第5章 输入与输出接口技术 本章主要内容：本章主要内容：1、接口技术的基本概念、接口技术的基本概念2、输入输出传送方式、输入输出传送方式3、I/O端口读写技术端口读写技术4、可编程定时器、可编程定时器/计数器计数器82535、可编程并行输入输出接口芯片、可编程并行输入输出接口芯片8255A几懈妖褂龟培姻缎标肉音虾眷喧干佯崩暮灶死巾畦乡乃叁童烫嗜略婴逗柬输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/20241版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳微机硬件系统组成睁劝涂恨叫涸三建擅闪现雕庶押雍古斑旭殉瑚佰莫岁漫丛兔咱悦乡蔫谬桅输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/20242版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳接 口 的 概 念接接口口：是是中中央央处处理理器器与与存存储储器器、外外部部设设备备，或或者者两两种种外外设设之之间间，或或者者两两种种机机器器之之间间通通过过系系统统总总线线进行连接的进行连接的一组控制电路一组控制电路。一一个个接接口口一一般般含含有有几几个个端端口口，CPU通通过过输输入入输输出指令向端口存或取信息。出指令向端口存或取信息。端口端口主要有三类：主要有三类：状态口、命令口和数据口状态口、命令口和数据口粥裳栗嵌椿渐舰泌幻蕉肃底拴厦蛰锭面蝎础变垦彩蹿乘不坞诈岛皮丫炊凰输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/20243版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳I/O装置装置CPU接口电路I/O端口端口1I/O端口端口2I/O端口端口3端口地址端口地址数据数据IORQRDWR数据数据状态状态控制控制椿曝改没节寻肉搂卓驾幽灯扔屁跺劝纲碱残贯衔驴狐神畦艰辙奇动纵星促输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/20244版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳接 口 的 功 能1)设备的选择功能：设备的选择功能：端口的地址译码端口的地址译码2)数据的寄存与缓冲：数据的寄存与缓冲：外设的速度慢外设的速度慢3)信号转换：信号转换：串并、并串转换，数模、模数的转换、串并、并串转换，数模、模数的转换、光电隔离等光电隔离等4)对外设的控制和监测：对外设的控制和监测：提供命令译码和状态信息提供命令译码和状态信息5)中断或中断或DMA管理管理6)可编程功能可编程功能接接口口的的基基本本功功能能就就是是对对数数据据传传送送实实现现控控制制，具具体体包括以下包括以下六种六种功能：功能：斑眨据跋弛移造弟逾钠鲤怪弊术闹夷掘假臂明晚示邪崖傲犀糟矾撩诅脂仔输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/20245版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳CPU与I/O设备之间的接口信息 1数据信息：数据信息：1)数字量：数字量：以二进制或以二进制或ASCII码表示的数或字符；码表示的数或字符；2)模拟量模拟量：如温度、压力、位移等；如温度、压力、位移等；3)开关量：开关量：只有两个状态的量，如开关的和与断，阀门的只有两个状态的量，如开关的和与断，阀门的开与关等，只要用开与关等，只要用1位二进制数即可表示。位二进制数即可表示。2状态信息：状态信息：指输入或输出设备的状态信息指输入或输出设备的状态信息1)输入装置的信息：是否准备好输入装置的信息：是否准备好Ready；2)输出时输出装置：是否空输出时输出装置：是否空Empty；3)若输出装置正在输出信息，则以忙若输出装置正在输出信息，则以忙Busy指示；指示；3控制信息：控制信息：如控制输入输出装置启动或停止等信息。如控制输入输出装置启动或停止等信息。CPU与与I/O设设备备之之间间要要传传送送的的信信息息包包括括数数据据信信息息、状状态态信信息和控制信息息和控制信息。屯饱糜枪肛守拂务涂颖午棉吮愤赦折旬评惦椅陀越藏中犬鞭轨锡酌窘绝尚输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/20246版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳端口的编址方式 标准的标准的I/O寻址方式寻址方式(独立编址独立编址)：(1)I/O设备的地址空间和存储器地址空间是独立的、分开设备的地址空间和存储器地址空间是独立的、分开的，即的，即I/O接口地址不占用存储器的地址空间。接口地址不占用存储器的地址空间。(2)微处理器对微处理器对I/O设备的管理是用专门的设备的管理是用专门的IN和和OUT指令来指令来实现数据传送的。实现数据传送的。(3)CPU对对I/O设备的读写控制是用设备的读写控制是用I/O读写控制信号读写控制信号(IOR、IOW)通通常常有有两两种种I/O接接口口结结构构：一一种种是是标标准准的的I/O接接口口，一一种种是是存存储储器器映映像像I/O结结构构。与与之之对对应应的的有有两两种种I/O结结构构寻寻址址方方式。式。嗓韦旧铁疗练驯迁膏蚕始兢控界林错云盛养侗括葛狙殿匣翅迎蚜抒疏滁朋输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/20247版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳特点：特点：l端口与存储器分别独立编址端口与存储器分别独立编址端口不占用内存空间端口不占用内存空间l设有专门的设有专门的I/O指令对端口进行读写，指令对端口进行读写，对内存操作的指令不能用于对内存操作的指令不能用于I/O端口端口例例Intel的的80X86系列、系列、Z80系列系列I/O空空间间内内存存空空间间端口与存储器分别独立编址（端口与存储器分别独立编址（I/O映射方式）映射方式）例例 MOV10H,AL;对内存操作对内存操作IN10H,AL;对端口操作对端口操作翱蛤逢制憨喂随理乏屯呛镇蔡栓君病刷瘴靶北稚狸需翟释橇棘涉苛袖丑焙输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/20248版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳端口的编址方式 存储器映像存储器映像I/O寻址方式寻址方式(统一编址统一编址)：(1)I/O设备的与存储器共用同一个地址空间。设备的与存储器共用同一个地址空间。(2)微处理器用对存储器进行操作的指令来实现对微处理器用对存储器进行操作的指令来实现对I/O设备的管理。设备的管理。(3)CPU用对存储器的读写控制信号用对存储器的读写控制信号MEMR、MEMW对对I/O设备进行读写控制。设备进行读写控制。痕剿淖够聂沧骋黍列之率臻凭江号彩瓶晴封汲鳖二埠寒彪钾芭里酥映公碍输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/20249版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳端口与存储器统一编址（存储器映射方式）端口与存储器统一编址（存储器映射方式）特点特点:lI/O端口相当于内存的一部分端口相当于内存的一部分,使内存容量减小使内存容量减小l对对I/O端口的读端口的读/写与对存储器的读写与对存储器的读/写相同，写相同，所有可对内存操作的指令对所有可对内存操作的指令对I/O端口均可使用，端口均可使用，指令系统中不专设指令系统中不专设I/O指令。指令。例例:motorola的的M6800系列系列日立日立H8S单片机系列单片机系列内内存存空空间间I/O空空间间伴沁哮嗅闭寞冶奔蒋吏垮苏砍脆私畅拉违锻武述肩任哟谎盔庐踊玻回循揍输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202410版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳输入输出传输方式(1)无条件传送方式无条件传送方式(2)查询传送方式查询传送方式以上两种方式合称以上两种方式合称程序控制传送方式程序控制传送方式，即在程，即在程序的编制中利用序的编制中利用I/O指令来执行输入输出，指令来执行输入输出，CPU处于主动地位。处于主动地位。(3)中断传送方式中断传送方式(4)直接存储器存取直接存储器存取(DMA)方式方式CPU与外部设备交换信息通常有如下几种方式：与外部设备交换信息通常有如下几种方式：熊标征绥疯齿葫碳泊惩参涟枣糙犀著校飞雇番凑扛婚奇屹丹坝怖蛤掖咬吱输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202411版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳无条件传输方式 最最简简单单的的传传送送方方式式，适适于于外外设设总总是是处处于于准准备备好好的的情况，如发光二极管、开关设备等，较少使用。情况，如发光二极管、开关设备等，较少使用。1无条件传送的输入方式无条件传送的输入方式由由于于简简单单外外设设用用为为输输入入设设备备时时，输输入入数数据据的的保保持持时时间间相相对对于于CPU的的处处理理时时间间要要长长得得多多，所所以以可可直直接接使使用用三三态态缓缓冲冲器器和和总总线线相相连连。输输入入时时认认为为来来自自外外设设的数据已出现在三态缓冲器的输入端。的数据已出现在三态缓冲器的输入端。2无条件传送的输出方式无条件传送的输出方式在在输输出出时时，CPU的的输输出出数数据据经经数数据据总总线线加加至至输输出出锁存器锁存器的输入端。的输入端。习逊魏必包拘潮耶房统左曰逐该三氦染卢站渍朴饱对工揍庇借瞅涸击编注输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202412版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳说明：AEN为低电平，为CPU控制总线。三态缓冲器地址译码器数据来自外设无条件传送的输入方式数据总线地址总线AENIORA0A9Y汤蚤替格蒋伤玉慈炔倔皱甜关遗宝朋脾筋赏脊谋繁递制榴简极昌搔努翌屑输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202413版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳无条件传送的输出方式锁存器地址译码器数据数据到外设到外设数据总线数据总线地址总线地址总线AENIOWA0A9CY辱郁幕苇耀疥乓特忍詹歪剖置坟詹库觉泼通盈巢撞魏联靳钠榆坯匪债潮粪输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202414版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳查询传输方式 查查询询传传送送方方式式就就是是在在输输入入和和传传送送前前先先查查询询外外设设的的状状态态，当外设准备好了才传送；若未准备好，则当外设准备好了才传送；若未准备好，则CPU等待。等待。1查询式输入查询式输入CPU先先从从状状态态口口输输入入外外设设的的状状态态信信息息，检检查查外外设设是是否否已已准准备备好好数数据据。若若未未准准备备好好，则则CPU进进入入循循环环等等待待，直直到到准准备好才退出循环，输入数据。备好才退出循环，输入数据。2查询式输出查询式输出查查询询式式输输出出时时，CPU必必须须先先查查外外设设的的BUSY状状态态，看看外外设设的的数数据据缓缓冲冲区区是是否否已已空空。若若缓缓冲冲区区为为空空，即即BUSY为为假假，则则CPU执行输出指令；否则若执行输出指令；否则若BUSY为真，为真，CPU就等待。就等待。剔淋至延请吃四梳元哈她绣据芳剁谗捉芦鸯叠滁穴拧鬼细羹粘租锈痪墩款输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202415版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳查询式输入的接口电路锁存器数据口地址译码数据系统地址总线IOR AENA0A9状态口地址译码去系统数据总线三态缓冲器缓冲器输入装置数据AEN IOR +5RDQ选通信号Ready状态信息捅琶哉熏崭糟剁仿烂啮脓阻兼划娘延渠矫买缘廓贬换迁镍屿餐歼锋卑横谦输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202416版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳查询式输入MOVDX,STATUS-PORTPOLL:INAL,DXTESTAL,80HJEPOLL;未准备好等待未准备好等待MOVDX,DATA-PORTINAL,DXD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0数据口：D7状态口：Ready烂窗理釉禄萌奔膜洞韶眨毛酸枫戌皱镍瑚肚蒜甭介罪甚埂唉病杜印落刹弯输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202417版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳查询式输出的接口电路锁锁存存器器数据口数据口地址译码地址译码数据数据系统系统地址总线地址总线A0A9状态口状态口地址译码地址译码系统数据总线系统数据总线三态三态缓冲器缓冲器输输出出装装置置AENIORIOWAEN+5RDQ状态信息状态信息“Busy”去系统数据总线去系统数据总线BusyACK介元柏隅霹曝算淀不马王氏昔悲怔拆熔链忠虞锤默仑吮愚事眺稚瓷江棋凶输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202418版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳查询式输出MOVDX,STATUS-PORTPOLL:INAL,DXTESTAL,80HJNEPOLL;未准备好等待未准备好等待MOVDX,DATA-PORTMOVAL,BUFFEROUTDX,ALD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0数据口：D7状态口：Busy愉枝瑚矣李讼吭卑否杭烩淬省匆剁撑六规绍扎檄拄雇苍坎这滦槐歉篮欣巨输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202419版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳中断传输方式 在在查查询询传传送送方方式式中中，CPU要要不不断断地地询询问问慢慢速速的的外外设设，当当外外设设没没有有准准备备好好，CPU就就要要等等待待，不不能能做做其其它的操作，这样就浪费了它的操作，这样就浪费了CPU的时间。的时间。为为了了提提高高CPU的的工工作作效效率率，提提出出了了中中断断的的概概念念。采采用用中中断断的的传传送送方方式式，可可允允许许CPU和和多多个个外外设设同同时时工作，此时外设处于主动地位工作，此时外设处于主动地位。在在一一定定的的条条件件下下，外外设设向向CPU提提出出中中断断请请求求，CPU响响应应中中断断请请求求后后，暂暂停停原原程程序序的的执执行行，转转至至为为中断服务，中断处理结束后继续原程序的执行。中断服务，中断处理结束后继续原程序的执行。徒鄙冀耪湛陌投貌照叠衅狰师的馆凳谓而鳞龚膳萎撰谅蔚脊纺牙精细栋冀输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202420版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳锁存器地址译码数据ABIOR AENA0A9去系统数据总线三态缓冲器三态缓冲器输入装置数据+5RDQ选通中断矢量去数据总线装置中断允许中断请求 INTR中断响应 INTA阀渴苍慰鸡饺呻沼汝娶剪古骂凭瑶酝菜著烃欢漫债比俗犯赡凭谆小追兹每输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202421版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳直接存储器存取方式(DMA)中中断断传传送送方方式式相相对对于于查查询询传传送送方方式式来来说说，大大大大提提高高了了CPU的的利利用用率率，但但中中断断传传送送方方式式仍仍然然是是由由CPU通通过过指指令令来来传传送送的的。每每次次中中断断，都都要要进进行行保保护护断断点点、保保护护现现场场，传传送送数数据据、存存取取数数据据以以及及最最后后恢恢复现场、返回主程序等操作，需要执行多条指令。复现场、返回主程序等操作，需要执行多条指令。DMA方式是在存储器与方式是在存储器与I/O设备间在设备间在DMA控制控制器的控制下，直接进行数据交换而不通过器的控制下，直接进行数据交换而不通过CPU。这。这样数据传送上限将主要取决于存储器的存取速度。样数据传送上限将主要取决于存储器的存取速度。凋静选雄哪啪摘荆袋地驹早逻翠挨耿嫩隘惭伪窿也梧句生担剪重众桶萤韧输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202422版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳数据 状态/控制端口 端口DMA控制器控制器CPU存存储储器器数据缓冲寄存器DMA请求触发器输入设备地址寄存器计 数 器控制/状态寄存器HOLDHLDAReadyDMA请求DMA响应总 线DMA控制器原理框图狄锌创众耕睹叔祖计肠源疼是杆县涣科狈窑壬紫辛拓远声椅霸迄斜梳把熊输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202423版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳I/O接口的端口地址译码全译码方式：全译码方式：即译码电路的一个输出引脚对应唯即译码电路的一个输出引脚对应唯一的地址。一的地址。部分译码方式：部分译码方式：在译码电路里只使用了部分地址在译码电路里只使用了部分地址线，译码电路的每个输出引脚对应着一个地址区线，译码电路的每个输出引脚对应着一个地址区域。域。薯坠绥院限撑缆缨命叙晚斤雪棱诀捞吮索容鹏必嗣虏潘回筏厅择卯霖降则输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202424版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳利用门电路进行地址译码A9A8A6A3A2A1A7A5A4A0AENCS经过译码后的端口号地址为：34EHA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AEN11010011100穗捂应畔捅宫将膜歇偶坊谓隶细四瓮蓖锥幌迅探骄候唐尚放盼磁疤碱夯新输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202425版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳利用门电路进行地址译码A9A6A4A3A1A0A8A7A5A2AENCS经过译码后的端口号地址为：25BHA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AEN10010110110冠硕它埋励挟贷据披狸湍武侯撂氟祈祟雕镁暇盗乳惰鸵想泵鞋叼饮竹毗释输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202426版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳采用译码器进行地址译码74LS138译码器有译码器有3个输个输入端入端(A,B,C)，3个控制端个控制端(G1,G2A,G2B)，8个输出端个输出端(Y0Y7)。只有当只有当G1端为高电平，端为高电平，G2A、G2B都为低电平时，都为低电平时，译码器才对来自输入端的译码器才对来自输入端的C、B、A的某一组合进行译码。的某一组合进行译码。译码电路常用的典型译码器为译码电路常用的典型译码器为74LS138(三八译码器三八译码器)篱瞅春尉汉启账舱脚缺纺终举疙贰浊谬晕橡宦误锤缘林犁捏瘦钉杏囊铲春输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202427版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳控制端控制端输入端输入端输输出出端端G1G2AG2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y71000000111111100110111111010110111110111110111110011110111101111110111101111110111111111110非上述情况非上述情况1111111174LS138(三八译码器)逻辑功能表划利浦衔垂澜衡石缔朗墨勿序史借柬勿骤邢帮症吻蛤维勇厩培伪空掂杂德输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202428版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳A9A8A6A7A5A4A3340H341H342H343H344H345H346H347HA0A1A2AENA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AEN11010000采用译码器进行地址译码众湃汪睫芍梦搅生秤君旷酣搽靖嚼丈忧纶悸魁颁吸芳啸粘敲动枝酵进末技输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202429版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳A2A3A4A0A1340343HA9A8A6A7A5AENA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0AEN110100假如假如A,B,C三端的电平为三端的电平为0,0,0时，则时，则Y0端输出的地址为一端输出的地址为一个地址区域个地址区域(340H343H)。8253接口芯片共有接口芯片共有4个端口地址。个端口地址。采用译码器进行地址译码丧腮英社的总到雨挚集沃哄疗火疤瞒劳疆梭饿骑胳方栅钦殖委脓畜南完歪输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202430版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳I/O端口的地址分配和地址译码qI/O接接口口电电路路必必须须有有自自己己的的地地址址，以以便便让让CPU能能随随时时访访问问。80X86微微处处理理器器由由低低16位位地地址址线线寻寻址址I/O端端口口，故故可可寻寻址址64K个个I/O端端口口地地址址。但但实实际际上上8086/8088PC机机只只用用了了最最前前面面的的1K个个端端口口地地址址，即即03FFH，因因此此只只使使用用了了地地址址总总线的低线的低10位，即只有地址线位，即只有地址线A0A9用于用于I/O地址译码。地址译码。q对对于于端端口口地地址址通通常常采采用用两两级级译译码码方方法法，通通常常高高位位地地址址产产生译码的片选信号；低位产生接口芯片内的寄存器地址。生译码的片选信号；低位产生接口芯片内的寄存器地址。高位地址：高位地址：接芯片的接芯片的CS端端(CHIPSELECT片选信号片选信号)低位地址：低位地址：如如A0，A1地址线直接接芯片的对应端。地址线直接接芯片的对应端。q地地址址译译码码可可用用一一般般的的组组合合逻逻辑辑电电路路，也也可可以以用用门门电电路路或或译码器芯片实现。译码器芯片实现。暮悉尹钥饵笑趁汁闪异厦罗偿侠媒谜荤麦吧赊顶攒权踞聪懦旨十鞋猪坟疡输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202431版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳可编程定时器/计数器芯片8253 要实现定时或延时控制，有三种主要方法：要实现定时或延时控制，有三种主要方法：1)软件：软件：循环语句循环语句优点：容易实现，不需硬件开销；优点：容易实现，不需硬件开销；缺点：占用缺点：占用CPU，降低了，降低了CPU的利用率的利用率2)不可编程的硬件定时：不可编程的硬件定时：如集成电路如集成电路555优点：电路简单，修改电路参数可使定时范围变化优点：电路简单，修改电路参数可使定时范围变化缺点：硬件连接好后，定时值将不能改变，不可编程。缺点：硬件连接好后，定时值将不能改变，不可编程。3)可编程的硬件定时：可编程的硬件定时：芯片芯片8253（Intel公司）。公司）。可可编编程程定定时时/计计数数器器是是为为方方便便微微型型计计算算机机系系统统的的设设计计和和应应用用而而研研制制的的，很很容容易易和和系系统统总总线线连连接接。它它的的定定时时值值和和范范围围可可以以很很容容易易地地由由软软件件来来确确定定和和改改变变，能能够够满满足足各各种种不不同同的的定定时时和和计计数数要要求求，因因而而在在微微型型计计算算机机系系统统的的设设计计和和应应用用中中得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。俊录研捣藩膳锡菩出似员爸嘶仔诀萎水刊际嘶伸枫描瞅捞诬几瞥尊仍内庸输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202432版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253的结构及引脚 8253有有24条引脚，双列直插式封装：条引脚，双列直插式封装：1、与数据总线相连：、与数据总线相连：D0D72、与、与CPU的控制线相连：的控制线相连：RD、WR、A0、A1、CS3、3个计数器通道：个计数器通道：CLK，GATE，OUT(共共9个个)4、电源和地线：、电源和地线：Vcc、GND较僳瞧份钙潍准橱脯呆淡焉遣度旬危曾君菜虎涵丽檬羔锈侥摸闯使鼻归效输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202433版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳数据总线数据总线缓冲器缓冲器计数器计数器0号号D7D0内内部部数数据据总总线线RDWRA0A1CS读读/写写控制控制逻辑逻辑计数器计数器1号号计数器计数器2号号控制字控制字寄存器寄存器CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT28253的内部结构蠕乏斋溢勋娶眺债姿拳信砒斜检莉舷悸魂函吴炎排惊面剪凌夺憾犯硅夕烬输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202434版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253的内部结构数据总线缓冲器数据总线缓冲器vCPU向向8253所所写写的的控控制制字字通通过过它它和和8253内内部部的的数数据据总总线线传传送给控制字寄存器寄存；送给控制字寄存器寄存；vCPU向向各各计计数数器器所所写写的的计计数数初初值值经经它它和和内内部部总总线线送送到到指指定定的计数器中；的计数器中；vCPU读读某某计计数数器器的的现现行行计计数数值值时时，该该值值经经内内部部总总线线和和缓缓冲冲器传送到系统的数据总线上，被器传送到系统的数据总线上，被CPU读取读取读读/ /写控制逻辑写控制逻辑读读写写逻逻辑辑接接收收系系统统总总线线的的5个个输输入入信信号号，根根据据这这5个个信信号号产产生整个器件操作的控制信号。见生整个器件操作的控制信号。见P186表表5-4控制字寄存器控制字寄存器(CW)控控制制寄寄存存器器寄寄存存数数据据缓缓冲冲器器送送来来的的控控制制字字，控控制制每每个个计计数数器器的的工工作作方方式式，选选择择计计数数器器按按什什么么进进制制计计数数，并并确确定定初初值值的写入顺序。控制字寄存器只能写入，不能读出。的写入顺序。控制字寄存器只能写入，不能读出。浆嗣砂宇眺欢爷沏素靡立捷肠恰轧蚤涸哺垃窗百狈浚兢擞渤庆趴膝褐乞珍输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202435版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253的内部结构计数器计数器0、计数器、计数器1、计数器、计数器2 计数器计数器0、1、2是是3个独立的计数器，它们个独立的计数器，它们的内部结构相同。的内部结构相同。 每个计数通道都必须由每个计数通道都必须由CPU写入控制字和计写入控制字和计数初始值后才能开始工作。数初始值后才能开始工作。耙准辰徽镁娘知恭苏悸糟匪板旅乙黔丝蛤宝张寡毯讳踞铣印浦暇揭济养铁输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202436版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253的内部结构计数器的计数器的逻辑框图逻辑框图如下：如下：计数初值计数器减1计数器输出寄存器CLKOUT写写入入计计数数器器的的初初值值保保存存在在计计数数初初值值寄寄存存器器中中，由由CLK脉脉冲冲的的一一个个上上升升沿沿和和一一个个下下降降沿沿将将其其装装入入减减1计计数数器器。输输出出寄寄存存器器的的值值跟跟随随减减1计计数器的变化。数器的变化。每每个个计计数数器器都都是是对对输输入入的的CLK脉脉冲冲按按二二进进制制或或十十进进制制的预置值开始递减计数。的预置值开始递减计数。膛遁幽败洒辞昨都筷妻韶谦碰叛沃瓶需契其先犯寇僚既劲爪茎辑肖待蚁应输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202437版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253的控制字定义SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD510140013110201011000000方式方式M0M1M2BCD码计数码计数1二进制计数二进制计数08253有6种工作方式：方式0：计数结束产生中断方式1：单稳态触发器方式2：频率发生器方式3：方波发生器方式4：软件触发选通方式5：硬件触发选通豫恨皱畅肚趋剿骗路菏霉豆蘸巾窟蛾骋蝇不柴麦甭欺塘寄毕慕忿誉题炕滔输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202438版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253的控制字定义SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCDSC1SC0选择计数器选择计数器00计数器计数器001计数器计数器110计数器计数器211非非法法RL1RL0操操作作类类型型00计数器锁存计数器锁存01只读写低位字节只读写低位字节10只读写高位字节只读写高位字节11先读写低位字节先读写低位字节后读写高位字节后读写高位字节 每个计数通道都必须由每个计数通道都必须由CPU写入控制字和计数初始值后才写入控制字和计数初始值后才能开始工作。能开始工作。鬼杨粕巢肚棕胳叹拧谩舌弘蕉功颇虏队存硝硝火将甲联黄蹬香抑皮美发入输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202439版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253的接口方法一一个个8253占占用用4个个端端口口地地址址，由由A0A1的的取取值值来来区区分分，00、01、10分分别别寻寻址址0号号、1号号、2号号3个个计计数数器器，11寻寻址址控控制制字字寄寄存存器器，4个个端端口口的的具具体体地地址是由址是由CS和和A1A0共同决定。共同决定。在在80X86系系列列计计算算机机中中，定定时时/计计数数器器的的端端口口地地址址为为40H(计计数数器器0),41H(计计数数器器1),42H(计计数数器器2),43H(控制字寄存器控制字寄存器)。例：见例：见P190图图5-38倦榷竞瓦桩闷氟十谦跺葡骤氯骋阮漆究恨烯波焕炒砌振军挎疆皿扬硒烦舶输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202440版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳1)当控制字当控制字CW写入到控制字寄存器后写入到控制字寄存器后,则则OUT端变低端变低(只有只有方式方式0独有独有)。2)8253在在CPU写入计数初值后，开始计数写入计数初值后，开始计数。3)门控信号门控信号GATE为高电平开始计数为高电平开始计数,低电平则暂停计数低电平则暂停计数；4)计数结束计数结束,OUT输出端变为高电平输出端变为高电平,计数器只计一遍计数器只计一遍；5)在计数过程中可改变计数值在计数过程中可改变计数值,则计数器以新值开始计数。则计数器以新值开始计数。6)8253内内部部没没有有中中断断控控制制电电路路,也也没没有有专专用用的的中中断断请请求求引引线线,若若要要用用于于中中断断,可可用用OUT信信号号作作为为中中断断请请求求信信号号,但但需需要要由外接的中断优先权排队电路与向量产生电路。由外接的中断优先权排队电路与向量产生电路。方式0：计数结束中断方式请绑恕鞠报练犁酚梅盾令蕉雅漾辑萤忽砷应睹弱斯谈篓啥龙比顽岭苯菲恩输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202441版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳方式0：计数结束中断方式WRCLKGATEOUT43210FFCW=10LSB=4后霹段故淬蒋玻扼鸟读朋闷嗡唱诵沥宜翼阂熊冀撼昏肩芹观亚拍凯蜂喇唾输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202442版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳方式1：硬件触发单拍脉冲1)当当CPU写入控制字之后写入控制字之后，输出输出OUT将变为高电平将变为高电平。2)当当CPU写写完完计计数数值值后后，计计数数器器并并不不马马上上开开始始计计数数，直直到到外外部部门门控控信信号号GATE启启动动之之后后才才开开始始计计数数，输输出出OUT变低。变低。3)在在整整个个计计数数过过程程中中，OUT都都维维持持为为低低，直直到到计计数数到到0，输出变为高，因此输出为一个，输出变为高，因此输出为一个单拍脉冲单拍脉冲。4)通通过过GATE的的重重复复触触发发和和计计数数到到0两两种种动动作作，OUT脚脚可输出一定宽度的脉冲信号。可输出一定宽度的脉冲信号。5)在在计计数数过过程程中中，CPU可可改改变变计计数数值值，这这时时计计数数过过程程不不受受影影响响，计计数数到到零零后后输输出出为为高高。若若再再次次触触发发启启动动，则则计计数数器器将将按按新新输输入入的的计计数数值值计计数数，即即计计数数值值是是下下次次有有效的效的。妨中等墒搽耙旦呢早缉塌别夫吉绑返烷陈畸盏恰庸赖嚷皇可敞付棘焦丛啦输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202443版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳WRCLKGATEOUT3210FF 3CW=12LSB=3方式1：硬件触发单拍脉冲杭毁访升币倍燃逮悼抹侯杆胀垃姜拱妻政裸堑赘墙拷为俺屁冗绞筹殊招渗输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202444版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳方式2：频率发生器1)当当CPU输出控制字后输出控制字后，输出端输出端OUT将为高将为高。2)在在写写入入计计数数值值之之后后，计计数数器器将将立立即即自自动动对对输输入入时时钟钟CLK计计数数。在在计计数数过过程程中中输输出出始始终终保保持持为为高高，直直到到计计数数器器减减为为1时时，输输出出将将变变低低，经经过过一一个个CLK周周期期，输输出恢复为高出恢复为高，且计数器开始重新计数。，且计数器开始重新计数。3)不不用用重重新新设设置置计计数数值值，通通道道能能够够连连续续工工作作，输输出出固固定定频率的脉冲频率的脉冲。4)计计数数过过程程可可由由门门控控脉脉冲冲控控制制。当当GATE变变低低时时，就就暂暂停计数。停计数。5)在计数过程中可以改变计数值，但也是在计数过程中可以改变计数值，但也是下次有效下次有效的的。褥下鞍见些尼碴聋狐凶描催起卑舍矗轻授凉将登取朴兑嗣碍惋损爽斜串将输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202445版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳WRCLKGATEOUT321321CW=14LSB=3方式2：频率发生器或墅精氖途除滚耻叹喘女捧嘉攒斌何绒靶呻枉谁骄坡副违踪佬蜡借沈肤莉输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202446版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳方式3：方波发生器1)当当CPU设置控制字后，设置控制字后，OUT输出变为高。输出变为高。2)在写完计数值之后就自动开始计数，输出保持为高；在写完计数值之后就自动开始计数，输出保持为高；3)若若计计数数值值为为偶偶数数，在在装装入入计计数数之之后后，每每一一个个CLK脉脉冲冲使使计计数数值值减减2，当当计计数数到到0时时，一一方方面面使使输输出出改改变变状状态态，另另一一方方面面又又重重新新装装入入计计数数值值开开始始新新的的计计数数，过过程程就就这这样样周周而而复复始始地重复进行。它可以在地重复进行。它可以在OUT脚获得一个脚获得一个完全对称的方波完全对称的方波。4)若若计计数数值值为为奇奇数数，则则在在装装入入计计数数值值后后的的第第一一个个CLK脉脉冲冲使使计计数数器器减减1，其其后后每每一一个个CLK脉脉冲冲使使计计数数器器减减2。当当计计数数到到0时时，改改变变输输出出状状态态，同同时时重重新新装装入入计计数数值值。这这以以后后的的第第一一个个CLK脉脉冲冲使使计计数数器器减减3，以以后后每每一一个个CLK脉脉冲冲，计计数数器仍减器仍减2。它可以在。它可以在OUT脚获得一个脚获得一个不对称的方波。不对称的方波。5)如如果果n=4，则则方方波波的的宽宽度度为为N/2。如如果果N=5，则则高高电电平平为为(N+1)/2，低电平为，低电平为(N-1)/2。治茨殿毗摄俩但尝搜煤她荤阻战掳座承暴陵狂癣茫口套彪觅师笼妨靠佣磐输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202447版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳WRCLKGATEOUT424242CW=16LSB=4方式3：方波发生器辟咀灾左撇屡卸禁虹育攒倡吼敷刁碗屯狐踪翰播车病京玲鞘叭智母鸡揩厢输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202448版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳方式4：软件触发选通1)当当写写入入控控制制字字后后，输输出出OUT为为高高(原原为为高高则保持为高，原为低则变为高则保持为高，原为低则变为高)。2)当当写写入入计计数数值值后后立立即即开开始始计计数数(相相当当于于软软件件启启动动)，当当计计数数到到0后后，输输出出变变低低，经经过过一一个个输输入入时时钟钟周周期期，输输出出又又变变高高。计计数器停止计数。数器停止计数。3)与与方方式式0相相似似，不不同同的的是是到到零零时时OUT由由高变低，说明计数值到。高变低，说明计数值到。淌佰病泅窜吝煤九陈哼似剑肠渊困仲茫贱醛模钢拢辱闽坐乖煮暇袋泞葱磨输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202449版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳WRCLKGATEOUT3210FF FECW=18LSB=3方式4：软件触发选通逻世致周冕振乞卜茅撂换辖鸟骆即喧浩闻剑胆帖志毛逸法平士勘用歇臃己输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202450版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳方式5：硬件触发选通1)设置控制字后，输出设置控制字后，输出OUT变为高。变为高。2)在在设设置置计计数数值值之之后后，计计数数器器并并不不立立即即开开始始计计数数，而是而是由门控脉冲由门控脉冲GATE的上升沿触发启动的上升沿触发启动。3)当当计计数数到到0时时，输输出出变变低低，经经过过一一个个CLK脉脉冲冲，输输出出恢恢复复为为高高，停停止止计计数数。要要等等到到下下次次门门控控脉脉冲冲的触发才能再计数。的触发才能再计数。4)与与方方式式1不不同同的的是是此此方方式式必必须须等等GATE上上升升沿沿出出现现后后，先先是是输输出出一一个个高高电电平平，然然后后当当计计数数为为零零时时在在OUT产产生生宽宽度度为为一一个个时时钟钟周周期期的的负负脉脉冲冲，用用作硬件触发选通。作硬件触发选通。损诽制晓迅芦站谰掐城亚少埂衍畔遭采介皮召阜啼类侩贫芦扩负缸跟漂谅输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202451版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳WRCLKGATEOUT3210FF 3CW=1ALSB=3方式5：硬件触发选通育前脆油置慰继衅钻欧市圾自凝罚吠赦列拟叛法郊迁仪迫揣拴扰诉兑恩击输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202452版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253的编程对对8253的的初初始始化化编编程程包包括括两两方方面面的的内内容容：向向控控制制字字寄寄存存器器写入控制字；向相应通道计数器写入计数值写入控制字；向相应通道计数器写入计数值(时间常数时间常数)。解：解：8253计数器计数器0只能工作于方式只能工作于方式2计算计数初值：计算计数初值：控制字为：控制字为：00110100B（34H，采用二进制计数），采用二进制计数）00110101B（35H，采用，采用BCD码计数）码计数）例例：利利用用8253的的通通道道0产产生生2KHz的的频频率率波波形形，其其中中负负脉脉冲冲宽宽度度为为1s。假假设设CLK0输输入入的的时时钟钟是是1MHz，8253的的地地址址为为4043H。针箩他泡纲屉疆络协习龚刻苏风朗嘶挂芬寸揽倚冻爪盖棋脓故岂傀撰伍龟输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202453版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253的编程1 1、计计数数初初值值用用二二进进制数表示：制数表示：MOVAL，34HOUT43H，ALMOVAL，0F4HOUT40H，ALMOVAL，01HOUT40H，AL2 2、计计数数初初值值用用BCDBCD数数即十进制数表示：即十进制数表示：MOVAL，35HOUT43H，ALMOVAL，00HOUT40H，ALMOVAL，05HOUT40H，ALq用二进制计数时，初值的范围是用二进制计数时，初值的范围是0000HFFFFH，0000H代表最大值代表最大值65536；q用用BCD码计数时，初值的范围是码计数时，初值的范围是0000H9999H，0000H代表最大值代表最大值10000；由祈柱搔趟讳猿论疥丰攒标挚淡徒篇慌恢闷鳞赐娟娥粘拍淆窃夜筷逸行记输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202454版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253在生产线自动计数系统中的应用 电路由一个红外电路由一个红外LED发发光管、一个复合型光电晶体光管、一个复合型光电晶体管、两个施密特触发器管、两个施密特触发器74LS14及及1片片8253芯片构成。芯片构成。用用8253的通道的通道1来计数。安装来计数。安装时将红外时将红外LED发光管装在生发光管装在生产线的一侧，复合型光电晶产线的一侧，复合型光电晶体管装在生产线的另一侧，体管装在生产线的另一侧，对称安装。对称安装。虑五馈瘩棱竿砾睁减勘园筛刮织矾釉载淮摊霞坑喷涨噎衬击晤薪涡明秉史输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202455版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253在生产线自动计数系统中的应用 当当LED发光管与光电管之间无发光管与光电管之间无工件通过时，工件通过时，LED发出的光能够发出的光能够照在光电管上，使光电管导通，照在光电管上，使光电管导通，集电极变为低电平。此信号经集电极变为低电平。此信号经74LS14驱动整形后送到驱动整形后送到8253的的CLK1，使，使8253的的CLK1端也为低端也为低电平。当电平。当LED发光管与光电管之发光管与光电管之间有工件通过时，间有工件通过时，LED发出的光发出的光被工件挡住，光电管截止，集电被工件挡住，光电管截止，集电极变为高电平，使极变为高电平，使8253的的CLK1端端也为高电平。待工件通过后，也为高电平。待工件通过后，CLK1端又回到了低电平。这样，端又回到了低电平。这样，每通过一个工件，就从每通过一个工件，就从CLK1端输端输入一个正脉冲，利用入一个正脉冲，利用8253对此脉对此脉冲计数，就可以统计出工件的个冲计数，就可以统计出工件的个数来。数来。朽骑舒钒川厦婶硷瑞岔狱溪锡炼鼠喝踊止遥铝藩羞彼属忿疾责绢犹侧贱亩输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202456版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253在生产线自动计数系统中的应用 8253的的A1和和A0分别与分别与CPU地址总线的地址总线的A2和和A1相连。相连。GATE1接接+5V，OUT1作为中作为中断信号断信号INT接到接到8259A的一个的一个中断请求输入端中断请求输入端IR2。本系统。本系统中设计的中设计的8253的端口地址分的端口地址分别为别为0350H，0352H，0354H，0356H。新昧乍渍惧乳冬簿加雹屁膜袁颗蛛狈秦厌挚肢抒斜肛绥跨鹃韵舒阉另素勺输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202457版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8253在生产线自动计数系统中的应用 选择选择计数器计数器1 1工作在方式工作在方式0 0。在。在82538253的方式的方式0 0工作方式中，工作方式中，从将计数初值写入计数器到开始减从将计数初值写入计数器到开始减1 1计数之间，有一个时钟脉冲计数之间，有一个时钟脉冲的延迟。若计数初值为的延迟。若计数初值为n=999n=999，那么经过，那么经过n+1n+1个即个即10001000个脉冲时计个脉冲时计数值减为数值减为0 0，并在，并在OUT1OUT1端输出一正跳变，这可以作为中断请求。端输出一正跳变，这可以作为中断请求。在中断服务子程序中在中断服务子程序中CPUCPU可以做其他处理，如送下一个包装箱等。可以做其他处理，如送下一个包装箱等。若要求一个包装箱内装工件若要求一个包装箱内装工件20002000个，则计数初值为个，则计数初值为19991999，按，按十进制计数，先送低十进制计数，先送低8 8位，再送高位，再送高8 8位，控制字为位，控制字为01110001B01110001B。初。初始化程序为：始化程序为：MOV ALMOV AL，01110001B01110001BMOV DX, 0356HMOV DX, 0356HOUT DX,ALOUT DX,ALMOV AL, 99HMOV AL, 99HMOV DX, 0352HMOV DX, 0352HOUT DX, ALOUT DX, ALMOV AL,19HMOV AL,19HOUT DX, ALOUT DX, AL 伺氛荒君蛆今毫欣淋壮凉姜斋蜒赢璃扯蔑垃垄磕伏鹅孪嫂睛热瞪钵杀硼呈输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202458版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳可编程并行输入输出接口芯片8255A 随着大规模集成电路技术的发展，出现了许多通用的可编随着大规模集成电路技术的发展，出现了许多通用的可编程接口芯片，程接口芯片，8255A就是一片典型的并行输入输出接口芯片。就是一片典型的并行输入输出接口芯片。并行接口芯片一般应具有以下功能：并行接口芯片一般应具有以下功能：1、有两个或两个以上、具有锁存器或缓冲器的数据端口。、有两个或两个以上、具有锁存器或缓冲器的数据端口。2、每个数据端口都有与、每个数据端口都有与CPU用应答方式交换信息所必须的控用应答方式交换信息所必须的控制和状态信息以及与外设交换信息所需的控制和状态信息制和状态信息以及与外设交换信息所需的控制和状态信息3、通常每个数据端口还具有能用中断方式与、通常每个数据端口还具有能用中断方式与CPU交换信息所交换信息所必须的电路。必须的电路。4、选片和控制电路。、选片和控制电路。5、可用程序选择数据端口、端口的传送方向、与、可用程序选择数据端口、端口的传送方向、与CPU交换信交换信息的方法息的方法(查询或中断查询或中断)等。等。6、芯片在工作前可通过输入输出指令对其编程、芯片在工作前可通过输入输出指令对其编程(即初始化即初始化)，以规定它的工作方式。以规定它的工作方式。借毙周脱蔽肛眺分去簿表稽抚讫玄饱狭枯婶养鸣缠盂苹哭较抄佳莽霍茬苔输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202459版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的结构及引脚1、与、与CPU相连的引脚相连的引脚D0D7：数据线，与系统总线相连数据线，与系统总线相连A0A1：用来选择用来选择3个数据口和控制字寄存个数据口和控制字寄存器器RESET：高电平有效，使高电平有效，使8255内部所有寄内部所有寄存器清零，所有的存器清零，所有的I/O端口被置为输入方式端口被置为输入方式RD：低电平有效，低电平有效，CPU从从8255读取信息。读取信息。WR：低电平有效，低电平有效，CPU把数据或控制字把数据或控制字写入写入8255A。CS：低电平有效，一般接端口地址译码器低电平有效，一般接端口地址译码器输出端，允许输出端，允许8255A与与CPU进行通信。进行通信。2、与外设相连的引脚、与外设相连的引脚PA0PA7，PB0PB7，PC0PC7：分别对分别对应端口应端口A、B和和C。涟下旁真府血瘟池募劝试诌斌墩蛆益埂缅训宛藤基嫉苇邹块队眶脯歼棵岛输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202460版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳A组组控制控制B组组控制控制数据数据总线总线缓冲器缓冲器A组组端口端口A(8)A组组端口端口C高高4位位B组组端口端口C低低4位位B组组端口端口B(8)RDWRA0A1RESETCS读读/写写控制控制逻辑逻辑D0D78位内部位内部数据总线数据总线PA7PA0PC7PC4PC3PC0PB7PB0CPUCPU接口接口内部逻辑内部逻辑外设接口外设接口哗溢颐位盆隶孩卷矗泅屁氢荣拟莹铝隆蚀劲慧元古沉炔涡琶隙坛陌蹈学刻输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202461版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的基本结构 q数据总线缓冲器：数据总线缓冲器：三态双向三态双向8位缓冲器，是位缓冲器，是8255与数据总与数据总线的接口。输入输出的数据以及线的接口。输入输出的数据以及CPU发出的命令控制字发出的命令控制字和外设的状态信息，都是通过这个缓冲器传送的。和外设的状态信息，都是通过这个缓冲器传送的。q读读/写控制逻辑写控制逻辑（硬件控制线）（硬件控制线）1)RD：控制控制8255送出数据或状态信息至系统数据总线。送出数据或状态信息至系统数据总线。2)WR：控制把控制把CPU输出到系统总线上的数据或命令写到输出到系统总线上的数据或命令写到8255。3)A1、A0：用来选择用来选择A、B、C三个端口和控制字寄存器。三个端口和控制字寄存器。4)RESET：复位信号，清除控制寄存器，同时置复位信号，清除控制寄存器，同时置A、B、C三个端口为输入方式。三个端口为输入方式。5)CS：片选信号，由它启动片选信号，由它启动CPU与与8255之间的通信。之间的通信。缉枪警陋旺咨也枪卓张农品惶滩樱像涕场温奄彼蕊构骄球盒础源帕罪潞搞输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202462版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的基本结构例例：设设8255A的的端端口口地地址址为为（80H83H），请请写写出出在在执执行行下下列列指指令令时时，读读写写控控制制逻逻辑辑信信号号A0、A1、RD#、WR#和和CS#的电平。的电平。A1A0RD# WR#CS#INAL，82HOUT80H，AL100100010 0董唯簇能牧僵落祝磁取位豌洋虑窥店滚诗墓羹据祖曙皖均桅蚀蒸骏苟椽赫输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202463版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的基本结构q内部控制逻辑：内部控制逻辑：包括包括A组控制逻辑组控制逻辑和和B组控制逻辑组控制逻辑这是两组根据这是两组根据CPU的方式选择控制字来控制的方式选择控制字来控制8255工工作方式的电路。其控制寄存器接收作方式的电路。其控制寄存器接收CPU输出的方式控输出的方式控制字，决定两组的工作方式；还可以根据制字，决定两组的工作方式；还可以根据CPU的状态的状态字对端口字对端口C的每一位实现按位复位或置位。的每一位实现按位复位或置位。A组：由组：由PA，PC4PC7构成数据传送通道构成数据传送通道B组：由组：由PB，PC0PC3构成数据传送通道构成数据传送通道q输入输入/输出接口电路：输出接口电路：由由三三个个8位位输输入入/输输出出端端口口组组成成，即即PA口口，PB口口，PC口口(PC4PC7，PC0PC3)氛艺斌鸟粉涩机雹递鄙法矗珠烫饼庸渴仟妆衔厉鹰祁仁状惩差揩令呛鼎巡输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202464版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的控制字与状态字D7D6D5D4D3D2D1D01 工作方式选择控制字0 对端口C置位/复位控制字湍宛菌柄艺肮阀庐逗蚂忧刚餐石切铰斥急宠播樊窍蝎阅舅大牵焕侗霄惑久输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202465版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的方式选择控制字1D6D5D4D3D2D1D0B组组(PB口，口，PC0PC3)D2D1D0PB口方式选择口方式选择PB口口PC0PC3011010方式方式0方式方式1输入输入输出输出输入输入输出输出馆断渭睬溉如袖往苹檄浪围利蚌庄途隙罕杖圈库吮涝潘溜劲扯株营踌划沥输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202466版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的方式选择控制字1D6D5D4D3D2D1D0A组组(PA口，口，PC4PC7)D6D5D4D3PA口方式选择口方式选择PA口口PC4PC7000111010方式方式0方式方式1方式方式2输入输入 输出输出输入输入输出输出始肿轮碍随豌呜蜀琳卯绣拐何伙茧胃很墨曲醉训嚼霉盎粮炬驶郭踩键话畜输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202467版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的C口置1/置0控制字 D7D6D5D4D3D2D1D00置01置1位 选 择D3D2D1C口口000PC0001PC1010PC2011PC3100PC4101PC5110PC6111PC7任 意D7=0治镰吃幌欺钾旷病垄咖沥驱勒舶散青刻峻洋孵煮顶周瓢骄暮捂馒邮陀毛以输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202468版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳(8255A的控制字与状态字)小结 l l工作方式控制字工作方式控制字（D7=1）l l对端口对端口C置位置位/复位控制字复位控制字（D7=0）端口端口A有方式有方式0、1和和2三种工作方式三种工作方式端口端口B只能工作在方式只能工作在方式0和和1端口端口C仅工作于方式仅工作于方式0。控控制制字字的的端端口口地地址址为为四四个个端端口口地地址址的的最最后后一一个个地址。地址。避拂魔焚邢凑矣伴棒锌木赞笆茨缔礼佰傲淋珊钓粱甚猜聋炮加变陀渊朱掳输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202469版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳(8255A的控制字与状态字)实例D7D6D5D4D3D2D1D010110000说明：说明：1、此为设置端口的工作方式控制字；、此为设置端口的工作方式控制字；2、B口工作于方式口工作于方式0，输出，输出，PC3PC0作输出作输出3、A口工作于方式口工作于方式1，输入，输入，PC7PC4作输出作输出掣欧培寄褂焚役矮挎詹措仆腔弱陶祭禄放绢需莎捐旧耀澎潭液奔甩矢踩梳输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202470版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳(8255A的控制字与状态字)实例D7D6D5D4D3D2D1D000001001说明：说明：1、此为对端口、此为对端口C进行置进行置1/置置0的控制字；的控制字；2、将、将PC4置为置为1柜地鳞卧圆披岭疮列况咬貌辊思纷说倪南缓术帛歼台阴障姓辩寻菌揭账玖输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202471版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式8255A有有三种三种工作方式：工作方式：方方式式0基基本本输输入入输输出出方方式式：对对应应的的数数据据传传输输方方式式为为程程序序控控制制的的传传输输方方式式(即即无无条条件件传传输输方方式式和和查查询询传输方式传输方式);方方式式1选选通通输输入入输输出出方方式式：分分为为选选通通输输入入和和选选通通输输出出两两种种。对对应应的的数数据据传传输输方方式式为为中中断断传传输输方方式式。C口不可工作于此方式口不可工作于此方式，只是起配合作用；，只是起配合作用；方方式式2双双向向选选通通输输入入输输出出方方式式：相相当当于于方方式式1输输入入和和输输出出的的组组合合，对对应应的的数数据据传传输输方方式式也也是是中中断断传输方式。传输方式。只有只有A口可工作于此方式。口可工作于此方式。美麻痕野淹意晤炉搽距苇剁崖盗援字消杜权删赊妥原吭贸铆斥敲朵睁醚贯输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202472版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式（方式0） 方式方式0：基本的输入输出方式：基本的输入输出方式PA，PB，PC可分别传送数据。在这种工作方可分别传送数据。在这种工作方式下，可以由式下，可以由CPU用简单的输入或输出指令来进行用简单的输入或输出指令来进行读或写，没有规定用于应答的联络信号线。读或写，没有规定用于应答的联络信号线。1)当当8255工作于方式工作于方式0用于无条件传送方式时，其用于无条件传送方式时，其接口电路十分简单，这时不需要状态端口，三个接口电路十分简单，这时不需要状态端口，三个端口都可以作为数据端口。端口都可以作为数据端口。2)当用作查询式输入输出接口电路时，此时端口当用作查询式输入输出接口电路时，此时端口A和和B可以分别作为数据端口，而取端口可以分别作为数据端口，而取端口C的某些的某些位作为这两个数据端口的控制和状态信息。位作为这两个数据端口的控制和状态信息。酶皂狮劈顶豹控砚重义署抹眷辊靛协昆侈肛忧恃抓饰种腋睁恃稗惋琉演焉输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202473版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳映劣贼爹秸鞘桓色盔悄淖腻膜枫烹匈儿欲科惠桂嗓秩篆垫呼赠涌虽绑倘空输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202474版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式（方式0） 例：例：8255端口端口A工作于方式工作于方式0，作输出口，其输出线，作输出口，其输出线接至一组发光二极管；端口接至一组发光二极管；端口B工作于方式工作于方式0，做输入，做输入口，用一组开关信号作为口，用一组开关信号作为B口的输入信号；口的输入信号；程序如下：程序如下：L1： MOVAL，82HOUT63H，ALINAL，61HOUT60H，ALJMPL1妄焕距听生颠胀惟堡旗砒说敝横咳枕篓积缔贤焙国卸康主堰邑邦户浑溃堑输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202475版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式（方式1） 方式方式1：带选通的输入输出方式（中断方式）：带选通的输入输出方式（中断方式）它将三个端口分为它将三个端口分为A、B两组：两组：A组：组：PA，PC3PC5(3位位)B组：组：PB，PC0PC2(3位位)C口口余余下下的的两两位位PC6、PC7仍仍可可作作为为输输入入或或输输出出用用。此此时时端端口口A和和B都都可可以以由由程程序序设设定定为为输输入入或或输输出出。端端口口C的的某某些些位位作作为为控控制制状状态态信信号号，用用于于联联络络和和中中断，各位的功能是固定的，不能用程序改变。断，各位的功能是固定的，不能用程序改变。个肆某媚怂朝宜吏艳濒削悯鄙阅顶脾嗽宴羡侧沃赋硫辖烙安腮式领绩华篙输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202476版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A方式1输入组态I/O1101A组方式控制字D7D6D5D4D3D2D1D0PC4PC5PC3INTEAPA0PA7PC6 PC7STBAIBFAINTRAI/O端口A1：输入0：输出缨戮冗吹锹创袒炉少众蹦梨右箭箭苦街寄客髓岭歉兴钳蒋玲第妊叔哩浆咱输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202477版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳方式1输入组态111B组方式控制字D7D6D5D4D3D2D1D0PC2PC1PC0INTEBPB0PB7STBBIBFBINTRB端口B兹耶拽伟猿陡席帐毡莎赔沛株锑辟谰欲好翘逗亢矽谅托玄栋苗澈袁烦京淳输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202478版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式（方式1） 方式方式1 1：带选通的输入方式：带选通的输入方式STB(PC4)，IBF(PC5)，INTR(PC3)（A通道）通道）STB(PC2)，IBF(PC1)，INTR(PC0)（B通道）通道）qSTB(strobe)：选选通通输输入入信信号号，由由外外设设8255A，低低电电平平有有效效。该该信信号号的的下下降降沿沿将将外外设设输输入入的的一一个个8bit数据打入数据打入8255的输入缓冲器。的输入缓冲器。qIBF(inputbufferfull)：输输入入缓缓冲冲器器满满，由由8255外外设设，作作为为STB的的回回答答信信号号，高高电电平平有有效效，当当它它有有效效时时，说说明明数数据据已已送送至至8255的的输输入入缓缓冲冲器器，CPU还还未未将将数数据据取取走走，通通知知外外设设停停止止送送数数。当当CPU将将数数取取走走以以后后，由由RD的的上上升升沿沿使使IBF失失效效，外外设设可可以以继继续续送送数。数。像绢诱淹懊喂召毁驳姚粮循誉挛积越妒蹲遵雀夺东组骄凶诞抚乙胺蒸陈发输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202479版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式（方式1） 方式方式1 1：带选通的输入方式：带选通的输入方式qINTR(interrupt request)：中中断断请请求求信信号号，由由8255CPU，高高电电平平有有效效，要要求求CPU从从8255的的输输入入缓缓冲冲器器取取数数。它它是是当当STB、IBF和和INTE为为高高时时被被置置为为高高。RD信信号号的的下下降降沿沿CPU读读取取数数据据前前清清除除为为低低电平。电平。qINTE(interruptenable)：中中断断允允许许信信号号，可可通通过过对对C口口的的相相应应位位置置位位或或复复位位来来控控制制。给给INTE置置1表表示允许中断。示允许中断。允许中断：允许中断：PC4(A口口)=1，PC2(B口口)=1禁止中断：禁止中断：PC4(A口口)=0，PC2(B口口)=0滤聪龄券熔澡充郸石殊验畅欺歧皱峨卯视甜耀铸刨东两大郭诵丰荆灶厄敷输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202480版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式（方式1）STBIBFINTRRD来自外设的数据方式1的输入时序芦基藏卷辉婉刮蕴犯扫么除蛀粪栅蜘线郸研剐那十尉麦此甚斧扛凹砖类痈输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202481版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式（方式1） 方式方式1 1：带选通的输出方式：带选通的输出方式OBF(PC7)，ACK(PC6)，INTR(PC3)（A通道）通道）OBF(PC1)，ACK(PC2)，INTR(PC0)（B通道）通道）qOBF(output buffer full)：输输出出缓缓冲冲器器满满信信号号，由由8255外外设设，当当低低电电平平有有效效时时，表表示示CPU已已将将要要输输出出的数据送给了的数据送给了8255，用来通知外设可以从，用来通知外设可以从8255取数。取数。qACK(acknowledge)：低低电电平平有有效效，由由外外设设8255A，作作为为对对OBF的的响响应应信信号号。当当该该信信号号有有效效时时，表表示示外外设已将设已将8255A的输出缓冲器中的数据取走。的输出缓冲器中的数据取走。禽舱津舌碍屁弃皋募峭喀裔惑痹漠仇钠骗辊哦悬萤偶甩部乾慈矣文和楔扼输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202482版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式（方式1） 方式方式1：带选通的输出方式：带选通的输出方式qINTR：中中断断请请求求信信号号，由由8255ACPU，高高电电平平有有效效。当当输输出出装装置置已已接接收收了了CPU输输出出的的数数据据后后，它它用来向用来向CPU提出中断请求，要求提出中断请求，要求CPU继续输出数据继续输出数据。qINTE(interruptenable)：中中断断允允许许信信号号，作作用用同同方式方式1的输入。的输入。输出时：输出时：允许中断：允许中断：PC6(A口口)=1，PC2(B口口)=1禁止中断：禁止中断：PC6(A口口)=0，PC2(B口口)=0坊僳苯咏唬仓二诀酮陵宅卧长酗毗竟腥醇慷靖澎芜饱广几效孟爪漠毗氓谓输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202483版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳8255A的工作方式（方式2） 方式方式2：双向传送数据方式：双向传送数据方式在在这这种种方方式式，使使外外设设可可在在单单一一的的8位位数数据据总总线线上上，既既能能发发送送，又又能能接接收收数数据据。此此时时可可工工作作于于程程序序查查询询方式，也可工作于中断方式。方式，也可工作于中断方式。方方式式2只只限限于于A组组使使用用(PA口口，PC3PC7)，此此时时端端口口B可可用用于于方方式式0或或方方式式1。端端口口C的的其其它它三三位位做做I/O用或做端口用或做端口B控制状态信号线用。控制状态信号线用。在中断时：在中断时：PC3INTR,PC4STB,PC5IBFPC6ACK,PC7OBFINTE：由：由PC6的置位的置位/复位来控制复位来控制变瓢咯蕾瘟嗜蛾叠俘贸劈酮泞掘骚梨小鳖鸵庶政捐嗡峻够伙塞涧咨膳陀肘输入和输出接口技术输入和输出接口技术7/28/202484版权保留(C) 南京理工大学机械工程学院 王芳