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[BLOCKQUOTE]<br />第四节 外部8255A接口电路的扩展<br /> MCS－51系统可以扩展的外部I／O接口电路有： 可编程的并行接口电路、定时计数器、串行通信接口电路以及数模转换器和模数转换器等。对MCS－51系统扩展外部I／O接口电路需要注意的问题是： 外部数据存储器和外部I／O接口电路采用统一编址设计，共同使用MOVX指令控制存取。<br /> 1.8255A可编程并行接口电路<br /> （1）内部结构简介：<br /> 在主机界面上：<br /> 数据总线缓冲器：通过8位数据线与CPU交换控制和数据信息。<br /> 读写控制逻辑模块：接收来自CPU的相关控制信号，控制8255A电路的存取操作。<br /> 在外设界面上：<br /> 8位并行端口PA： 通过编程可以分别设置成单向输出、单向输入或者分时输入输出。PA端口输出具有锁存和缓冲的功能，输入具有锁存功能。<br /> 8位并行端口PB：通过编程可以分别设置成单向输出和单向输入。PB端口输出具有锁存和缓冲的功能，输入具有缓冲功能。<br /> 8位并行端口PC： PC端口输出具有锁存和缓冲的功能，输入具有锁存功能。PC端口还可以分为高4位PC7～4和低4位PC3～0两个独立部分。PC端口可否独立控制取决于PA端口和PB端口的工作方式。<br /><img src="http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0313/course/_source/web/lesson/char9/images/9.4.1.jpg"><br />图9.9 PA端口的输出锁存和缓冲、输入锁存结构<br /><img src="http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0313/course/_source/web/lesson/char9/images/9.4.2.jpg"><br />图9.10 PB端口的输出锁存和缓冲、输入缓冲结构<br /> （2）外部电气引脚配置与功能：<br /> 所有I／O接口电路芯片都分为主机界面和外设界面。主机界面与CPU连接。外设界面与外部电路连接。 I／O接口电路的电气引脚也有两个界面之分。<br /> 主机界面上的电气引脚<br /> 数据总线D7～D0：8255A与CPU交换控制和数据信息的路径。<br /> 片选输入控制线CS：来自I／O地址译码电路，低有效。<br /> 读出控制RD和写入控制WR：来自CPU的读写输出控制信号，低有效。<br /> 地址输入线A1、A0：来自地址锁存器输出，用于寻址内部PA端口、PB端口、PC端口和命令端口之一。<br /> 复位控制输入线RESET：8255A电路与CPU同步复位。复位后内部4个端口清0，外设界面上的24条I／O引脚呈现高阻状态，8255A电路与外部设备断开。<br /> 外设界面上的电气引脚<br /> PA7～0：PA端口的8位I／O引脚，传送方向由编程决定。<br /> PB7～0：PB端口的8位I／O引脚，传送方向由编程决定。<br /> PC7～0：PC端口的8位I／O引脚，传送方向由编程决定。PC端口还可以一分为二：PC7～4和PC3～0 。<br /><img src="http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0313/course/_source/web/lesson/char9/images/9.4.3.jpg"><br /> （3）8255A并行接口的编程操作。<br /> 8255A并行接口的编程操作分为： 写入8255A 命令字， 用于设置8255A电路的工作模式与传送方向。写入PC端口操作字，用于设置PC端口的位输入或输出状态。<br /> 8255A的命令字格式与功能，如图9.11。<br /><img src="http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0313/course/_source/web/lesson/char9/images/9.4.4.jpg"><br />图9.11 8255A 命令字格式<br /> 功能说明：<br /><br /> D0 PC3～PC0方向设置<br /> 0 输出方向<br /> 1 输入方向<br /> D1 PB端口方向设置<br /> 0 输出方向<br /> 1 输入方向<br /> D2 PB端口工作模式<br /> 0 直接式输入或者输出（模式0）<br /> 1 选通式输入或者输出（模式1）<br /> D3 PC7～PC4方向设置<br /> 0 输出方向<br /> 1 输入方向<br /> D4 PA端口方向设置<br /> 0 输出方向<br /> 1 输入方向<br /> D6 D5 PA端口工作模式<br /> 0 0 直接式输入或者输出（模式0）<br /> 0 1 选通式输入或者输出（模式1）<br /> 1 X 选通式分时输入输出（模式2）<br /> D7 8255A软件字的特征位<br /> 0 PC端口操作字<br /> 1 8255A命令字<br /> 8255A的PC端口操作字格式与功能<br /><img src="http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0313/course/_source/web/lesson/char9/images/9.4.5.jpg"><br />图9.12 8255A PC 端口操作字格式<br /> 功能说明：<br /> D3 D2 D1 指定PCi位线<br /> 0 0 0 PC0<br /> 0 0 1 PC1<br /> 0 1 0 PC2<br /> 0 1 1 PC3<br /> 1 0 0 PC4<br /> 1 0 1 PC5<br /> 1 1 0 PC6<br /> 1 1 1 PC7<br /><br /> D0 电平状态<br /> 0 PCi低电平<br /> 1 PCi高电平<br /> D7＝0，操作字特征位。 <br /> 注意：8255A的命令字和PC端口操作字都是写入到芯片中的命令端口，它们通过各自的特征位区别。<br /> 2.MCS－51系统与8255A电路的接口设计<br /> MSC-51系统与8255A电路的接口设计如图9.13所示。<br /><img src="http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0313/course/_source/web/lesson/char9/images/9.4.6.jpg"><br />图9.13 MCS－51系统与8255A电路的接口<br /> 接口设计说明：<br /> ①74138的控制逻辑参考本章第二节的图9.2.3。Y7输出有效时，A15A14A13＝111。<br /> ②本接口逻辑是地址不完全译码设计。8255A电路可以使用的4个端口地址分别是：0E000H、0E001H、0E002H和0E003H。<br /> ③8255A接口电路编程操作举例：<br /> MOV DPTR，#0E003H；指向8255命令端口<br /> MOV A，#80H； 命令字：PA、PB和PC端口直接输出<br /> MOVX @DPTR，A； 写入命令<br /> DEC DPL； 指向PA端口0E000H<br /> DEC DPL；<br /> DEC DPL；<br /> MOVX @DPTR，A； 数据写入PA端口<br /> INC DPL； 指向8255命令端口<br /> INC DPL；<br /> INC DPL；<br /> MOV A，#9； PC端口操作字<br /> MOVX @DPTR，A； PC4输出高电平<br /> 3.8255A并行接口的工作模式<br /> 8255A并行接口电路内部的PA端口具有3种传送模式可供选用。 PB端口具有2种传送模式可供选用。PC端口的传送模式取决于PA端口和PB端口的传送模式。<br /> （1）传送模式0。<br /> 模式0的功能特点：<br /> ·是直接控制输入或输出传送。不需要查询和中断控制。<br /> ·PA、PB和PC端口都可以编程设置为模式0传送。<br /> ·PA、PB、PC7～PC4、PC3～PC0这4个端口最多有16种输入输出组合。<br /> 模式0传送在计算机系统中很多有实际应用的例子。例如在PC系统中，8255A并行接口电路的PA端口被设置成模式0输入， 接收键盘输入的按键扫描码。<br /> 又如在非编码键盘的扫描控制系统中，8255A并行接口电路的PA端口被设置成模式0输出，PB端口被设置成模式0输入， 以便进行按键的扫描识别。<br /> 另外，在半导体数码管显示控制电路中，通常设置8255A并行接口电路的PA和PB端口为模式0输出，分别进行位控制和段控制。<br /> （2）传送模式1。<br /> 模式1的功能特点：<br /> ·是采用查询或者中断控制的输入或输出传送。<br /> ·PA端口编程为模式1传送后，要占用PC端口的部分资源。<br /> ·PB端口编程为模式1传送后，也要占用PC端口的部分资源。<br /> ·PC端口的剩余资源仍然可以独立操作。<br /> PA端口模式1输入传送的逻辑结构，如图9.14所示。<br /><img src="http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0313/course/_source/web/lesson/char9/images/9.4.7.jpg"><br />图9.14 PA端口模式1输入传送的逻辑结构<br /> 功能说明：<br /> ①－STB是选通输入信号，来自外设电路，低有效表示数据已经打入PA端口锁存器。<br /> ②IBF是输入缓冲器满信号，由8255电路输出，高有效表示PA端口数据尚未被CPU读取，不能再接收新数据。 当IBF返回低电平，表示输入缓冲器空，可以接收新数据。IBF信号由－STB选通信号激活，随CPU的读控制信号－RD的撤消而失效。<br /> ③INTR是中断请求信号，输出到主机电路，要求CPU读取PA端口数据。INTR信号也可以作为查询信号使用。<br /> ④INTR信号能否激活， 受到8255电路内部的中断允许触发器INTE的控制。 INTE＝1， 允许激活INTR信号。 INTE＝0，禁止激活INTR信号。中断允许触发器INTE的置位控制如下：<br /> MOV DPTR，#0E003H；指向8255命令端口<br /> MOV A，#1001B； PC4置1，允许激活PA端口的INTR信号<br /> MOVX @DPTR，A； 写入PC端口操作字<br /> MOV A，#101B； PC2置1，允许激活PB端口的INTR信号<br /> MOVX @DPTR，A； 写入PC端口操作字<br /> ⑤PB端口设置为模式1输入时，分别占用PC0（INTR）、PC1（IBF）和PC2（－STB）。<br /> ⑥PC端口还剩余的PC7和PC6，可以编程为两位输入或者输出，也可以单独进行位操作。<br /> PA端口模式1输出传送的逻辑结构，如图9.15所示。<br /><img src="http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0313/course/_source/web/lesson/char9/images/9.4.8.jpg"><br />图9.15 PA端口模式1输出传送的逻辑结构<br /> 功能说明：<br /> ①－OBF是输出缓冲器满信号，由8255电路输出，低有效表示PA端口数据已经准备就绪，可供外设电路读取。<br /> ②－ACK是输入响应信号，来自外设电路，低有效表示外设电路已经读取PA端口的数据。－ACK信号由－OBF信号激活。当－ACK信号生效后，－OBF信号返回高电平撤销。 当CPU把数据写入PA端口后，随着写控制信号－WR的撤销，－OBF信号再次自动激活。<br /> ③INTR 是中断请求信号， 输出到主机电路， 表示 PA 端口已经空闲，要求CPU再次写入数据。INTR信号也可以作为查询信号使用。<br /> ④INTR信号能否激活, 受到8255电路内部的中断允许触发器INTE的控制。但是，改用PC6来控制是否激活INTR信号。中断允许触发器INTE的置位控制如下：<br /> MOV DPTR，#0E003H；指向8255命令端口<br /> MOV A，#1101B； PC6置1，允许激活PA端口的INTR信号<br /> MOVX @DPTR，A； 写入PC端口操作字<br /> MOV A，#101B； PC2置1，允许激活PB端口的INTR信号<br /> MOVX @DPTR，A； 写入PC端口操作字。<br /> ⑤PB端口设置为模式1输出时，分别占用PC0（INTR）、PC1（－OBF）和PC2（－ACK）。<br /> ⑥PC端口还剩余的PC5和PC4，可以编程为两位输入或者输出，也可以单独进行位操作。<br /> （3）传送模式2<br /> 只有PA端口可以编程设置为模式2传送。这是采用中断或者查询控制的分时输入和输出的双向传送方式。其接口逻辑特点如图9.16所示。<br /><img src="http://www.fjtu.com.cn/fjnu/courseware/0313/course/_source/web/lesson/char9/images/9.4.9.jpg"><br />图9.16 接口逻辑特点<br /> 模式 2传送的工作原理结合模式 1的输入和输出原理来分析和理解。CPU响应模式2的中断请求后，还要测试－OBF信号和IBF信号，以便确定是输出中断还是输入中断。 <br />[/BLOCKQUOTE]
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