第8章 接口技术
8.1 分析教材内容
输入/输出接口电路，是微处理器和外部设备交换信息的通道，是微型计算机的重要组成部分。本章主要介绍：8255A并行I/O接口芯片；8251A串行I/O接口芯片；8253计数器/定时器芯片；AD574、ADC0809和DAC0832等模/数、数/模转换芯片。
输入/输出接口电路，一方面要接收来自CPU的地址信号、数据信号和控制信号，另一方面还要与各种类型的外设相连接，以实现CPU与外设之间的数据传送。
8.1.1 分析重点、难点问题
本章重点是：从硬件方面要掌握8255A并行I/O接口芯片；8251A串行I/O接口芯片；8253计数器/定时器芯片；AD574、ADC0809和DAC0832等模/数、数/模转换芯片与CPU的连接原理和连接方法。从软件方面要掌握可编程芯片的初始化编程，并掌握其应用程序的编写。要达到以上目的，还要从基本概念出发，循序渐进地进行。 1．并行通信和并行接口芯片 1）并行通信
所谓并行通信就是把一个字符的全部n个数据位用n条线同时进行传输。实现并行通信的接口就是并行接口。一个并行接口根据需要，可以设计为输入接口，负责输入信息；也可以设计为输出接口，负责输出信息；还可以设计为双向通信接口，既负责输入信息，又负责输出信息。例如，在计算机系统中连接纸带读入机的接口是输入接口；连接行式打印机的接口是输出接口；连接磁盘驱动器的接口是双向通信接口。 2）8255A可编程并行接口芯片
8255A是Intel系列的可编程并行接口芯片。通过软件可以设置该芯片的工作方式。 ① 8255A的内部结构
8255A芯片的内部结构如图8-1所示。 从图中可知，8255A由以下四部分组成： Ⅰ. 数据端口A、B、C
8255A有三个8位数据端口，分别为端口A、端口B和端口C。通过编程用户可以将其用作输入端口或者输出端口。三个端口内部组织结构如下：
? 端口A
端口A内部设置了一个8位数据输入锁存器和一个8位数据输出锁存器/缓冲器。因此，用端口A作为输入或输出端口时，数据均能被锁存。
? 端口B
端口B内部设置了一个8位的数据输入缓冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器。因
1
此，端口B作为输入端口时，数据不能被锁存，而作为输出端口时，数据能被锁存。
图8-1 8255A内部结构框图
? 端口C
端口C内部设置了一个8位数据输入缓冲器和一个8位数据输出锁存器/缓冲器。因此，当端口C作为输入端口时，数据不能被锁存，而作为输出端口时，数据能够被锁存。
在三个端口使用中，端口A和端口B常常作为独立的输入端口或者输出端口，端口C往往是配合端口A和端口B的工作。通过向芯片写入方式选择控制字，端口C可以被分成两个4位端口。根据芯片工作方式的不同，这两个4位端口，可以用作一般的输入输出，也可以分别作为端口A和端口B的输入状态信号、输出控制信号。
Ⅱ. A组控制和B组控制
A组控制电路控制端口A、端口C高4位（PC7～PC4）的工作方式和读/写操作。 B组控制电路控制端口B、端口C低4位（PC3～PC0）的工作方式和读/写操作。 这两组控制电路，根据芯片内部的控制寄存器内容（存放着CPU输出的方式选择控制字），以及来自读/写控制逻辑电路的读/写命令，决定两组端口的工作方式和读/写操作。
Ⅲ. 读/写控制逻辑电路
将CPU地址总线的A1、A0（8086为A2、A1）和CS（片选）信号及有关的控制信号（RD、
WR、RESET）组合，用来控制整个8255A芯片的工作过程，以完成对数据信息、状态信息
和控制信息的传输。
Ⅳ. 数据总线缓冲器
它是一个双向三态的8位数据缓冲器，8255A芯片通过它与系统数据总线相连，用来传送输入数据、输出数据、CPU发出的控制字以及外设的状态信息。
② 8255A的控制字
CPU通过向8255A控制端口中写入方式选择控制字来决定其工作方式。控制字分为两类，根据D7位的状态来决定。
Ⅰ. 方式选择控制字
方式选择控制字的格式如图8-2所示。
2
图8-2 8255A方式选择控制字
在方式选择控制字中，D7=1是其特征标志，D6、D5、D4和D3位用来选择A组的工作方式以及端口A和端口C上半部的输入/输出性质，D2、D1和D0位用来选择B组的工作方式以及端口B和端口C下半部的输入/输出性质。
? 8255A有三种工作方式，即： 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
? 端口A可以工作于三种工作方式中任何一种，端口B只能工作于方式0或者方式1，
端口C经常配合端口A和端口B工作，为端口A或B提供控制信号和状态信号。 ? 允许划为同一组的两个端口分别工作于输入状态和输出状态。也即，端口A和端口
C的上半部合称A组，若A组工作在方式0，端口A用于输入时，端口C的上半部可用于输出。
为了巩固对8255A控制字的理解，下面举一例说明方式选择控制字的用法。
设在某8086系统中有一个8255A芯片，8255A之D7～D0接到8086系统数据总线之低八位，8255A之A1、A0分别接到系统地址总线之A2、A1。若已知该芯片的四个端口地址是0E0H、0E2H、0E4H和0E6H，要求该8255A芯片工作在如下工作方式：
端口A —— 方式0，输出 端口B —— 方式0，输入 端口C高四位 —— 输出 端口C低四位 —— 输入
经分析，其方式选择控制字为83H，以下指令完成该芯片工作方式的选择： MOV AL，83H ；方式选择控制字送AL
OUT 0E6H，AL ；方式选择控制字输出给8255A控制端口 Ⅱ. 端口C置位/复位控制字
端口C的各位经常作为控制位或状态位来使用，为了方便用户单独设置端口C之某一位的状态，在设计8255A芯片时，就设计了端口C置位/复位控制字。该控制字的D7位为0，这是其标志位。端口C的置位/复位控制字的具体格式如图8-3所示。
3
图8-3 8255A端口C置位/复位控制字
分析：图8-3中控制字的D3D2D1位指明了对端口C哪一位进行操作，而D0位则指明对端口C相应位的操作是置“1”还是清“0”，D6－D4为任意值。需要引起注意的是，尽管是利用该控制字对端口C的各位置“1”或清“0”，但是，该控制字必须写入8255A的控制口。例如，把端口C的PC7位置“0”，其控制字为00001110B，即十六进制的0EH；端口C的第五位置“1”，其控制字应为0BH。假设8255A控制口地址为0E6H，则可用下列程序实现上述要求。
MOV AL，0EH MOV DX，00E6H OUT DX，AL MOV AL，0BH OUT DX，AL
；PC7清“0”控制字送AL ；控制口地址送DX ；对PC7清“0”操作 ；PC5置“1”控制字送AL ；对PC5置“1”操作
③ 8255A的工作方式
8255A端口A有三种工作方式可以选择，而端口B只能在方式0或者方式1下工作。 Ⅰ. 方式0——基本输入/输出方式
在这种方式下，三个数据端口A、B、C（C分为两个4位端口），通过方式选择控制字，可任意选定其为输入口或者输出口。而且同属于一组的两个端口也可以分别定义为输入口或者输出口。各端口无固定的应答线联系。CPU只要对8255A执行I/O指令即可输入和输出数据。
方式0的主要特点归纳如下：
? 两个8位端口A、B及两个4位端口（端口C之高、低4位）中的任一端口，均可
以作为输入端口或输出端口，且各端口之间没有规定必然的联系。
? 四个端口的输入或输出，可以有16种不同的组合，故可以适用于多种用途。 ? 各端口输入时无锁存，输出时有锁存。 Ⅱ. 方式1——选通的输入/输出方式
在这种方式下，端口A和端口B进行输入/输出传输时，必须利用端口C提供的选通信号和应答信号，而且这些信号与端口C中的数位之间有着固定的对应关系，这种关系不是软件可以改变的。
4
