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第11章 并行I第11章 并行I/O接口 微机系统的信息交换有两种方式：并行通信方式和串行通信方式并行通信是以微机的字长，通常是8位、16位或32位为传输单位，一次传送一个字长的数据，适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换实现并行通信的接口称之为并行接口一个并行接口可设计为只作为输入或输出接口，还可设计为既作为输入又作为输出接口，即双向输入/输出接口 8255A是Intel86系列微处理机的配套并行接口芯片，它可为86系列CPU与外部设备 之间提供并行输入/输出通道由于它是可编程的，可以通过软件来设置芯片的工作方式，因此，用8255A连接外部设备时，通常不用再附加外部电路，使用较为方便本章首先介 绍可编程并行I/O接口芯片8255A的结构和基本工作方式，然后以8255A与打印机、键盘、LED数码管等外设的接口为例，说明8255A具体应用 11.1 可编程并行I/O接口芯片8255A 11.1.1 8255A的基本功能和内部结构 8255A的内部结构和引脚图分别如图11.1和图11.2所示由图11.1可见，8255A由以下几部分组成： 1. 并行输入/输出端口A,B,C 图11.1 8255A的内部结构 8255A芯片具有24个可编程输入输出引脚，分成3个8位端口。

其中：端口A包含一个8位数据输出锁存/缓冲寄存器和一个8位数据输入锁存器；端口B包含一个8位数据输入/输出、锁存/缓冲寄存器和一个8位数据输入缓冲寄存器；端口C包含一个输出锁存/缓冲寄存器和一个输入缓冲寄存器必要时端口C可分成两个4位端口，分别与端口A与端口B配合工作通常将端口A和端口B定义为输入/输出的数据端口，而端口C可作为状态或控制信息的传送端口 图11.2 8255A的芯片引脚信号 2．A组和B组控制部件 端口A与端口C的高4位(PC7～PC4)构成A组，由A组控制部件实现控制功能，端口B与端口C的低4位（PC3～PC0）构成B组，由B组控制部件实现控制功能它们各有一个控制单元，可接收来自读/写控制部件的命令和CPU通过数据总线（D7～D0）送来的控制字，并根据它们来定义各个端口的操作方式 3． 数据总线缓冲器 这是一个三态双向8位数据缓冲器，它是8255A与8086CPU之间的数据接口，CPU输入输出的数据，CPU输出的控制字以及外设的状态信息都是通过这个缓冲器进行传送 4．读/写控制部件 这是8255A内部完成读/写控制功能的部件，它与CPU的地址总线及有关的控制信号相连，接收CPU的控制命令，并根据它们向片内各功能部件发出操作命令。

可接收的控制信号如下： （1）CS: 片选信号由CPU输入，CS有效，表示该8255A被选中 （2）RD，WR：读、写控制信号由CPU输入，RD有效，表示CPU读8255A，应由8255A向CPU传送数据或状态信息WR有效，表示CPU写8255A，应由CPU将控制字或数据写入8255A （3）RESET：复位信号RESET有效时，清除8255A中所有控制字寄存器内容，并将各端口置成输入方式 （4）A1、A0：端口选择信号 当A1A0=00，选择端口A； 当A1A0=01，选择端口B； 当A1A0=10，选择端口C； 当A1A0=11，选择控制字寄存器 由端口地址A1A0和相应控制信号组合起来可定义各端口的操作方式如表11.1所示 表11.1 8255A的读写操作控制 11.1.2 8255A的控制字及其工作方式 8255A各端口共有3种基本工作方式：方式0——基本输入/输出方式；方式1——选通输入/输出方式；方式2——双向传送方式 端口A可处于3种工作方式（方式0，方式1或方式2），端口B只可处于两种方式（方式0或方式1），端口C常常被分成高4位和低4位两部分，可分别用来传送数据或控制信息。

用户通过设置控制字来定义3个端口的工作方式，可使用的控制字有工作方式控制字和置位/复位控制字，它们共用同一个端口地址 1. 控制字 （1）工作方式控制字： 格式如图11.3所示通过定义工作方式控制字可将3个端口定义为各种不同方式的组合 图11.3 8255A工作方式控制字格式 （2）置位/复位控制字： 只对端口C有效端口C的任一位，可用这个控制字来置位或复位，而其他位不变， 使用格式如图11.4所示 2. 工作方式 图11.4 8255A置位/复位控制字格式 （1）工作方式0： 这是8255A中各端口的基本输入/输出方式它只完成简单的并行输入/输出操作，CPU可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息如果3个端口均处于工作方式0，则可由工作方式控制字定义16种工作方式的组合工作方式0控制字的具体格式如图11.5所示 图11.5 8255A工作方式0控制字格式 由控制字中D4D3D1D0 等4位的不同取值可定义方式0的16种工作方式的组合，如表11.2所示 方式0中，端口C被分成两个4位端口，它们可被定义为输入或输出端口，CPU与3个端口之间交换数据可直接由CPU执行IN和OUT指令来完成。

（2）工作方式1： 被称作选通输入/输出方式，在这种工作方式下，数据输入/输出操作要在选通信号控制下完成 采用工作方式1进行输入操作时，需要使用的控制信号如下： ① STB——选通信号由外设输入，低电平有效 STB有效时，将外设输入的数据锁存到所选端口的输入锁存器中对A组来说，指定端 口C的PC4用来接收向端口A输入的STB信号；对B组来说，指定端口C的PC2用来接收向端口B输入的STB信号 ② IBF——输入缓冲存储器满信号向外设输出，高电平有效 IBF有效时，表示由输入设备输入的数据已占用该端口的输入锁存器，它实际上是对STB信号的回答信号，待CPU执行IN指令时，RD有效，将输入数据读入CPU，其后沿将 IBF置“0”，表示输入缓冲存储器已空，外部设备可继续输入后续数据对A组来说，指定端口C的PC5作为从端口A输出的IBF信号；对B组来说，指定端口的PC1作为从端口B输出的IBF信号 ③ INTR——中断请求信号，高电平有效 INTR在STB、IBF均为高时被置为高电平，也就是说，当选通信号结束、已将一个数据送进输入缓冲存储器中，并且输入缓冲区满信号已为高电平时，8255A向CPU发出中断请求信号，即将INTR端置为高电平。

在CPU响应中断读取输入缓冲存储器中的数据时，由RD的下降沿将INTR置为低电平 ④ INTE——中断允许信号，实际上，它是一个控制中断允许或中断屏蔽的信号INTE没有外部引出端，它通过对端口C的置1或清0指令来实现对中断的控制具体讲，对PC4置1，则使端口A处于中断允许状态；对PC4清0，则使端口A处于中断屏蔽状态与此类似，对PC2置1，则使端口B处于中断允许状态；对PC2清0，则使端口B处于中断屏蔽状态当然，如果要使用中断功能，应该用软件使相应的端口处于中断允许状态 表11.2 方式0的工作状态组合 显然，8255A中的端口A和端口B均可工作于方式1输入模式，其工作方式控制字格式如图11.6所示，端口状态如图11.7所示 6 / 6。