并行IO接口8255

8255A

8255A包含3个带锁存或缓冲的数据端口，可与外设并行进行数据交换。

• 含3个独立的8位并行输入/输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力，即A端口（通道）、B端口（通道）、C端口（通道）
• 也可联合使用，构成单线、双线或三线联络信号的并行接口，此时，C端口完全服务于A、B端口。
• 可通过编程设置各端口的工作方式和数据传送方向（入/出/双向）。

芯片组成

外设接口

三个端口

• 端口A：PA0～PA7（8位）
  A组，工作方式0、1、2
  常作数据端口，功能最强大。
• 端口B：PB0～PB7（8位）
  B组，工作方式0、1
  常作数据端口
• 端口C：PC0～PC7（8位）
  A组控制高4位PC4～PC7，B组控制低4位PC0～PC3，仅支持工作方式0
  可作数据、状态和控制端口；分两个4位，每位可独立操作

两组端口

A组：

• 端口A（PA0～PA7）
• 端口C的高4位（PC4～PC7）

B组：

• 端口B（PB0～PB7）
• 端口C的低4位（PC0～PC3）

关于C口（★）

1. C端口被分成两个4位端口，两个4位端口只能以方式0工作，可分别选择输入或输出

2. 在控制上，C端口上半部和A端口编为A组，C端口下半部和B端口编为B组

3. 当A和B端口工作在方式1或方式2时，C端口的部分或全部引脚将被用来为A、B端口输出控制信号或输入状态信号。

内部逻辑

三个端口在内部分成两组控制

A组控制电路控制A端口和端口C的上半部分
B组控制电路控制B端口和端口C的下半部分

• 根据CPU的命令字控制8255A的工作方式，每组控制电路从读写控制逻辑接受各种命令，从内部数据总线接受控制字并发出命令到各自相应的端口。
• 根据CPU的命令字对端口C的每一位实现按位置位（1）或复位（0）。

CPU接口

连接系统端的主要引线：

• D0～D7——控制字输入端口
• CS——片选信号
• RD、WR——决定内外部总线上信息传送的方向
• A0、A1——端口寻址
• RESET——复位信号,接系统总线的RESET，使8255A复位

A1	A0	选择
0	0	端口A
0	1	端口B
1	0	端口C
1	1	控制寄存器

8255A的控制字（★）

2个控制字：

• 方式选择控制字（方式控制字）：确定三个端口的工作方式，给出标识位。
• 通道C置位复位控制字（位控字）：控制C口的某一位的输出，或用于设置INTE位。

两个控制字共用一根地址线，即A0、A1选择是控制器还是端口。
使用D7位判断控制字，即选择方式控制字和位控字。

D7＝1表示为方式选择控制字（方式控制字）
D7＝0表示为通道C置位/复位控制字（位控字）

位控字（D7=0）

• 通道C 置位 / 复位控制字用于对单个位的操作。

• 端口C的每一位都可以通过控制寄存器写入 置位 / 复位控制字，使之置位（输出为1）或复位(输出为0)。

• C口的控制靠写入控制字，而不是直接写入C口。

• D6，D5，D4——未用

• D3，D2，D1——选择C口某一位

• D0——置位 / 复位

方式选择控制字（D7=1）

位	功能
D7	必须是1
D6，D5	A组方式选择（0、1、2）
D4	（PA0～PA7）输入、输出
D3	（PC4～PC7）输入、输出
D2	B组方式选择（0、1）
D1	（PB0～PB7）输入、输出
D0	（PC0～PC3）输入、输出

8255A的工作方式

• 方式0：基本输入输出方式，适用于无条件传送和查询方式的接口电路。
• 方式1：选通输入输出方式，适用于查询和中断方式的接口电路。
• 方式2（仅A口）：双向选通传送方式，适用于与双向传送数据的外设。适用于查询和中断方式的接口电路。

链接1
链接2

工作方式0（基本输入/输出方式）（★）

• A口、C口的高4位，B口、C口的低4位 可分别定义为输入或输出，各端口互相独立，故共有16种不同的组合。

• 8255相当于三个独立的8位简单接口。

• 各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出。

• 定义为输出的口均有锁存数据的能力，而定义为输入的口则无锁存能力。

• 在方式0下，C口还可以通过位控字按位进行置位和复位。

• C端口即可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口。

时序：

1. A0 = 1、A1 = 1，D0~D7写入控制字
2. 改变RD#和WR#，选择读写
3. 对于输出：通过A0、A1选择A、B、C端口，通过D0~D7写入数据
4. 对于输入：通过A0、A1选择A、B、C端口，通过D0~D7读出数据
   
   

应用：

• 用于连接简单外设。
• 适用于：无条件输入输出方式。查询输入输出的方式：把A、B口作为8位数据的输入或输出口，C口的高/低4位分别定义为A、B口的控制位和状态位。

工作方式1（选通输入/输出方式）

• A、B口作输入或输出口，C口的部分位固定用作A、B口的选通控制信号。

• 每一个8位数据端口（A、B）均可设置为输入、输出方式，且两种工作方式均可锁存，而且可以进行中断控制。

• 输入时PC3(INTR)、PC4(STB#)、PC5(IBF)，输出时PC3(INTR)、PC6(ACK#)、PC7(OBF#)三位控制端口A状态。

• 输入时PC2(STB#)、PC1(IBF)、PC0(INTR)， 输出时PC2(ACK#)、PC1(OBF#)、PC0(INTR)三位控制端口B状态。

• 未被用到的C端口，都可用位控字随便设置输入输出。

• A、B口的INTR可输出中断到CPU，INTE可控制中断使能失能。

• 对INTE的可通过写入端口C的对应位。输入时端口A的INTE对应PC4，端口B的INTE对应PC2。输出时端口A的INTE对应PC6，端口B的INTE对应PC2。

	数据输入
STB#	数据选通信号，表示外设已经准备好数据。将输入设备送来的数据锁存在输入锁存器中。
IBF	输入锁存器满，表示已经接收到数据，由STB的前沿产生，CPU的IN指令清除此信号。
INTR	中断请求信号，由STB后沿产生，要求CPU读取数据。
INTE	中断允许位，允许INTR发出中断请求。当INTE = 1和IBF位高电平时允许INTR请求。

	数据输出
OBF#	输出缓冲器满信号，通知外设取走数据 。
ACK#	外设响应信号，表示已从数据段口取走数据。会使OBF变成无效的高电平。
INTR	通知CPU输出下一个数据，ACK上升沿产生（常接到8259A）。
INTE	中断允许位，INTE = 1和OBF为高电平时，允许产生INTR信号。

输入

输出

时序：

应用：

• 主要用于中断控制方式下的输入输出。
• C口除部分位用作选通信号外，其余位可工作在方式0下，作为输入或输出线。特别是A、B均为方式1时仅使用C口的6条线，余下二条线可作为单独的输入输出线，用程序指定其数据传送方向。

工作方式2（双向传输方式）

• 外设通过端口A即可向CPU发送数据，又能从CPU接收数据。

• 工作方式2只适用于端口A，端口B仍按方式0或方式1工作。

• 端口A可工作于双向方式，端口C的PC7～PC3位作为端口A的控制/状态信号端口，PC2～PC0用于B组。

• 端口A的输入/输出均有锁存功能。在方式2工作状态下，端口A既可工作于查询方式，又可工作于中断方式。

• 读数据时，WR的下降沿使得中断信号intr关闭，屏蔽外界中断，对应的是箭头1

• 读数据的上升沿2，将数据送入到OBF中，OBF处于下降沿，表示数据已经保存到输出缓存区，即输出缓存区已经满了。OBF的下降沿使得ACK的成功接收数据，处于下降沿，处于有效位，对应箭头3

• ack的上升沿，会打开intr的中断，使得中断有效。可以继续接受外部的数据。

• 写数据时，stb低电平有效，送来的数据已经保存在锁存器中，其下降沿使得IBF，输入数据缓冲区产生上升沿，对应的是箭头7

• stb上升沿，打开中断，使得intr高电平有效，同之cpu调用中断处理程序，中断处理程序发出读指令RD，低电平有效，读出IBF中的数据，使得IBF从高电平变为低电平，数据清空，对应箭头9

时序：

• 地址在读数据以前就一定要稳定，并且前后都要有一定的保险时间，对应的就是CS，A1，A0

• D0~D7表示的是总线上获取的数据，紧紧跟在RD后，RD是在下降沿写入，在上升输出到总线上

• 主要分清两种情况，一种是有外界事件引起的，一种是由当前的状态变化引起的。

应用：

• 可用于中断控制输入输出方式。
• 当A口工作于方式2时，B口可工作于方式1（此时C口的剩余位都用作B口选通控制线）；B口也可工作于方式0（此时C口的剩余位也只能用作方式0下的输入输出线）。

补充（★）

对端口C的数据输出有两种办法：

1. 通过端口C的I/O地址：向C端口直接写入字节数据。这一数据被写进C端口的输出锁存器，并从输出引脚输出，但对设置为输入的引脚无效

2. 通过控制端口：向C端口写入位控字，使C端口的某个引脚输出1或0，或置位复位内部的中断允许触发器