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第二章  8255A可编程并行I/O扩展接口
一、8255A芯片介绍
8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，可通过程序改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可作单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。8255A的引脚及内部结构如图4.27所示。
图4.27
引脚说明
8255共有40个引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能如下：
D7~D0：三个态双向数据线，与单片机数据总线连接，用来传送数据信息。
CS：片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。
RD：读出信号线，低电科有效，控制数据的读出。
WR：写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。
VCC：+5V电源。
PA7~PA0：A的输入/输出线。
PB7~PB0：B口输入/输出线。
PC7~PC0：C口输入/输出线。
RESET：复位信号线。
A1~A0：地址线，用来选择8255内部端口。
GND：地线。
内部结构
8255内部结构如图4.27所示，其中包括三个并行数据输入/输出端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和8位总线缓冲器。各部分功能概括如下：
端口A、B、C
A口：是一个8位数据出锁器/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。
B口：是一个8位数据输入/输出锁存器和一个8位数据输入结冲器。
C口：是一个8位数据输入/输出端口。C作为控制/状态住处缓冲器（输入不锁存）。
通常A口、B口作为数据输入/输出端口。C口作为控制/状态信息端口，它在“方式控制字”的控制下可分为二个4位端口。每个端口有一个4位锁存器，分别与A口和B口配合使用，作为控制信号输出或状态信息输入端口。
工作方式控制电路
工作方式控制电路有两个，一个是A组控制电路，另一个是B组控制电路。这两组控制电路具有一个控制命令寄存器，用来接收中央处理器发来的控制字，以决定两组端口的工作方式，也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或者位置“1”。
A组控制电路用来控制A口和C口的上半部分（PC7~PC4）。B组控制电路用来控制B口和C口的下半部分（PC3~PC0）。
总线数据缓冲器
总线数据缓冲器是一个三态双向8位缓冲器，作为8255与系统总线之间的接口，用来传送数据、指令、控制命令以及外部状态信息。
读/写控制逻辑电路
读/写控制逻辑电路接收CPU发来的控制信号WR、RD、RESET、地址信号A1~A0等，然后根据控制信号的要求，将端口数据读出，送往CPU，或者将CPU送来的数据写入端口。
各端口的工作状态如表4.7所求。
                 表4.7   8255接口工作状态表
A1      A2
RD     WR     CS 工作状态
0     0
0     1
1     0 0       1       0
0       1       0
0       1       0 A口数据   数据总线
B口数据   数据总线
C口数据   数据总线
0     0
0     1
1     0
1     1 1       0       0
1       0       0
1       0       0
1       0       0 总线数据   A口
总线数据    B口
总线数据    C口
总线数据    控制字寄存器
╳    ╳
1     1
╳    ╳ ╳     ╳       1
0      1        0
1      1        0 数据总线    三态
非法状态
数据总线    三态
工作方式选择
8255有三种基本工作方式：
方式0：（MODE 0）：基本输入输出
方式1（Mode 1）：选通输入输出
方式2（Mode 2）：双向传送
三种工作方式如图4.28所示，由工作方式控制字来决定。
图4.28
方式控制字的格式如图4.29所示，由CPU通过输入/输出指令来提供。三个端口中C口被分为两个部分，上半部分随A口称为A组，下半部分随B口称为B组。其中A口可工作于方式0、1和2，而B口只能工作在方式0和1.
图4.29
例如：输入工作方式控制字95H，可将8255编程为A口方式0输入，B口方式1输出，C口的上半部分（PC7~PC4）输出，C口的下半部分（PC3~PC0）输入。
另外，C口还具有位控制功能，它可通过工作方式控制字将其任意一位置“1”或者清“0”，其方式控制字如图4.30所示。这样，就可使8255方便地用于逻辑控制方面。
图4.30
下面对三种工作方式分别介绍：
二、工作方式0
工作方式0是一种基本的输入/输出的工作方式。在这种方式下，三个端口都可以由程序设置为输入或者输出，没有固定的用于应答的联络信号。其基本功能可概括如下：
可具有两个8位端口（A、B）和两个四位端口（C口的上半部分和下半部分）。
b．任何一个端口都可以设定为输入或者输出。各端口的输入、输出可构成16种组合。
C．数据输出时可以锁存，输入时不锁存。
按照方式0工作时，CPU可以通过简单的传送指令对任意一个端口进行读/写。这样各端口就可以作为查询式输入/输出接口。按照查询方式工作时，A口、B口可作为两个数据输入/输出端口，C口的某些位可作为这两个端口的控制/状态信号端。
三、工作方式1
工作方式1是一种选通式输入/输出工作方式。在这种工作方式下，选通信号与输入/输出数据一起传送，由选通信号对数据进行选通。基基本功能可概括如下：
三个端口分为两组，即A组和B组。
每一组包括一个8位数据端口和一个4位的控制/状态端口
每一个8位数据端口均可设置为输入或者输出，输入输出均可锁存。
4位端口作为8位数据端口的控制/状态信号端口。
方式1输入：
当任何一个端口按照工作方式1输入时，控制联络信号如图4.31所示.
图4.31
各控制信号的功能如下：
STB：选通输入，低电平有效，是由外设送来的输入信号，用来将输入数据送入输入锁存器。
IBF：输入缓冲器满信号，高电平有效，表示数据已送入输入锁存器，它由STB信号的下降沿置位，由RD信号的上升沿置复位。
INTR：中断请示信号，高电平有效，由8255输出，向CPU发中断请求。发中断请求的条件是STB、IBF和INTE（中断允许）为高电平。中断请求信号由RD的下降沿复位。
INTE A：A口中断允许信号，由PC4的置位/复位来控制。INTE B由PC2的置位/复位来控制。
方式1输出：
当任何一个端口按照工作方式1输出时，控制联络信号如图4.32所示各控制信号的功能如下：
图4.32
OBF：输出缓冲器满信号，低电平有效，是8255输出给外围设备的联络信号。表示CPU已把输出数据送到指定端口，外设可以将数据取走。它由WR信号的上升沿置“0”（有效），由ACK信号的下降沿置“1”（无效）。
ACK：外设响应信号，低电平有效。表示CPU输出给8255的数据已由外设取走。
INTR：中断请求信号，高电平有效。表示数据已被外设取走，请求CPU继续输出数据。中断请求的条件是ACK、OBF和INTE（中断允许）为高电平，中断请求信号由WR的下降沿复位。
INTE A：由PC6的置位/复位来控制。
INTE B：由PC2的置位/复位来控制。
四、工作方式2
A口除了工作方式0和工作方式1之外，还有工作方式2.按照方式2工作时，A口成为双向数据总线端口，既可以发送数据，又可以接收数据。其主要功能可概括如下：
有一个8位双向数据输入/输出端口（A）和一个5位控制信号端口（C）。
输入、输出均锁存。
5位控制信号端口（C）作为8位双向数据输入/输出端口A的控制/状态信号端口。
工作方式2只适合于A口。
按照工作方式2工作时，A口既可工作于查询方式，又可工作于中断方式。其控制联络信号如图4.33所示，各控制信号的功能如下：





图4.33
INTR：中断请求信号，高电平有效。在输入、输出方式时，可用于向CPU发中断请求。
ACK：外设响应信号，低电平有效。表示CPU输出给8255的数据已由外设取走。
INTR：中断请求信号，高电平有效。表示数据已被外设取走，请求CPU继续输出数据。中断请求的条件是ACK、OBF和INTE（中断允许）为高电平，中断请示信号由WR的下降沿复位。
INTE A：由PC6的置位/复位来控制。
INTE B；由PC2的置位/复位来控制。
工作方式2
A口除了工作方式0和工作方式1之外，还有工作方式2.按照方式2工作时，A口成为双向数据总线端口，既可以发送数据，又可以接收数据。其主要功能可概括如下：
有一个8位双向数据输入/输出端口（A）和一个5位控制信号端口（C）
输入、输出均锁存
5位控制信号端口（C）作为8位双向数据输入、输出端口A的控制/状态信号端口。
工作方式2只适合于A口。
按照工作方式2工作时，A口既可工作于查询方式，又可工作于中断方式。其控制联络信号如图2-29所示，各控制信号的功能如下：
INTR：中断请求信号，低电平有效。是8255输出给外设的联络信号，表示CPU已把数据输出到A口。
   ：外设响应信号，低电平有效，用来启动A口三态输出缓冲输出数据。
INTE1：是一个与输出缓冲器相关的中断允许触发器，由PC6的置位/复位来控制。
STB：选通输入，低电平有效。是由外设送来的输入信号，用来将数据送入输入锁存器。
IBF：输入缓冲器满信号，高电平有效，表示数据已送入输入锁存器。
INTE2：是一个与输入缓冲器相关的中断允许触发器，由PC4的置位/复位来控制。
当A口工作在方式2时，B口可工作于方式0或方式1，既可以作为输入端口，又可以作为输出端口。这时C口主要用于控制/状态信号的输入/输出。C口各位的功能如图4.34所示，其中5位用于A口，低3位用于B口。
图4.34
8031单片机和8255的接口
在8031单片机的I/O口上扩展8255芯片，其接口逻辑相当简单，如图4.35所示。
图4.35
图中，8255的片选信号CS及口地址选择线A0、A1分别由8031的P0.7和P0.0、P0.1经地址锁存后提供。故8255的A、B、C口及控制口地址分别为FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。8255的复位与8031的得位端相连，都接到8031的复位电路上。
五、8255编程举例
在实际的应用系统中，必须根据外围设备的类型选择8255的操作方式，并在初始化程序中把相应控制字写入操作口。下面根据图4.35，举例说明8255的编程方法。
图4.35中，各端口地址如下：
A口地址：FF7CH
B口地址：FF7DH
C口地址：FF7EH
控制口地址：FF7FH
假设要求8255工作方式0，且A口作为输入，B口、C口作为输出，则工作程序如下：
MOV A，#99H      ；方式0，A口输入，B口、C口输出
MOV DPTR，#0FF7FH  ；控制寄存器地址       DPTR
MOVX @DPTR，A      ；方式控制字      控制寄存器
MOV  DPTR，#0FF7EH       ；A口地址      DPTR
MOVX  A,@DPTR   ；从A口读数据
MOV DPTR，#0FF7DH ；B口地址      DPTR
MOV A，DATA1  ；要输出的数据DATA1     A
MOVX @DRTR,A ;将DATA1送B口输出
MOV DPTR，#0FF7EH  ；C口地址     DPTR
MOV A，DATA2 ；DATA2    A
MOVX @DPTR,A ；将DATA2送C口输出
对端口C的置位/复位
8255的C口8位中的任一位，均可用指令来置位或复位。例如，如果想把C口的第6位PC5置1，相应的控制字为：00001011B=0BH（关于8255的C口置/复位的控制字说明参见图4.30），程序如下：
MOV DPTR，#0FF7FH；控制中地址      DPTR
MOV A，#0BH ：控制字     A
MOVX @DPTR，A ;控制字     控制口
               ；PC5=1
如果想把C口的第6位PC5复位，相应的控制字为：00001010B=0AH。程序如下：
MOV DPTR，#0FF7FH ；控制口地址      DPTR
MOV A，#0AH  ；控制字    A
MOVX @DPTR，A  ；控制字送到控制口
                  ；PC5=0
8255接口芯片在MCS-51单片机应用系统中广泛用于连接外部设备，如打印机、键盘、显示器以及作为控制信息的输入、输出口。

YINGPC

[em01]

Hugo801122

多谢楼主教导！