数据区地址，通道为存储器源数据区地址，通道1的地址寄存器存放存的地址寄存器存放存储器目标地址，字节计数器为传送字节数，可通过软储器目标地址，字节计数器为传送字节数，可通过软件启动传送。件启动传送。 8.4.3 8237A的工作模式的工作模式 8.4.4 8237A在微机系统中的应用在微机系统中的应用 对对8237A控制器的控制器的4个通道安排如下：个通道安排如下： （1）CH0：用在系统板上，作为动态存储器的：用在系统板上，作为动态存储器的刷新控制。刷新控制。 （2）CH1：用于扩展选件上，为用户预留的：用于扩展选件上，为用户预留的DMA 通道。通道。 （3）CH2：用于扩展选件上，作为软盘驱动器：用于扩展选件上，作为软盘驱动器数据传送用的数据传送用的DMA控制。控制。 （4）CH3：用于扩展选件上，作为硬盘驱动器：用于扩展选件上，作为硬盘驱动器数据传送用的数据传送用的DMA控制。控制。