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1. 第 7 章常用接口芯片 7.3 可编程串行接口 8251 7.4 模拟 I/O 接口 7.5 例题解析 7.2 可编程定时 / 计数器 8253/8254 7.1 可编程并行接口 8255

3. 7.1 可编程并行接口 8255 7.1.1 并行通信的概念 1. 并行通信与串行通信 随着多微机系统的应用和微机网络的发展，计算机与外部设备之间、计算机和计算机之间常常要进行数据交换，这些数据交换可称为数据通信。数据通信方式有两种： 并行通信 与 串行通信。 并行通信 是指数据的各位同时进行传送的通信方式，可以字或字节为单位并行进行。并行通信速度快，但用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信。计算机内部各种总线就是以并行方式传送数据的。 串行通信 是指数据逐位顺序传送的通信方式。串行传送的速度低，但只需要很少几根通信线，适用于长距离而速度要求不高的场合。在网络中传送数据绝大多数采用串行方式。

5. 一个典型的并行接口与 CPU 、外设的连接图

8. 7.1.2 8255 外部引脚及内部结构 1. 8255 内部结构 数据 总线 缓冲器 内部控制线 内部数据线 D 0 ～ D 7 A 组 控制 A 组 端口 A A 组 端口 C 上部 B 组 控制 B 组 端口 B B 组 端口 C 下部 读写 控制 逻辑 PC 0 ～ PC 3 PB 0 ～ PB 7 PC 4 ～ PC 7 PA 0 ～ PA 7 RD WR A 0 A 1 CS RESET

12. 与处理器接口 写端口 A 写端口 B 写端口 C 写控制字 写操作 WR* 读端口 A 读端口 B 读端口 C 非法 读操作 RD* 60H 61H 62H 63H I/O 地址 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 CS* A1 A0

15. 方式 0 输入时序 请体会这里 8255A 的 数据缓冲作用 data data 输入端口 D 0 ～ D 7 RD CS,A 1 ,A 0

16. 方式 0 输出时序 8255A 对 CPU 通过它 输出给外设的数据进行锁存 WR data data 输出端口 D 0 ～ D 7 CS,A 1 ,A 0

17. 方式 1 输入引脚： A 端口 数据选通信号 表示外设已经准备好数据 输入缓冲器满信号 表示 A 口已经接收数据 中断请求信号 请求 CPU 接收数据 PC 4 PC 5 PC 3 PA 7 ~PA 0 INTE A IBF A INTR A STB A 中断允许触发器

18. 方式 1 输入引脚： B 端口 方式 1 需借用端口 C 用做联络信号 同时还具有中断请求和屏蔽功能 PC 2 PC 1 PC 0 PB 7 ~PB 0 INTE B IBF B INTR B STB B 数据选通信号 表示外设已经准备好数据 输入缓冲器满信号 表示 A 口已经接收数据 中断请求信号 请求 CPU 接收数据 中断允许触发器

20. 方式 1 输入时序 STB* 和 IBF 是外设和 8255A 间 的一对应答联络信号， 为的是可靠地输入数据 data INTR IBF data 输入端口 D 0 ～ D 7 STB RD

22. 方式 1 输出引脚： A 端口 外设响应信号 表示外设已经接收到数据 输出缓冲器满信号 表示 CPU 已经输出了数据 中断请求信号 请求 CPU 再次输出数据 征用 C 口 3 引脚和 1 个控制位 PC 6 PC 7 PC 3 PA 7 ~PA 0 INTE A OBF A INTR A ACK A 中断允许触发器

23. 方式 1 输出引脚： B 端口 征用 C 口 3 引脚和 1 个控制位 PC 2 PC 1 PC 0 PB 7 ~PB 0 INTE B OBF B INTR B ACK B 外设响应信号 表示外设已经接收到数据 输出缓冲器满信号 表示 CPU 已经输出了数据 中断请求信号 请求 CPU 再次输出数据 中断允许触发器

25. 方式 1 输出时序 OBF* 和 ACK* 是外设和 8255A 间 的一对应答联络信号， 为的是可靠地输出数据 INTR data data 输出端口 D 0 ～ D 7 WR OBF ACK

27. 方式 2 双向选通引脚 PC6 PC7 PC3 PA 7 ~PA 0 INTE 1 -OBF A INTR A -ACK A PC4 PC5 IBF A -STB A INTE2 数据 输入中断和输出中断 通过或门输出 INTR A 信号 征用 C 口 5 引脚和 2 个控制位 中断允许触发器 （控制中断输出） 通过位控 PC 6 设置 INTE 1 中断允许触发器 （控制中断输出） 通过位控 PC 4 设置 INTE 2 输入联络 输出联络

28. 方式 2 双向时序 data-out INTR data-out data-in data-in PA 0 ～ PA 7 D 0 ～ D 7 IBF WR OBF ACK STB RD

30. 方式控制字的格式如下

32. 2. 8255 的状态字 8255 的状态字为查询式输入 / 输出数据提供了外设的工作状态，如 IBF 、、 INTR 等。根据 8255 工作在不同的工作方式下，以及各端口作输入、输出的不同情况，状态字的格式有所不同。值得注意的是， C 口的状态字与 C 口各位对外的引脚状态不完全一致。

33. 端口 C 的状态字 方式 1 输入 × × × INTRA INTE2 IBFA INTE1 OBFA INTRB OBFB INTEB INTRA I/O I/O INTEA OBFA 方式 2 双向 方式 1 输出 INTRB IBFB INTEB INTRA INTEA IBFA I/O I/O D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 A 组 B 组

35. PC 机中 8255 的连接

37. 例 7.1 利用 8255 方式 0 实现打印机的接口 BUSY DATA 0 ～ 7 8255A PC 1 PC 6 PA 0 ～ PA 7 打印机 STROBE

39. 8255A 的初始化 MOV AL ， 10000011B ；将控制字送 AL 中 MOV DX ， 0383H ；将控制寄存器端口地址送 DX 中 OUT DX ， AL MOV AL ， 00001101B ；将 PC6 设置为 1 MOV DX ， AL ；将控制寄存器端口地址送 DX 中

40. 将 AL 中的字符送到打印机输出 MOV DX ， 0382H ；将 C 口地址送 DX 中 XCHG AX ， BX ；将打印字符暂存 BL 中 PWAIT: IN AL ， DX ；输入 C 口数据 AND AL ， 04H ；测试 PC2 JNZ PWAIT ；忙则等待 XCHG AX ， BX ；将 BL 中的打印字符送回 AL 中 MOV DX ， 0380H ；将 A 口地址送 DX 中 OUT DX ， AL ；将 AL 字符送出打印

41. 例 7.2 利用 8255 方式 1 实现打印机的接口 1000pf 2K 15 3 2 14 4 1 LS123 单稳 电路 +5V DATA 0 ～ 7 8255A PC 6 INTR PC 3 PC 7 PA 0 ～ PA 7 打印机 ACK ACK OBF STROBE

42. 8255A 方式 1 与打印机接口时序配合 方式 1 时序 打印机时序 PA 0 ～ PA 7 （ DATA 0 ～ 7 ） ACK OBF STROBE

43. 8255A 的初始化 MOV AL ， 10100000B ；将控制字送 AL 中 MOV DX ， 0383H ；将控制寄存器端口地址送 DX 中 OUT DX ， AL MOV AL ， 00001101B ；将 PC6 设置为 1 MOV DX ， AL

44. 将 AL 中的字符送到打印机输出 MOV DX ， 0382H ；将 C 口地址送 DX 中 XCHG AX ， BX ；将打印字符暂存 BL 中 PWAIT: IN AL ， DX ；输入 C 口数据 AND AL ， 04H ；测试 PC2 JNZ PWAIT ；忙则等待 XCHG AX ， BX ；将 BL 中的打印字符送回 AL 中 MOV DX ， 0380H ；将 A 口地址送 DX 中 OUT DX ， AL ；将 AL 字符送出打印

48. 7.2.1 8253 的外部引线及内部结构 1. 8253 的内部结构

50. 计数器结构示意图 计数初值存于 预置寄存器 ； 在计数过程中， 减法计数器 的值不断递减， 而预置寄存器中的预置不变。 输出锁存器 用于写入锁存命令时， 锁定当前计数值 预置寄存器 GATE CLK OUT 减 1 计数器 输出锁存器

52. 1 方式控制字 00 计数器 0 01 计数器 1 10 计数器 2 11 非法 00 计数器锁存命令 01 只读写低字节 10 只读写高字节 11 先读写低字节 后读写高字节 000 方式 0 001 方式 1 010 方式 2 011 方式 3 100 方式 4 101 方式 5 0 二进制 1 十进制 控制字写入控制字 I/O 地址（ A 1 A 0 ＝ 11 ） 7.2.2 8253 的方式控制字和读 / 写操作 数制 工作方式 读写格式 计数器 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7

55. 例 7.4 利用 8253 的计数器通道 2 产生频率为 1000Hz 的方波。设计数时钟脉冲的频率 f= Hz 。其初始化程序如下 : MOV AL , 10110110B ；方式 3 ，通道 2 ，二进制，先低后高 OUT COTR , AL ；写入控制寄存器 MOV AX , 4A7H ；产生 10000Hz 所需的计数初值 =f/1000 OUT CTN2 , AL ； 先写计数初值低字节 MOV AL , AH OUT CTN2 , AL ；再写计数初值高字节

56. 例 7.5 若选择通道 0 ，工作在方式 1 ，计数初值为 2350H ，按十进制计数，并设 8253 的端口地址为 40H ～ 43H ，则初始化程序段为 MOV AL , 33H ；计数器 0 ，方式 1 ，十进制，先低后高 OUT 43H , AL ；写入控制寄存器 MOV AL , 50H ；计数初值低字节 OUT 40H , AL ；写入计数器 0 MOV AL , 23H ；计数初值高字节 OUT 40H , AL ；写入计数器 0

58. 例如 采用锁存读的方法，读取通道 1 的 16 位计数值，其程序段如下： MOV AL , 40H ；方式控制字：通道 1 ，锁存 OUT COTR , AL ；写入 8253 的控制寄存器 IN AL , CNT1 ；第一次读入低 8 位 MOV CL , AL IN AL , CNT1 ；第二次读入高 8 位 MOV CH , AL

60. 1. 方式 0 ( 计数结束产生中断 ) ① 设 定 工 作 方 式 ② 设 定 计 数 初 值 ④ 计 数 值 送 入 计 数 器 ⑤ 计 数 过 程 ⑥ 计 数 结 束 ① ② ⑤ ④ ⑥ GATE OUT CLK 0 3 1 2 4 4 方式 0 WR

61. 2. 方式 1( 可编程单稳脉冲 ) ① 设 定 工 作 方 式 ② 设 定 计 数 初 值 ③ 硬 件 启 动 ④ 计 数 值 送 入 计 数 器 ⑤ 计 数 过 程 ⑥ 计 数 结 束 ① ② ⑤ ④ ⑥ ③ GATE OUT CLK 0 3 1 2 4 4 方式 1 WR

62. 3. 方式 2( 分频器） 0 3 1 2 4 GATE OUT CLK 4 方式 2 0 3 1 2 4 0 3 1 2 4 0 3 1 2 4 WR

63. 4. 方式 3 （方波频率发生器） 0 3 1 2 4 GATE OUT CLK 4 方式 3 0 3 1 2 4 0 3 1 2 4 0 3 1 2 4 WR

64. 5. 方式 4 （软件触发选通） GATE OUT CLK 0 3 1 2 4 4 方式 4 2 2 3 3 3 1 0 WR

65. 6. 方式 5 （硬件触发选通） GATE OUT CLK 0 3 1 2 4 4 方式 5 2 2 3 3 3 1 1 0 WR

66. 各种工作方式的输出波形 方式 0 方式 1 方式 2 方式 3 方式 4 方式 5 0 N 0 N 0 N 0/N 1 1 0 N N/2 N/2 0/N 0 N 0 1 N 0 1 N 0 1