数字量输入输出 (1)

端口A工作于方式2所需要的5个控制信号分别由端口C的 PC7～PC3来提供。如果端口B工作于方式0，那么PC2～PC0 可用作数据输入/输出；如果端口B工作于方式1，那么 PC2～PC0用来作端口B的控制信号. wenku.baidu.comNTE1：输出中断允许信号。 INTE1为1时，8255A输出缓冲器 空时通过INTR向CPU发出输出 中断请求信号；INTE1为0时，屏 蔽输出中断。 INTE2：输入中断允许信号。 INTE2为1时，8255A输入缓冲器 满时通过INTR向CPU发出输入 中断请求信号；INTE2为0时，屏 蔽输入中断。
8255A与CPU的连接 8255A和8086/8088系统连接时，数据线和控制线 一般直接和系统总线的相应信号相连，片选信号 和地址译码器的输出相连，三个端口的数据线和 外设的数据线直接相连。但是对8255A的端口选择 信号A1和A0，在连接上有所不同。
在8086系统中，由于采用16位数据总线，CPU在传输数据 时，偶地址端口的数据总是通过低8位的数据总线输入/输出， 奇地址端口的数据总是通过高8位数据总线输入/输出。所以， 当8255A的D7～D0和系统数据总线的低8位相连时，要求CPU 访问8255A的4个端口地址均为偶地址，而8255A自身又规定 其4个片内端口地址A1和A0应为00，01，10和11。为了满足 CPU和8255A的各自不同要求，连接时，须将8255A的A1，A0 和系统地址总线的A2，A1分别相连。也就是说，CPU访问 8255A的四个端口时，其编程地址应为四个连续的偶地址， 系统总线的A0总为0。下图是8255A和8086系统的连接 示意图。
5.5并行输入输出接口
通用并行I/O接口芯片具有以下特点： 每个芯片集成了多个独立的并行数据传输通 道，且每个通道均可编程设置工作方式。 每个通道都提供状态查询功能，芯片有一定 的中断管理功能。
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可编程输入输出接口芯片8255
一 8255A的结构
8255A的方框图
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控制
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(2) I/O端口的编址方式 存储器映射方式(统一编址方式)
优点：使用MEM操作指令，不需专用的I/O指令，指令丰富，使I/O 功能更加灵活。 缺点：MEM容量减小，MEM指令长度一般比专用I/O指令长。
I/O映射方式(独立编址方式)
缺点：访问I/O需要专门的I/O指令，指令少，访问不灵活。 优点：不需要占用存储器空间，指令长度短，执行速度快。
二、 I/O接口的构成
DB 数据端口 AB CPU CB 译 码 状态端口 控制端口 I/O 设备
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(1) I/O端口 概念：CPU与外设进行数据传输时，各类信息在接口进入不同 的寄存器，一般称这些寄存器为I/O端口。 分类：数据端口，状态端口，控制端口。
数据 CPU
状态
外设
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四 方式1 2. 方式1输入
STB——选通信号。由外部输入，低电平有效。 STB有效时，将外部输入的数据锁存到所选端口的输入锁存器 中。
IBF——输入缓冲存储器满信号。向外部输出，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，它由STB信号置位，待CPU执行IN指令时， RD有效，将输入数据读入CPU，其后沿把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。
可编程输入输出接口芯片8255
一 8255A的结构 1.数据端口A、B、C 均为8位端口 2. A组控制和B组控制电路
A组控制电路控制端口A和端口C的高4位的工作方式和读写操作。 B组控制电路控制端口B和端口C的低4位的工作方式和读写操作。 3.数据总线缓冲器 功能：通过它与系统数据总线相连。 4.读写控制逻辑电路 功能：管理数据传输过程。
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四 方式1
方式1输入时序
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四 方式1 3. 方式1输出
OBF——输出缓冲存储器满信号。向外部输出，低电平有效。 OBF有效时，表示CPU已将数据写入该端口正等待输出。当 CPU执行OUT指令，WR有效时，表示将数据锁存到数据输出 缓冲存储器，由WR的上升沿将OBF置为有效。由ACK的有效 信号使其恢复为高。 ACK ——外部应答信号。由外部输入，低电平有效。 ACK有效，表示外部设备已收到由8255A输出的八位数据， 它实际上是对OBF信号的回答信号。
RD 0 0 0 1 1 1 1 × 0 1
WR 1 1 1 0 0 0 0 × 1 1
CS 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
操作 读A口 读B口 读C口 写A口 写B口 写C口 写控制端口 高阻 非法状态 高阻
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二 8255A的控制字及工作方式 1. 三种基本工作方式
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查询式输出接口电路
例：查询式输出的程序段，STATUS_PORT表示状态端口地址， READY_BIT表示状态端口中的准备好位，DATA_PORT表示 数据端口地址，DATA表示输出数据在存储器中存放的位置。 MOV DX,STATUS_PORT WAITING: IN AL,DX TEST AL,READY_BIT JZ WAITING MOV DX,DATA_PORT MOV AL,DATA OUT DX,AL MOV DX,STATUS_PORT IN AL,DX AND AL,NOT READY_BIT OUT DX,AL
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5. 控制信号 片选信号：由系统地址线译码产生，启动CPU与8255A之间 的通信。 读、写信号：控制CPU与8255A之间的数据流向。 RESET复位信号：清控制寄存器，设置A、B、C三个端口为 输入方式。 端口选择信号：经译码四个地址分别对应于A、B、C三个 数据端口和控制端口。 RD 读信号:低电平有效，它控制8255A送出数据和状态信息 至CPU. WR 写信号，低电平有效，它控制把CPU输出的数据和命令信号 写到8255A。
方式0——基本的输入输出方式 方式1——选通的输入输出方式 方式2——双向传输方式
2. 工作方式控制字
例：设8255A的端口地址为F8H～FBH，A、B、C均为基本 I/O方式(即方式0)，其中A口为输入口，B口为输出口， C口为输出口，写出工作方式控制字。 分析：确定控制端口的地址 写控制字到控制端口 MOV AL , 1001 0000B OUT 0FBH , AL
第五章
概述
数字量输入输出
系统总线及接口 中断控制系统 计数定时接口 并行输入输出接口
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第一节 概述
5.1.1 I/O信号的形式
一 数据信息 1. 数字量 二进制形式的数据，或是已经过编码的二进制形式的数据。 最小单位为“位”(bit)，8位称为一个字节(BYTE)。 2. 模拟量 模拟量信号不能直接进入计算机，必须经过A/D(模拟/数字) 转换器，把模拟量转换成数字量，才能输入计算机。当外部 设备需要模拟量信号控制时，D/A(数字/模拟)转换器又能把 数字量转换成模拟量信号。 3.开关量 开关量信号只有两种状态，即“开”或“闭”。这样，只要用一位 二进制数就可表示。
可编程输入输出接口芯片8255
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 出的通道。由于它是可编程的，可以通过软件来设 置芯片的工作方式，所以，用8255A连接外部设备时， 通常不用再附加外部电路，给使用者带来很大方便。
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二 8255A的控制字及工作方式 3. C口置位复位控制字
例：设8255A控制端口的地址为0FBH， (1) 写控制字使PC6复位 (2) 写控制字使PC3置位 (1) MOV AL , 0000 1100B OUT 0FBH , AL
(2) MOV AL , 0000 0111B OUT 0FBH , AL
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三、 中断传送方式 1. 优点 可以使CPU和外设同步工作，提高了CPU的工作效率。
2. 中断传送原理
中断传送方式的接口电路
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四、 DMA方式 1. 优点 外设与内存间直接进行数据交换，不通过CPU。DMA方式 由硬件请求信号启动，又由DMAC电路完成数据传送， 整个过程完全由硬件实现，所以传送速率非常高。 2. DMA控制器的功能 能向CPU发出HOLD信号 当CPU发出HLDA信号后，接管总线控制权，进入DMA方式 发出地址信息，能对存储器寻址及能修改地址指针 能发出读写等控制信号 能决定传送字节数及判断DMA传送是否结束 发出DMA结束信号，使CPU恢复正常工作状态。
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四 方式1 3. 方式1输出
方式1输出时序
五、方式2 —— 双向输入/输出方式
8255A中只允许端口A处于工作方式2，可用来在两台处理机 之间实现双向并行通信。其有关的控制信号由端口C提供，并 可向CPU发出中断请求信号。 当端口A工作于方式2时，允许端口B工作方式0或方式1完成 输入/输出功能，其方式控制字格式如图所示。
INTR——中断请求信号，高电平有效。 这是8255A的一个输出信号，可作为向CPU的中断请求信号。 当STB为高，IBF为高和INTE(中断允许)为高时被置为高，而 由RD信号的下降沿清除。 INTEA: 端口A的中断允许信号，可由用户通过对PC4的按位 置位/复位来控制。PC4=1，允许中断。PC4=0，禁止中断。 INTEB: 端口B的中断允许信号，可由用户通过对PC2的按位 置位/复位来控制。PC2=1，允许中断。PC2=0，禁止中断。
6. 端口寻址 8255A共有4个端口，3个数据端口，A口，B口，C口，一个 控制端口。
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
A1 0 0 1 0 0 1 1 × 1 ×
A0 0 1 0 0 1 0 1 × 1 ×
二 状态信息 反应当前外设的工作状态，是外设通过接口往CPU传送的。 三 控制信息 是CPU通过接口传送给外设的，CPU通过发送控制信息 控制外设的工作。
5.1.2 I/O接口
在计算机中，介于CPU与外设间，实现硬件连接和软件通讯 的装置。
一、 I/O接口的作用
对信息的传输形式进行变换。（模数转换和数模转换） 电平转换和放大 I/O定向 串并转换及并串转换 锁存和缓冲
INTR——中断请求信号。向CPU输出，高电平有效。
当输出装置已经接收了CPU输出的数据后，它用来作为向CPU 提出新的中断请求。要求CPU继续输出数据。当ACK为高电平， OBF为高电平和INTE为高电平时，使其置位。而WR信号的 下降沿使其复位。 INTEA: 端口A的中断允许信号，可由用户通过对PC6的按位 置位/复位来控制。PC6=1，允许中断。PC6=0，禁止中断。 INTEB: 端口A的中断允许信号，可由用户通过对PC2的按位 置位/复位来控制。PC2=1，允许中断。PC2=0，禁止中断。
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5.1.4 I/O的控制方式
一.直接传送方式
适用于总是处于准备 好状态的外设 优点：软件及接口硬件 简单 缺点：只适用于简单 外设，适应范围较窄
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查询式输入的接口电路
二. 查询传送方式
(1) 概念 (2) 三环节 CPU从接口中 读取状态字 CPU检测状态字 如果外设处于就绪 状态，传送数据
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三 方式0 基本输入输出方式，适用于无需应答信号的简单I/O数据场合， I/O数据处于准备好状态，CPU随时从端口写入和读取数据。
方式0可工作在查询方式，方式0的应答信号线由用户自行定义， 只能查询不能中断，取C口的某些位作为A、B口的控制和状态信息。 四 方式1 1. 与方式0的比较 和方式0相比，A、B仍作为数据输入/输出口，但规定端口C的 某些位作为状态和控制信息，不能由用户改变。