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1、微机原理与接口技术 第 8 章 并串行通信接口 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望8.1并行通信接口并行通信接口8.1.1并行并行I/O接口概述接口概述8.1.2可编程并行可编程并行I/O接口接口82558.1.38255应用例应用例并行并行I/O接口接口并行通信接口的功能：并行通信接口的功能：数据缓冲数据缓冲/锁存锁存查询工作状态查询工作状态选择数据传输方式选择数据传输方式发送控制命令发送控制命令端口寻址和编程端口寻址和编程数据线数据线DnD0计计算
2、算机机计计算算机机或或外外设设接接口口信号地信号地控制控制/联络线联络线并行并行I/O接口的数据传输接口的数据传输并并行行I/O接接口口的的数数据据传传输输方方式式可可以以采采用用无无条条件件传传输输方方式式、查询方式、中断方式和查询方式、中断方式和DMA方式方式。并行并行I/O数据传输采用最多的是数据传输采用最多的是查询方式查询方式或或中断方式中断方式。并并行行I/O数数据据的的传传输输过过程程,一一般般都都需需要要应应答答联联络络,彼彼此此确确认认。一一个个新新的的传传输输过过程程,必必须须在在双双方方对对上上一一个个传传输输过过程程进行应答之后发生。进行应答之后发生。并行接口的数据输入过
3、程并行接口的数据输入过程并行并行I/O接口数据输入过程及应答联络信号：接口数据输入过程及应答联络信号：当当外外设设向向接接口口输输入入数数据据的的同同时时,发发“数数据据输输入入选选通通”（STB）信信号号,STB信信号号可可将将接接口口的的“READY”状状态态置置位位供供CPU查查询询,或或者者作作为为向向CPU发发出出的的输输入入中中断断请请求求信信号号；CPU执执行行输输入入（IN）指指令令的的同同时时,将将“READY”状状态态复复位位；“READY”的的复复位位信信号号可可作作为为向向外外设设发发出出的的“数数据据输输入入应应答答”信号。信号。并行接口的数据输出过程并行接口的数据输
4、出过程并行并行I/O接口数据输出过程及应答联络信号：接口数据输出过程及应答联络信号：CPU执执行行输输出出（OUT）指指令令的的同同时时,将将接接口口的的“BUSY”状状态态置置位位,“BUSY”的的置置位位信信号号可可作作为为向向外外设设发发出出的的“数数据据输输出出选选通通”信信号号,通通知知外外设设接接收收数数据据；当当外外设设从从接接口口接接收收到到数数据据后后,向向接接口口发发出出“数数据据输输出出应应答答”（ACK）信信号号；ACK信信号号可可将将“BUSY”状状态态复复位位供供CPU查查询询,或或者者作为向作为向CPU的发出的数据输出中断请求信号。的发出的数据输出中断请求信号。并
5、行并行I/O接口接口8255Intel8255是一个广泛用于微机系统的是一个广泛用于微机系统的可编程并行可编程并行I/O接口接口。8255不需附加外部电路便可和大多数外设直接连接不需附加外部电路便可和大多数外设直接连接,使用使用十分方便。十分方便。8255采用采用40脚双列直插式封装脚双列直插式封装,有有24条并行条并行I/O引脚引脚,可选可选择实现择实现4/8/12/16/20/24位并行位并行I/O。8255可实现与可实现与CPU之间的之间的直接、查询、中断直接、查询、中断数据传输方式。数据传输方式。8255具有可选择的具有可选择的方式方式0、方式、方式1、方式、方式2三种工作方式。三种工
6、作方式。8255的内部结构的内部结构D7D0数据数据总线总线缓冲器缓冲器读读/写写控制控制逻辑逻辑RDWRA1A0RESETCS端端口口C（低（低4位）位）端端口口A端端口口C（高（高4位）位）端端口口BA组组控控制制B组组控控制制PB7PB0PC7PC4PC3PC0PA7PA08255的引脚特性的引脚特性8255与外设相连的有与外设相连的有三个三个8位数据端口位数据端口：端口端口A（PA7PA0）,端口端口B（PB7PB0）,端口端口C（PC7PC）。）。8255内部有内部有A组组和和B组逻辑控制：组逻辑控制：分分别别控控制制A组组（PA7PA0,PC7PC4）,B组组（PB7PB0,PC3
7、PC0）的的工作方式和读工作方式和读/写操作。写操作。8255有有D7D0（双向、三态）数据线：（双向、三态）数据线：内接一个内接一个8位数据缓冲器位数据缓冲器,外与系统数据总线相连。外与系统数据总线相连。8255有有6个个读读/写控制逻辑写控制逻辑引脚：引脚：RESET,WR,RD,CS,A1,A0,分分别别接接收收CPU和和译译码码电电路路的的控控制制信信号号,地址信号。地址信号。8255读读/写操作的控制逻写操作的控制逻辑辑CSRDWRA1A0传输操作说明传输操作说明00100端口端口A数据总线（输入）数据总线（输入）00101端口端口B数据总线（输入）数据总线（输入）00110端口端口
8、C数据总线（输入）数据总线（输入）00111非法状态非法状态01000数据总线数据总线端口端口A（输出）（输出）01001数据总线数据总线端口端口B（输出）（输出）01010数据总线数据总线端口端口C（输出）（输出）01011数据总线数据总线控制口（写控制字）控制口（写控制字）方式控制字方式控制字A口方式口方式00:方式方式001:方式方式11:方式方式2A口口0:输出输出1:输入输入B口方式口方式0:方式方式01:方式方式1特征位特征位D7D6D5D4D3D2D1D01PC7PC40:输出输出1:输入输入PC3PC00:输出输出1:输入输入B口口0:输出输出1:输入输入端口端口C置位置位/复
9、位控制字复位控制字未未用用位选择位选择000：PC0001：PC1 111：PC7置位置位/复复位位1：置位：置位0：复位：复位特征位特征位D7D6D5D4D3D2D1D008255控制字设置例控制字设置例8255控制字通过写控制端口的方式设置。控制字通过写控制端口的方式设置。8255控制字的性质通过特征位区分。控制字的性质通过特征位区分。例如例如,8255端口地址端口地址80H83H（P142）。MOV AL,91HOUT83H,AL；写控制字；写控制字91HMOV AL,0DHOUT83H,AL；PC6置置1MOV AL,08HOUT83H,AL；PC4清清08255的工作方式的工作方式8
10、255有三种工作方式：有三种工作方式：方式方式0基本输入基本输入/输出方式输出方式,即即直接直接（不需联络）数据传输。（不需联络）数据传输。A,B,C端口均可为方式端口均可为方式0的输入口或输出口使用。的输入口或输出口使用。方式方式1选通输入选通输入/输出方式输出方式,即即需联络需联络的数据传输。方式的数据传输。方式1的输入或的输入或输出输出,均需要均需要端口端口C提供固定的提供固定的3位位联络信号。联络信号。方式方式2双向传输方式双向传输方式。方式。方式2相当于方式相当于方式1的输入和输出组合的输入和输出组合,需要需要端口端口C提供固定的提供固定的5位位联络信号。联络信号。8255的的端口端
11、口A可以选择可以选择方式方式0,方式方式1,方式方式2。8255的的端口端口B可以选择可以选择方式方式0,方式方式1。8255的的端口端口C做数据口做数据口,仅可以为仅可以为方式方式0。（端口端口C某些位可配合某些位可配合方式方式1或或方式方式2做联络信号。）做联络信号。）8255方式方式0的工作特点的工作特点方方式式0可可以以将将数数据据端端口口A、B、C组组合合成成各各种种位位数数的并行的并行I/O接口（多达接口（多达16种组合）。种组合）。各各个个数数据据端端口口均均都都可可用用做做输输入入口口（缓缓冲冲器器）,或或者输出口（锁存器）。者输出口（锁存器）。方式方式0主要使用在主要使用在无
12、条件（直接）传送无条件（直接）传送场合。场合。8255方式方式0编程例编程例端口地址端口地址30H33H。MOVAL,89H；A口、口、B口输出口输出,C口输入口输入OUT33H,AL；写方式控制字；写方式控制字INAL,32H；读；读C口口NOTAL；C口数据取反口数据取反OUT30H,AL；写；写A口口MOVAL,0F0H；取取B口数据口数据OUT31H,AL；写；写B口口端口地址端口地址60H63H。MOVAL,88H；C口高口高4位输入位输入,低低4位输出位输出OUT63H,AL；写方式控制字；写方式控制字INAL,62H；读；读C口（高口（高4位）位）MOVCL,4SHRAL,CL；
13、C口的高口的高4位移到低位移到低4位位OUT62H,AL；写；写C口（低口（低4位）位）8255方式方式1的联络信号的联络信号端口端口A或端口或端口B采用采用方式方式1,必须由必须由端口端口C提供联络信号提供联络信号。方式方式1输入的联络信号输入的联络信号：STB（输入）：数据输入选通信号。（输入）：数据输入选通信号。IBF（输出）：输入缓冲器满信号（可供查询）。（输出）：输入缓冲器满信号（可供查询）。方式方式1输出的联络信号输出的联络信号：OBF（输出）：输出缓冲器满信号（可供查询）。（输出）：输出缓冲器满信号（可供查询）。ACK（输入）：数据输出应答信号。（输入）：数据输出应答信号。方式方
14、式1输入输入/输出的中断信号输出的中断信号：INTR（输出）（输出）：中断请求信号。：中断请求信号。INTE（内部输出）（内部输出）：中断允许信号。：中断允许信号。方式方式1联络信号表联络信号表端口方式端口方式联络线联络线输入信号输入信号输出信号输出信号端口端口A方式方式1PC7I/OOBFAPC6I/OACKAINTEAPC5IBFAI/OPC4STBAINTEAI/OPC3INTRAINTRA端口端口B方式方式1PC2STBBINTEBACKBINTEBPC1IBFBOBFBPC0INTRBINTRB8255方式方式1的工作特点的工作特点端端口口A或或端端口口B可可以以选选择择使使用用方方
15、式式1,并并可可选选择择各各自自为为输输入入或或输输出出。在在选选定的同时定的同时,自动规定了自动规定了端口端口C有关的有关的联络、控制联络、控制和和中断请求信号中断请求信号。若若采采用用方方式式1中中断断方方式式,必必须须将将相相关关的的INTE置置为为1,端端口口A或或端端口口B才才可可以使用各自的以使用各自的INTR信号申请中断。信号申请中断。若若采采用用方方式式1查查询询方方式式,可可以以通通过过查查询询端端口口A或或端端口口B相相关关IBF或或OBF信信号的当前状态号的当前状态,决定是否能进行数据传输。决定是否能进行数据传输。若若端端口口A和和端端口口B均均选选定定为为方方式式1,则
16、则需需端端口口C提提供供6位位做做联联络络信信号号,剩剩下下的的2位位还还可可工工作作在在方方式式0的的输输入入/出出方方式式。若若端端口口A和和端端口口B中中只只有有一一个个工工作作在在方方式式1,而而另另一一个个工工作作在在方方式式0,则则端端口口C中中有有3位位作作为为方方式式1的的联联络信号络信号,端口端口C其余其余5位位均可工作在方式均可工作在方式0的输入的输入/出方式。出方式。8255方式方式2的工作特点的工作特点方式方式2是是双向传输双向传输,相当于方式相当于方式1的输入和输出的组合的输入和输出的组合,只适用于只适用于端端口口A。外设在端口。外设在端口A的的8位数据线上位数据线上
17、分时分时向向CPU发送数据或从发送数据或从CPU接收接收数据。数据。方式方式2需要需要端口端口C提供固定的提供固定的5位位,即端口即端口C的的PC7PC3,做指定的控做指定的控制制/联络信号。联络信号。方式方式2一般采用一般采用中断方式中断方式进行数据进行数据传输。传输。联络线联络线联络信号联络信号PC7OBFAPC6ACKAINTE1PC5IBFAPC4STBAINTE2PC3INTRA8255应用例应用例1【例【例8.2】8255作为采用中断方式的字符打印机接口。作为采用中断方式的字符打印机接口。PC3连接中断控制器连接中断控制器8259的的IR3,中断类型号为中断类型号为0BH。8259
18、端口地址：端口地址：20H,21H。8255端口地址：端口地址：60H63H。OBF打印机打印机ACKPA70PC08255PC6PC3ACKAINTRACPU(8088)D7D08259A的的IR3例例8.2主程序主程序MOVAL,0A0H；A口方式口方式1,输出输出,PC0输出输出OUT63H,ALMOVAL,0DH；PC6为为1,8255的的A口中断允许口中断允许OUT63H,ALMOVAL,1；PC0初始为初始为1,打印选通信号无效打印选通信号无效OUT62H,ALPUSHDSMOVDX,SEGLPTINTMOVDS,DXMOVDX,OFFSETLPTINTMOVAX,250BHINT
19、 21H；设置；设置0BH中断向量表中断向量表POPDSCLIINAL,21HANDAL,0F7H；开放；开放8259的的IR3中断中断OUT21H,ALLEADI,BUFFER；DI取打印区取打印区BUFFER首地址首地址STIINT 0BH；用软件中断指令调用第一个打印；用软件中断指令调用第一个打印；中断程序；中断程序,做为启动中断之用做为启动中断之用；循环等待并处理打印中断；循环等待并处理打印中断,；直到打印中断关闭；直到打印中断关闭LPTINT中断请求中断请求例例8.2中断子程序中断子程序LPTINTPROCFARPUSHAX；保护；保护AX现场现场MOVAL,DI；根据；根据DI指针
20、取一个打印字符指针取一个打印字符INCDI；DI+1OUT60H,AL；从；从A口输出打印字符口输出打印字符MOVAL,0；使；使PC0为为0,产生有效选通信号产生有效选通信号OUT62H,ALINCAL；使；使PC0为为1,撤消选通信号撤消选通信号OUT62H,ALMOVAL,20H；发；发EOI命令命令OUT20H,ALPOPAX；恢复；恢复AX现场现场IRETLPTINTENDP8255应用例应用例2【例【例8.3】IBMPC/XT系统板上系统板上8253的计数器的计数器2的应用。的应用。8253计数器计数器2为方式为方式3，输出约，输出约1KHz的方波到扬声器发声。的方波到扬声器发声。
21、GATE2由由8255的的PB0控控制制，OUT2输输出出经经过过与与门门放放大大发发声声。与与门门的的允允许许/禁止禁止由由8255的的PB1控制。控制。8253CSA1CLK2A0GATE2OUT2与与门门放放大大器器扬扬声声器器(40H43H)8255CS PB0A1A0PB1(60H63H)1.19318MHz例例8.3编程要点编程要点8255的设置程序已完成，的设置程序已完成，B口口为为输出输出。设置设置8253的的计数器计数器2，让其能输出约，让其能输出约1KHz频率的方波频率的方波。GATE2由由8255的的PB0控制，控制，OUT2的输出经过与门，的输出经过与门，与门与门由由8
22、255的的PB1控制。控制。发声时间用发声时间用PB1和和PB0同时为同时为“1”的时间来控制。设长声的时间来控制。设长声时间为时间为3s，短声时间为，短声时间为0.5s。在需要发声时，以在需要发声时，以长长/短声参数短声参数（BL=6或或1）做入口参数，）做入口参数，调用调用发声子程序发声子程序BEEP。8253端口地址：端口地址：40H43H。8255端口地址：端口地址：60H63H。例例8.3发声子程序发声子程序 BEEPPROCMOV AL,0B6H；计数器计数器2为方式为方式3,16位二进制计数位二进制计数OUT43H,ALMOVAX,0533H；计数值；计数值1331（0533H）
23、OUT42H,ALMOVAL,AHOUT42H,ALINAL,61H；读；读8255端口端口B的原值（不发声）的原值（不发声）MOVAH,AL；保存在；保存在AHORAL,03H；使；使PB1和和PB0为为1（其他位不变）（其他位不变）OUT61H,AL；输出；输出PB1和和PB0（扬声器发声）（扬声器发声）SUBCX,CX；CX=0,最大计数值最大计数值65536GT：LOOP GT；“延时延时”发声发声DECBLJNZGT；长长声声6次次“延延时时”,短短声声1次次“延延时时”MOVAL,AHOUT61H,AL；恢复端口；恢复端口B的原值（停止发声）的原值（停止发声）RETBEEP END
24、P8255应用实验应用实验【实验【实验5】开关控制发光二极管显示电路。开关控制发光二极管显示电路。8255的端口的端口A接发光二极管组接发光二极管组,端口端口B接开关组。接开关组。8255的端口地址：的端口地址：60H63H。1.采用方式采用方式0（直接）的控制（直接）的控制：设置设置8255方式字（方式字（82H）读读B口开关值口开关值送到送到A口亮口亮/灭发光二极管灭发光二极管无条件转无条件转MOVAL,82HOUT63H,ALA1：INAL,61HOUT60H,ALJMPA1实验实验5（中断方式）（中断方式）2.采用方式采用方式1（中断）的控制（中断）的控制：用手动用手动触发开关触发开关
25、做做STBB信号信号,引发引发B端口中断。端口中断。INTRB（PC0）接）接8259A的的IRQ7端（中断类型号为端（中断类型号为0FH）。8259端口地址：端口地址：20H21H。PA70PB708255PC1PC2PC0发光灯组发光灯组8259A的的IRQ7开关组开关组触发开关触发开关IBFBINTRBSTBBMOVAX,OFFSETIRQ7MOV003CH,AXMOVAX,0MOV003EH,AX；设置设置IRQ7中断向量表中断向量表CLIINAL,21HANDAL,7FH；设置设置IRQ7中断开放中断开放OUT21H,ALMOVAL,86HOUT63H,AL；设置设置8255方式字方
26、式字MOVAL,05HOUT63H,AL；设置设置B口中断允许（口中断允许（PC2=1）A1：STIJMPA1中断方式程序中断方式程序IRQ7中断子程序：中断子程序：IRQ7:INAL,61HOUT60H,ALMOVAL,20HOUT20H,ALIRET实验实验5（查询方式）（查询方式）3.采用方式采用方式1（查询）的控制（查询）的控制：通过查询通过查询8255的的PC1（IBFB）了解触发开关是否按动。每按动一次触发开）了解触发开关是否按动。每按动一次触发开关关,读开关组数据读开关组数据,亮亮/灭灭LED发光管组。发光管组。MOVAL,86H；设置；设置8255方式字（方式字（86H）OUT
27、63H,ALMOVAL,04H；设置；设置PC2=0,B口中断屏蔽口中断屏蔽OUT63H,ALA1：INAL,62HTESTAL,02H；测试；测试PC1（IBFB）=1？JZA1INAL,61H；读；读B口开关值口开关值,并清除并清除IBFBOUT60H,AL；亮；亮/灭对应的发光二极管灭对应的发光二极管JMPA1；循环；循环习题习题8.2，习题，习题8.38.28255A的的端端口口A，B都都定定义义为为方方式式1输输入入，则则方方式式控控制制字字是是什什么么？此此时，方式控制字中时，方式控制字中D3，D0两位的作用是什么？两位的作用是什么？8255A的的端端口口A，B都都定定义义为为方方
28、式式1输输入入，方方式式控控制制字字是是10110110。由由于于端端口口A，B定定义义为为方方式式1，需需要要PC5PC0（6位位）配配合合做做方方式式1的的联联络络信信号号，此此时时，方方式式控控制制字字中中D3位位表表示示剩剩下下的的PC7和和PC6位位的的输输入入/出出方方向向，D0位位无无意义。意义。8.3假假定定8255A的的端端口口A为为方方式式1输输入入，端端口口B为为方方式式1输输出出，端端口口C的的各各位是什么含义？位是什么含义？PC2 PC0（3位位）分分别别做做端端口口B方方式式1输输出出的的联联络络信信号号ACK，OBF，INTR；PC5PC3（3位位）分分别别做做端
29、端口口A方方式式1输输入入的的联联络络信信号号STB，IBF，INTR；PC7和和PC6（2位）做输入位）做输入/出。出。习题习题8.48.4对满足下列要求的对满足下列要求的8255A（端口地址（端口地址60H63H）初始化设置。）初始化设置。（1）设端口）设端口A，B和和C均为基本输入均为基本输入/输出方式（输入输出方式（输入/输出分别考虑）。输出分别考虑）。MOVAL，80H；方式字；方式字80H：A口，口，B口，口，C口均为方式口均为方式0输出输出；或；或9BH（均为输入），或（均为输入），或82H，90H.OUT 63H，AL；设置方式控制字；设置方式控制字（2）设端口）设端口A为选通
30、输出方式，允许中断，端口为选通输出方式，允许中断，端口B为基本输入方式，为基本输入方式，端口端口C为输出方式。为输出方式。MOVAL，0A2H；A口方式口方式1输出，输出，B口方式口方式0输入，输入，C口输出口输出OUT 63H，AL；设置方式控制字；设置方式控制字MOVAL，0DH；端口；端口C置置/复位字：复位字：PC6=1OUT 63H，AL；设置；设置A口输出中断允许，即口输出中断允许，即INTE=1（3）设设端端口口A为为双双向向方方式式，允允许许中中断断；端端口口B为为选选通通输输出出方方式式，不不允允许许中断。中断。MOVAL，0C4H；A口方式口方式2（双向），（双向），B口方
31、式口方式1输出输出OUT 63H，AL；设置方式控制字；设置方式控制字MOVAL，04H；端口；端口C置置/复位字：复位字：PC2=0OUT 63H，AL；设置；设置B口输出中断屏蔽，即口输出中断屏蔽，即INTE=0MOVAL，09H；端口；端口C置置/复位字：复位字：PC4=1OUT 63H，AL；设置；设置A口输入中断允许，即口输入中断允许，即INTE2=1MOVAL，0DH；端口；端口C置置/复位字：复位字：PC6=1OUT 63H，AL；设置；设置A口输出中断允许，即口输出中断允许，即INTE1=1（4）设设端端口口A为为选选通通输输入入方方式式，端端口口B为为选选通通输输出出方方式式
32、，均均允允许许中中断断，端口端口C剩余两位剩余两位PC7置置1，PC6清清0。MOVAL，0B4H；A口方式口方式1输入，输入，B口方式口方式1输出，输出，C口输出口输出OUT 63H，AL；设置方式控制字；设置方式控制字MOVAL，09H；端口；端口C置置/复位字：复位字：PC4=1OUT 63H，AL；设置；设置A口输入中断允许，即口输入中断允许，即INTE=1MOVAL，05H；端口；端口C置置/复位字：复位字：PC2=1OUT 63H，AL；设置；设置B口输出中断允许，即口输出中断允许，即INTE=1MOVAL，80HOUT 62H，AL；设置；设置PC7=1，PC6=0习题习题8.5
33、8.5编编写写程程序序：读读取取8255A端端口口A输输入入的的数数据据，随随即即向向端端口口B输输出出，并并对对输入数据加以判断，当大于等于输入数据加以判断，当大于等于80H时，时，PC5和和PC2置位，否则复位。置位，否则复位。设定：设定：8255A端口地址端口地址60H63H。MOVAL，90HOUT63H，AL；设置方式控制字；设置方式控制字INAL，60H；“读读”A口口OUT61H，AL；“写写”B口口CMPAL，80HJAEP1；80H，转，转P1MOVAL，00H；PC5和和PC2复位复位JMPP2P1：MOVAL，24H；PC5和和PC2置位置位P2：OUT62H，AL；“写写”C口口HLT