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备课笔记10D接口芯片

《微机原理及应用》备课笔记（D）

第七章可编程接口芯片及应用.

7-1接口的分类和功能

7-1-1接口的分类

一、按I/O的信号分

1.数字信号

1）并行数据I/O接口

2）串行数据I/O接口

3）频率和脉冲信号I/O

4）状态信号输入和控制信号输出

2.模拟信号

1）A/D输入

2）D/A输出

二、按接口的适用范围和选择灵活性分

1.专用接口——高性能，高成本，专用性

2.通用接口——通用性，价格低，性能有限

1）布线逻辑多功能——通过硬件电路跳线选择不同的功能（例如：

万用表）

2）可编程多功能——通过软件编程设置选择不同的功能（例如手机选择不同的铃声等）

7-1-2接口的功能

1.输入缓冲和输出锁存数据

2.信号变换。

包括码制转换、电平变换、D/A和A/D变换等。

3.地址译码

4.外设控制及其命令传送（包括状态输入、控制命令输出、中断信号等）

7-2可编程并行接口Intel8255A

7-2-18255的功能（只读）

●三组8位并行I/O接口（PA、PB、PC）。

可以分别编程设定三种工作方式

●方式0——基本输入输出方式，3组8位并行I/O接口，无联络信号

●方式1——选通输入输出方式，2组8位并行I/O接口，每组3条联络信号

●方式2——选通双向传输方式，仅适用端口A，8位数据端口和5条联络信号

●8位数据线

●2位地址线，区分片内4个端口

●RESET：

高电平有效。

复位后所有I/O端口均处于输入状态。

7-2-28255内部结构和引脚功能

8255有40条引脚：

分别是VCC、GND、PA、PB、PC、DB0～7、…

7-2-38255端口操作寻址方式与编程

一、8255端口操作寻址方式

8255寻址方式与相应操作

/RD

/WR

/CS

操作

读端口A

读端口B

读端口C

写端口A

写端口B

写端口C

写工作方式字

无操作（高阻抗）

非法操作

二、8255A方式控制字

体现可编程多工作模式

PA方式

PCH

PB方式

PCL

其中：

PA、PB、PCL、PCH0——输出方式

1——输入方式

D6、D5

PA方式

PB方式

方式0

方式1

1×

方式2

二、8255A端口C置/复位命令字

1/0

D00——复位操作

1——置位操作

B2、B1、B0三位编码用于指示对端口C的哪一位进行操作。

7-2-48255工作方式0——基本输入输出方式

一、特点：

●基本输入输出方式，通常不用联络信号，只能用于无条件I/O或查询方式I/O传送。

●输出方式时，三个端口都有输出锁存功能；输入时，除PA有输入锁存和输入缓冲功能，PB、PC只有输入缓冲功能

●PA、PB、PCL、PCH均可作为独立的I/O端口分别编程为输入或输出方式，可有16种不同的输入输出组态

●如果用于查询式输入输出，通常指定PC某些位作为联络信号，而用PA和PB作为并行数据输入输出端口

二、应用举例

例1：

从PA0～PA7输出8位二进制数据N，延时一段时间后，再将PA4引脚输出改为高电平。

设8255端口地址为60H～63H.。

程序：

MOVAL,10001011B;8BH,PA输出，其余输入,方式0

OUT63H,AL；写方式控制字

MOVAL,N

OUT60H,AL；输出数据

CALLDELAY;延时

INAL,60H；读回刚才输出地数据

ORAL,10H；使D4位为1

OUT60H,AL；使PA4引脚输出高电平

例2：

输入PC1引脚状态，如果是高电平，则输入PB的8位数据，存入DTB单元。

否则等待。

MOVAL,10011011B;9BH,全部输入方式0

OUT63H,AL

LP:

INAL,62H；输入状态端口PC

ANDAL,02H;检测PC1引脚状态

JZLP；如果不是高电平则转等待

INAL,61H；输入PB的8位数据

MOVDTB,AL；存入DTB单元

例3：

已知如下图所示接口电路，试编程使右边8个LED只点亮其中一个，然后，每按动一下选通按钮，LED亮点循环下移一位。

设8255A的端口地址为220H～223H。

解：

按照PA输出方式0工作，PCH按照输入方式工作，其它均为输入方式0。

方式控制字：

10001011=08BH

程序：

MOVAL，08BH；8255工作方式初始化

MOVDX，223H；用DX指向控制端口

OUTDX，AL；写入工作方式控制字

MOVAL，07FH；PA输出状态初始化

MOVDX，220H；用DX指向数据端口

OUTDX，AL；写入PA端口，输出

WAIT0：

MOVDX，222H；用DX指向状态端口

INAL，DX；读PC端口

ANDAL，80H；屏蔽无关位，只保留PC7状态

JNZWAIT0；等待PC7输入低电平

WAIT1：

INAL，DX；读PC端口

ANDAL，80H

JZWAIT1；等待PC7输入高电平

MOVDX，220H

INAL，DX；读PA端口的输出值

RORAL，1；循环移一位

OUTDX，AL；输出PA端口新的输出值

JMPWAIT0；循环

7-2-58255工作方式1——选通输入/输出方式

选通方式——每个选通输入/输出接口除了包括一个8位的数据I/O端口外，还有3条联络线，并且内部有联络逻辑。

一、方式1输入

1.联络线引脚安排

2.联络线功能与逻辑

/STB——选通信号，输入

IBF——输入缓冲器满，输出

INTR——中断请求，输出

INTE——中断允许触发器控制位，通过对口C的/STB所占引脚置/复位命令，控制INTR输出是否允许。

置位允许，复位禁止。

3.方式1输入联络时序图

二、方式1输出

1.联络线引脚安排

2.联络线功能与逻辑

OBF——输出缓冲器满，输出

ACK——应答信号，输入

INTR——中断请求，输出

INTE——中断允许触发器控制位，通过对口C的/ACK所占引脚置/复位命令，控制INTR输出是否允许。

置位允许，复位禁止。

3.方式1输出联络时序图

应用举例

例4：

已知如右图所示接口电路，试编程使右边8个LED只点亮其中一个，然后，每按动一下选通按钮，LED亮点循环下移一位。

设8255A的端口地址为220H～223H。

解：

按照PA输出方式1工作，其它均为输入方式0。

联络信号如图所示。

方式控制字：

10101011=0ABH

程序：

MOVAL，0ABH；8255工作方式初始化

MOVDX，223H；用DX指向控制端口

OUTDX，AL；写入工作方式控制字

MOVAL，07FH；PA输出状态初始化

MOVDX，220H；用DX指向数据端口

OUTDX，AL；写入PA端口，输出

WAIT：

MOVDX，222H；用DX指向状态端口

INAL，DX；读PC端口

ANDAL，80H；屏蔽无关位，只保留PC7（OBF低电平有效表示输出缓冲器满，高电平表示输出缓冲器空）状态

JZWAIT0；等待OBF变高电平）

MOVDX，220H

INAL，DX；读PA端口的输出值

RORAL，1；循环移一位

OUTDX，AL；输出PA端口新的输出值

JMPWAIT0；循环

三、可编程定时/计数器8253

7-3-18253的功能

●三个独立的16位定时/计数器通道

●每个定时/计数器都可编程选择6种工作方式

●每个定时/计数器都由16位计数器、16位初值寄存器和16位输出锁存器构成

●每个定时/计数器有CLK、GATE和OUT三个外部信号引脚

●8位数据线，2条地址线，片内四个端口地址

●24引脚

7-3-28253内部结构和引脚功能

一、内部结构

1、计数执行部件CE——16位

1）当GATE信号输入有效时，对CLK引脚输入的脉冲进行减法计数；

2）当计数到一定时候（如归0，或过半），OUT引脚输出信号改变。

改变规则与工作方式有关；

2、计数初值寄存器CR——16位，需CPU分二次写入，计数开始时16位一次并行装入执行部件。

3、输出锁存器OL——要读取计数器的当前值须通过OL。

由于内部总线是8位的，需要分二次读出。

在二次读期间高低8位间可能发生借位，因此必须现将CE中计数值先锁存入OL，在分二次读出。

4、控制寄存器——用于存储对该计数通道的工作方式控制命令。

5、每个计数通道的数据端口分配一个地址，三个计数通道控制字共用一个控制端口。

共需要四个端口地址，二条地址线。

6、对数据端口写入的数据进入初值寄存器CR，对数据端口读回的数据来自输出锁存器OL。

二、引脚功能（略）

三、8253与8088三总线的连接——见上图

1、数据总线的连接

2、地址线的连接

3、控制线的连接

7-3-38253端口操作寻址方式与编程

一、8253端口操作寻址方式

/RD

/WR

/CS

操作

读计数器0

读计数器1

读计数器2

写入计数器0

写入计数器1

写入计数器2

写工作方式字

非法操作

无操作（高阻抗）

二、8253编程

8253工作方式控制字

7-3-48253工作方式0——计数结束产生中断

一、特点：

1、写入方式0控制字后，OUT输出变低电平；

2.、写入计数初值后，如果GATE=1，则CLK引脚每输入一个一个脉冲（下降沿），计数值减1；

3、GATE=0，则停止计数，屏蔽CLK输入作用

4、计数器减1计数归零时，OUT输出变高电平

5、OUT变高前，重新写入初值，则新的初值立即装入计数执行部件，按新值继续计数。

直到计数器归零，OUT才输出变高。

二、应用举例

例1、用CNT#0对从CLK引脚输入的外部脉冲计数。

设端口地址为40～43H.。

解：

把GATE引脚接高电平，CNT#0工作在方式0，初值设为0，启动计数。

读计数值时，先发锁存命令，在分二次读出计数值的低、高8位。

程序：

MOVAL，00110000H;=30H，通道0，只写高字节，方式0，二进制计数。

OUT43H，AL；初始化

MOVAL，0

OUT40H，AL

OUT40H，AL；启动计数

。

MOVAL，00000000H;=0,通道0，锁存命令，方式0，二进制计数

OUT40H，AL

INAL，40H;读计数值的低8位

MOVBL，AL；暂存

INAL，40H；读计数值的高8位

MOVBH，AL；

NEGBX；实际计数值

7-3-48253工作方式3——方波频率发生器

一、特点

二、工作原理

1、写入控制字后，OUT输出变低电平

2、写入计数初值N后，OUT输出变高电平

3、如果GATE=1，则每输入一个脉冲计数值减1；

4、当计数值减到N/2或（N+1）/2时，OUT输出变低电平

5、当计数值减到0时，OUT输出变高电平，同时计数初值自动重装。

6、如果CR写入新的初值，不会立即装入计数执行部件，而是等当前计数值归零后才将新值装入计数执行部件计数。

7、GATE=0，则停止计数，屏蔽CLK输入作用

总之，OUT输出基本是方波。

三、应用举例

例2：

设已有一个1.923MHz基准时钟信号，试采用8253产生周期为1秒的方波信号。

画出8253外侧（CLK，GATE，OUT引脚）电路接线图和软件程序（假设8253内侧与CPU的接线已接好，8253端口地址为：

60H~63H）。

解：

（解决方案不是唯一的）可以用两个计数通道级联，扩展定时时间，如图所示。

使用8253计数通道0#，工作在方式3（方式2也可以），对基准时钟进行1923分频，OUT0输出1KHz时钟信号，十进制计数。

方式控制字：

00110111B=37H，计数初值=1923。

使用计数通道1#，工作在方式0，十进制计数，对OUT0输出的1KHz时钟信号再进行1000计数，输出1秒定时低电平脉冲，在脉冲的后沿变高电平。

方式控制字：

01100001B=61H，计数初值=1000（只需写入高八位10H）。

程序如下：

CW0EQU37H

N0EQU1923

CW1EQU61H

N1HEQU20H

MOVAL,CW0

OUT63H,AL

MOVAX,N0

OUT60H,AL

MOVAL,AH

OUT60H,AL

MOVAL,CW1

OUT63H,AL

MOVAL,N1H

OUT61H,AL

例3：

设8253在微机系统中的端口地址为60H～63H，现有一个2.0MHz的时钟信号，试利用8253的通道0#设计一电路，产生频率为100Hz的方波信号输出。

画出接口电路示意图，计算定时常数，写出方式控制字，并写出相应的程序。

解：

1）电路图

2.0MHz

100Hz

2）定时常数计算：

=20000，小于65536，大于10000

3）方式控制字：

计数通道2#，16位读写，工作方式3，二进制计数（各0.5分）

10110110B=0B6H

4）程序：

MOVAL，0B6H；

OUT63H

MOVAX，20000

OUT60H，AL；

MOVAL，AH

OUT60H，AL

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