1、第7章 并行擴(kuò)展技術(shù) 課時(shí)：10學(xué)時(shí)教學(xué)目的 了解數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線的構(gòu)成。掌握片外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的方法。掌握擴(kuò)展I/O的方法和可編程芯片8255及8155的應(yīng)用。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn) 控制總線的構(gòu)成方法和擴(kuò)展存儲(chǔ)單元地址的分析方法。8255A與8155的應(yīng)用。 第7章 并行擴(kuò)展技術(shù) 7.1 并行擴(kuò)展概述 7.2 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展 7.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 7.4 簡(jiǎn)單并行I/O接口擴(kuò)展 7.5 8255可編程并行接口擴(kuò)展 7.6 8155可編程并行接口擴(kuò)展 本章小結(jié)習(xí)題 7.1 并行擴(kuò)展概述7.1.1 總線 7.1.2 擴(kuò)展總線的實(shí)現(xiàn) 7.1.1 總線總線是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，各

2、部件之間傳輸信息的通路，為CPU和其他部件之間提供數(shù)據(jù)、地址以及控制信息。按總線所在位置可分：內(nèi)部總線和外部總線，前者是指CPU系統(tǒng)內(nèi)部各部件之間的通路，后者指CPU系統(tǒng)和其外圍單元之間的通路，通常所說(shuō)總線是指外部總線。按通路上傳輸?shù)男畔⒖煞郑簲?shù)據(jù)總線(DB，Data Bus)、地址總線(AB，Address Bus)和控制總線(CB，Control Bus)。 7.1.1 總線 1. 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線(DB)用于單片機(jī)與存儲(chǔ)器之間或單片機(jī)與I/O端口之間傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)一致，如8051單片機(jī)是8位字長(zhǎng)，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)也是8位。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)數(shù)據(jù)總線是雙向的，即數(shù)據(jù)

3、既可以從單片機(jī)送到I/O端口，也可以從I/O端口送到單片機(jī)。7.1.1 總線2. 地址總線地址總線AB用于傳送單片機(jī)送出的地址信號(hào)，以便進(jìn)行存儲(chǔ)單元和I/O端口的選擇。地址總線的位數(shù)決定了單片機(jī)可擴(kuò)展存儲(chǔ)容量的大小。如8051單片機(jī)地址總線為16位，其最大可擴(kuò)展存儲(chǔ)容量為216=64K字節(jié)。地址總線是單向的，因地址信息總是由CPU發(fā)出的。3. 控制總線控制總線用來(lái)傳輸控制信號(hào)，其中包括CPU送往外圍單元的控制信號(hào)，如讀信號(hào)、寫(xiě)信號(hào)和中斷響應(yīng)信號(hào)等；還包括外圍單元發(fā)給送給CPU的信號(hào)，如時(shí)鐘信號(hào)、中斷請(qǐng)求信號(hào)以及準(zhǔn)備就緒信號(hào)等。7.1.1 總線單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu) 7.1.2 擴(kuò)展總線的實(shí)現(xiàn) 1.

4、 并行擴(kuò)展總線組成 80C51系列總線型單片機(jī)中，由P0口做地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口；P2口做地址線的高八位；P3口的RD、WR加上控制線EA、ALE、PSEN等組成控制總線。(1) 地址總線A0A15地址總線的高8位是由P2口提供的，低8位是由P0口提供的。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，由地址鎖存信號(hào)ALE的下降沿把P0口的低8位以及P2口的高8位鎖存至地址鎖存器中，從而構(gòu)成系統(tǒng)的16位地址總線。實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，高位地址線并不固定為8位，需要用幾位就從P2口中引出幾條口線。7.1.2 擴(kuò)展總線的實(shí)現(xiàn) (2) 數(shù)據(jù)總線D0D7數(shù)據(jù)總線是由P0口提供的，因?yàn)镻0口線既用作地址線，又用作數(shù)據(jù)線(分時(shí)使用)，因此，需

5、要加一個(gè)8位鎖存器。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，先把低8位地址送鎖存器暫存，然后再由地址鎖存器給系統(tǒng)提供低8位地址，而把P0口線作為數(shù)據(jù)線使用。在讀信號(hào)RD與寫(xiě)信號(hào)WR有效時(shí)，P0口上出現(xiàn)的為數(shù)據(jù)信息。 7.1.2 擴(kuò)展總線的實(shí)現(xiàn)(3) 控制總線 系統(tǒng)控制總線共12根，既P3口的第二功能再加上RESET、EA、ALE和PSEN。實(shí)際應(yīng)用中的常用控制信號(hào)如下。使用ALE作為地址鎖存的選通信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)低8位地址的鎖存。以PSEN信號(hào)作為擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。以EA信號(hào)作為內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào)。以RD和WR作為擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O端口的讀、寫(xiě)選通信號(hào)。執(zhí)行MOVX指令時(shí)，這兩個(gè)信號(hào)分別自動(dòng)有效。 7

6、.1.2 擴(kuò)展總線的實(shí)現(xiàn) 2. 總線擴(kuò)展的特性(1) 三態(tài)輸出 總線在無(wú)數(shù)據(jù)傳送時(shí)呈高阻態(tài)，可同時(shí)擴(kuò)展多個(gè)并行接口器件，因此存在尋址問(wèn)題。單片機(jī)通過(guò)控制信號(hào)來(lái)選通芯片，然后實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的通信。(2) 時(shí)序交互 單片機(jī)并行擴(kuò)展總線有嚴(yán)格的時(shí)序要求，該時(shí)序由單片機(jī)的時(shí)鐘系統(tǒng)控制，嚴(yán)格按照CPU的時(shí)序進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。(3) 總線協(xié)議的CPU控制 通過(guò)并行總線接口的數(shù)據(jù)傳輸，不需要握手信號(hào)，雙方都嚴(yán)格按照CPU的時(shí)序協(xié)議進(jìn)行，也不需要指令的協(xié)調(diào)管理。 7.1.2 擴(kuò)展總線的實(shí)現(xiàn) 并行總線擴(kuò)展的主要問(wèn)題是總線連接電路設(shè)計(jì)、器件的選擇以及器件內(nèi)部的尋址等。并行總線擴(kuò)展時(shí)，其所有的外圍擴(kuò)展設(shè)備的并行總線引腳都連

7、到相同的數(shù)據(jù)總線(DB)、地址總線(AB)以及公共的控制總線RD、WR上。其中數(shù)據(jù)總線為三態(tài)口，在不傳送數(shù)據(jù)時(shí)為高阻態(tài)?？偩€分時(shí)對(duì)不同的外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。總線連接方式的重點(diǎn)在于外圍設(shè)備片選信號(hào)的產(chǎn)生。該信號(hào)主要由以下兩種方法產(chǎn)生。線選法：用所需的低位地址線進(jìn)行片外存儲(chǔ)單元I/O端口尋址，余下的高位地址線輸出各芯片的片選信號(hào)，當(dāng)芯片對(duì)應(yīng)的片選地址線輸出有效電平時(shí)，該芯片選通操作。譯碼法：該方法需要用到譯碼器。采用譯碼法時(shí)，仍由低位地址線作片外尋址，而高位地址線用于譯碼器的輸入，譯碼器的輸出信號(hào)作各芯片的選通信號(hào)。7.2 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展 7.2.1 常用程序存儲(chǔ)器芯片 7.2.2 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)

8、例 7.2.1 常用程序存儲(chǔ)器芯片單片機(jī)外部擴(kuò)展常用程序存儲(chǔ)器芯片為EPROM，其掉電后信息不會(huì)喪失，且只有在紫外線的照射下，存儲(chǔ)器的單元信息才可擦除。用作擴(kuò)展的EPROM主要是27系列，如2716、2732、2764、27128、27256等，其中高位數(shù)字27表示該芯片是EPROM，低位數(shù)字說(shuō)明存儲(chǔ)容量，如2716表示16K個(gè)存儲(chǔ)位，亦即字節(jié)容量為2K的EPROM。常用的還有EEPROM ，即28系列，如2816/2817、2864等，型號(hào)含義同上。 7.2.1 常用程序存儲(chǔ)器芯片常用EPROM芯片管腳和封裝如以下圖所示。EPROM除2716外均為28線雙列直插式封裝，各引腳定義如下。A0A

9、i：地址輸入線，i=1215。D0Di：三態(tài)數(shù)據(jù)總線，讀或編程校驗(yàn)時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線，編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線。其余時(shí)間呈高阻狀態(tài)。PGM：編程脈沖輸入線。OE：讀出選通線，低電平有效。CE：片選線，低電平有效。VPP：編程電源線，其值因芯片及制作廠商而異。VCC：電源線，接+5V電源。GND：接地。7.2.1 常用程序存儲(chǔ)器芯片EPROM的操作方式主要有以下幾種。編程方式：把程序代碼(目標(biāo)文件)固化到EPROM中。編程校驗(yàn)方式：讀出EPROM中的內(nèi)容，校驗(yàn)編程操作的正確性。讀出方式：CPU從EPROM中讀出代碼。維持方式：數(shù)據(jù)端呈高阻態(tài)。編程禁止方式：用于多片EPROM并行編程。 2764和27128

10、的操作方式 27256的操作方式 注： X 代表任意狀態(tài)。 * 代表VPP的大小與型號(hào)和編程方式有關(guān)。 * * 代表VCC的大小與型號(hào)和編程方式有關(guān)。 27512 的操作方式 7.2.2 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)例 【例1】 8051擴(kuò)展一片2764 EPROM(8KB)。解：P2口的P2.0P2.4與EPROM的高5位地址線及片選CE連接；P0口經(jīng)地址鎖存器輸出的地址線與EPROM的低8位地址線相連，同時(shí)P0口又與EPROM的數(shù)據(jù)線相連；單片機(jī)ALE連接鎖存器的鎖存控制端；PSEN接EPROM的輸出允許OE；8051的內(nèi)、外存儲(chǔ)器選擇端EA接地。 擴(kuò)展單片EPROM，其片選CE直接接地即可。只要系統(tǒng)

11、執(zhí)行讀外部程序存儲(chǔ)器的指令，該EPROM就處于選通操作。P2口的P2.5P2.7未用，所以它們的狀態(tài)與2764的尋址無(wú)關(guān)；P2.5P2.7有八種狀態(tài)，2764的尋址范圍對(duì)應(yīng)有八個(gè)映像區(qū)。 7.2.2 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)例單片機(jī)與外部ROM的連接 7.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 7.3.1 常用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片 7.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)例7.3.1 常用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)采集的原始數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果等。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器應(yīng)能隨機(jī)讀/寫(xiě)，通常由半導(dǎo)體靜態(tài)隨機(jī)讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM組成。EEPROM芯片有時(shí)也會(huì)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。靜態(tài)RAM主要有讀出、寫(xiě)入、維持三種工作方式。常用的靜態(tài)RAM(SRAM

12、)電路有61系列的6116以及62系列的6264、62128、62256等。 7.3.1 常用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片各引腳定義如下:A0Ai：地址輸入線，i=10(6116)， 12(6264)， 13(62128)，14(62256)。D0Di：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線(6116為I/O0I/O7)。CE：片選信號(hào)輸入端，低電平有效。6264的26腳(CS1)為高電平，且CE為低電平時(shí)才選中該片。OE：讀選通信號(hào)輸入端，低電平有效。WE：寫(xiě)允許信號(hào)輸入端，低電平有效。VCC：工作電源，接+5V電壓。GND：接地。 6116的引腳與封裝 62系列SRAM引腳與封裝 OEOEOEWEWEWE7.3.1 常用數(shù)據(jù)存

13、儲(chǔ)器芯片注： X代表任意狀態(tài)。 *代表對(duì)于CMOS靜態(tài)RAM電路，CE為高電平時(shí)，電路處于降耗狀態(tài)。此時(shí)VCC可降至3V左右，內(nèi)部所存數(shù)據(jù)也不會(huì)喪失。 6116/6264/62128/62258的操作方式 7.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)例 【例3】 8051擴(kuò)展三片6116靜態(tài)RAM(6KB)。解：擴(kuò)展靜態(tài)RAM與擴(kuò)展ROM相似，只是控制信號(hào)有所不同，如以下圖所示為8051用線選法擴(kuò)展2KB靜態(tài)RAM6116的連線圖。 單片機(jī)的RD接EPROM的輸出允許OE；WR接EPROM的寫(xiě)允許WE。 P2口的P2.3、P2.4未用，所以它們的狀態(tài)與2764的尋址無(wú)關(guān)；假設(shè)無(wú)關(guān)位P2.3和P2.4為0，那么

14、1號(hào)片的地址為C000HC7FFH，2號(hào)片的地址為 A000HA7FFH，3號(hào)片的地址為6000H67FFH。8051擴(kuò)展6KB RAM 7.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)例【例4】 8051同時(shí)擴(kuò)展一片62256 RAM和一片27256 ROM。解：用線選法同時(shí)擴(kuò)展一片62256 RAM和一片27256 ROM，邏輯電路圖如以下圖所示。 32KB EPROM的地址為 0000H7FFFH， 32KB RAM的地址也為 0000H7FFFH； 雖然片選信號(hào)同為P2.7，兩者的地址相同，但不會(huì)發(fā)生地址沖突；因?yàn)橥獠縍AM的讀寫(xiě)控制信號(hào)為RD和WR，它們由MOVX指令產(chǎn)生，而外部ROM的讀控制信號(hào)在CP

15、U向外部ROM取指令時(shí)才產(chǎn)生，也就是說(shuō)外部RAM的讀寫(xiě)控制信號(hào)與外部ROM的讀控制信號(hào)不會(huì)同時(shí)產(chǎn)生。8051擴(kuò)展ROM與RAM的邏輯電路圖 7.4 簡(jiǎn)單并行I/O接口擴(kuò)展 7.4.1 簡(jiǎn)單I/O接口擴(kuò)展常用芯片 7.4.2 簡(jiǎn)單并行I/O接口擴(kuò)展實(shí)例 7.4.1 簡(jiǎn)單I/O接口擴(kuò)展常用芯片簡(jiǎn)單I/O接口擴(kuò)展所用芯片為74系列的TTL電路，CMOS電路也可作為MCS-51的擴(kuò)展I/O接口。這些芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配置靈活方便，比較容易擴(kuò)展，使系統(tǒng)降低了本錢(qián)、縮小了體積，因此在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常被采用。常用芯片有74LS244(八緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器/線接收器)、74LS245(八雙向總線收發(fā)器)、74L

16、S273(八D觸發(fā)器)、74LS373(八D鎖存器)、74LS377(帶使能的八D觸發(fā)器)等。74LS244是八緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器/線接收器，內(nèi)部有兩組4位三態(tài)緩沖器，具有數(shù)據(jù)緩沖隔離和驅(qū)動(dòng)作用，其輸入阻抗較高，輸出阻抗低，常用于單向三態(tài)緩沖輸出。 7.4.1 簡(jiǎn)單I/O接口擴(kuò)展常用芯片74LS244各引腳定義如下：1A11A4：第1組4條輸入線1Y11Y4：第1組4條輸出線2A12A4：第2組4條輸入線2Y12Y4：第2組4條輸出線1G：第1組三態(tài)門(mén)使能端， 低電平有效2G：第2組三態(tài)門(mén)使能端， 低電平有效VCC：工作電源，接+5V電壓GND：接地 7.4.1 簡(jiǎn)單I/O接口擴(kuò)展常用芯片74L

17、S273各引腳定義如下：D0D7：輸入線。Q0Q7：輸出線。CLR：去除控制端， 低電平有效。CLK：時(shí)鐘輸入端， 上升沿有效。VCC：工作電源， 接+5V電壓。GND：接地。7.4.1 簡(jiǎn)單I/O接口擴(kuò)展常用芯片74LS273的工作方式 74LS244的工作方式 7.4.2 簡(jiǎn)單并行I/O接口擴(kuò)展實(shí)例【例5】 用74LS244作為擴(kuò)展輸入，74LS273作為擴(kuò)展輸出。解：P0口作為雙向數(shù)據(jù)總線，用74LS244擴(kuò)展8位輸入，輸入八只控制開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)；用74LS273擴(kuò)展8位輸出，輸出信號(hào)控制八只發(fā)光二極管。編寫(xiě)控制程序,可使八只發(fā)光二極管分別受各自對(duì)應(yīng)的控制開(kāi)關(guān)的控制。 只要P2.7為0，

18、就選中74LS244或74LS273，其他位均為無(wú)關(guān)位，所以74LS244和74LS273的地址均為7FFFH。 簡(jiǎn)單I/O口擴(kuò)展電路 ORG 0000H0000H01 50 AJMP MAIN ORG 0050H0050H90 80 00MAIN: MOV DPTR,#8000;置輸入口地址0053HE0 MOVX A,DPTR;讀輸入口數(shù)據(jù)0054H90 90 00 MOV DPTR,#9000H;置輸出口地址0057HF0 MOVX DPTR,A;寫(xiě)輸出口數(shù)據(jù)0058H80 F6 SJMP MAIN END參考程序：7.5 8255可編程并行接口擴(kuò)展 7.5.1 8255A的結(jié)構(gòu) 7.5

19、.2 8255A的工作方式 7.5.3 8255A可編程并行接口擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例 7.5.1 8255A的結(jié)構(gòu)8255A是一個(gè)可編程并行接口芯片，它主要作為外圍設(shè)備與微型計(jì)算機(jī)總線之間的I/O接口。8255A可以通過(guò)軟件來(lái)設(shè)置芯片的工作方式，因此用8255A連接外部設(shè)備時(shí)，通常不需要再附加外部電路，給使用帶來(lái)很大的方便。 8255A有三個(gè)8位可編程并行I/O端口，從編程上可分成2組，每組12個(gè)，有3種工作模式。7.5.1 8255A的結(jié)構(gòu)8255A各引腳定義如下：D7D0：雙向數(shù)據(jù)線，用于傳送數(shù)據(jù)和控制字。PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0：輸入/輸出信號(hào)線，用于傳送數(shù)據(jù)。CS：片選信號(hào)，低

20、電平有效。只有該引腳為低電平時(shí)，8255A才與CPU建立通信。RD：芯片讀出信號(hào)，低電平有效。當(dāng)引腳為低電平時(shí)，CPU可以從8255A中讀取輸入數(shù)據(jù)。WR：芯片寫(xiě)入信號(hào)，低電平有效。當(dāng)引腳為低電平時(shí)，CPU可以往8255A中寫(xiě)入數(shù)據(jù)或控制字。7.5.1 8255A的結(jié)構(gòu)8255A各引腳定義如下：A0 、A1：端口選擇信號(hào)，這兩個(gè)引腳的輸入和RD、WR兩個(gè)引腳的輸入，一起控制8255A內(nèi)部三個(gè)數(shù)據(jù)端口及一個(gè)控制端口的選擇。它們一般和地址總線的兩個(gè)最低位(A0、A1)相連。選擇如下： A1A0為00時(shí)選中端口A；為01時(shí)選中端口B；為10時(shí)選中端口C；為11時(shí)選中命令字口。RESET：復(fù)位，當(dāng)該輸

21、入信號(hào)為高電平時(shí)，控制存放器被去除，所有的端口(A、B、C)都被設(shè)為輸入狀態(tài)。復(fù)位引腳上的高電平，使各個(gè)端口都置為輸入模式(也就是24個(gè)引腳都被置為高阻態(tài))。 8255A的引腳與封裝 8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7.5.1 8255A的結(jié)構(gòu)8255A可編程接口的組成數(shù)據(jù)總線緩沖器 這是一個(gè)雙向三態(tài)的8位數(shù)據(jù)緩沖器，8255A正是通過(guò)它和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。該緩沖器根據(jù)CPU的輸入或輸出指示來(lái)傳遞或接收數(shù)據(jù)。CPU發(fā)給8255A的控制字和狀態(tài)字也是通過(guò)這個(gè)緩沖器傳遞的。讀/寫(xiě)控制邏輯電路 這局部電路管理所有數(shù)據(jù)、控制信息、狀態(tài)信息的內(nèi)部及外部的傳遞。它接收來(lái)自CPU地址總線和控制總線的信號(hào)，據(jù)此向控制部

22、件提出請(qǐng)求。7.5.1 8255A的結(jié)構(gòu)8255A可編程接口組成A組控制和B組控制 每個(gè)端口的功能配置都是由系統(tǒng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)質(zhì)上也就是CPU給8255A一個(gè)控制字?？刂谱种泻小肮ぷ鞣绞?、“按位置位、“按位復(fù)位等一些信息，依此來(lái)初始化8255A的功能配置。每個(gè)控制塊(A組控制和B組控制)一方面接收來(lái)自讀/寫(xiě)控制邏輯電路的“請(qǐng)求信號(hào)，一方面接收來(lái)自內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的“控制字，并據(jù)此決定相連端口的適宜工作方式。但控制字存放器只能寫(xiě)，不能讀?？刂谱挚煞譃閮深?lèi)，一類(lèi)為各端口的方式選擇控制字；一類(lèi)為端口C按位置位/復(fù)位的控制字。 A組控制：控制端口A和端口C的高位(PC7PC4) B組控制：控制端口B和

23、端口C的低位(PC3PC0) 7.5.1 8255A的結(jié)構(gòu)8255A可編程接口組成端口A、B、C 8255A有三個(gè)8位數(shù)據(jù)端口(A、B、C)。設(shè)計(jì)人員可以用軟件使它們分別作為輸入端口或輸出端口。不過(guò)，這3個(gè)端口有著各自的特點(diǎn)以增強(qiáng)8255A的能動(dòng)性和彈性。端口A：對(duì)應(yīng)一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出的鎖存器/緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入的鎖存器。端口B：對(duì)應(yīng)一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入輸出的鎖存器/緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入的緩沖器。7.5.1 8255A的結(jié)構(gòu)8255A可編程接口組成端口A、B、C端口C：對(duì)應(yīng)一個(gè)8位數(shù)據(jù)的輸出鎖存器/緩存器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)的輸入緩存(對(duì)于輸入沒(méi)有鎖存)。該端口可以在8255A的不同工作方式下被

24、分成2個(gè)4位端口，每個(gè)4位端口都包括一個(gè)4位的鎖存，并為端口A和端口B提供控制信號(hào)輸出和狀態(tài)信號(hào)輸入。7.5.1 8255A的結(jié)構(gòu)8255A可編程接口主要由以下幾局部組成：端口A、B、C端口A、B的工作方式可以分別定義，而端口C要依據(jù)A、B的工作方式來(lái)分成兩局部。所有的輸出存放器，包括狀態(tài)鎖存器(Status Flip-Flops)，在任何模式轉(zhuǎn)換時(shí)都會(huì)被復(fù)位。各個(gè)工作方式可以相結(jié)合，因此對(duì)于所有的I/O結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，它們的功能都可以被裁剪。例如：端口B可以設(shè)置為方式0，監(jiān)視簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)結(jié)束，或者顯示計(jì)算的結(jié)果，而端口A可以在方式1下工作，檢測(cè)鍵盤(pán)的輸入，或者檢測(cè)一個(gè)靠根本中斷工作的磁帶播放機(jī)的播放

25、。7.5.2 8255A的工作方式 8255A在三種根本的方式下工作：方式 0：根本輸入/輸出。方式 1：選通的輸入/輸出。方式 2：雙向傳輸。 7.5.2 8255A的工作方式 1. 方式0(根本輸入/輸出) 這種工作方式是指三個(gè)數(shù)據(jù)端口提供簡(jiǎn)單的輸入和輸出功能。不需要“握手信號(hào)，數(shù)據(jù)僅是簡(jiǎn)單地寫(xiě)進(jìn)特定的端口，或從該端口讀出。方式0的根本工作特點(diǎn)如下：兩個(gè)八位的端口和兩個(gè)4位的端口。任何端口都可以輸入或者輸出。輸出被鎖存。輸入不被鎖存。在該方式下，各端口的輸入/輸出有16種不同的組合。 7.5.2 8255A的工作方式 2. 方式1(選通的輸入/輸出) 這種工作方式要依據(jù)選通信號(hào)或者“握手信

26、號(hào)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。在該方式下，端口A、B要利用端口C來(lái)產(chǎn)生或接收“握手信號(hào)。方式1的根本工作特點(diǎn)如下：端口A、B都可單獨(dú)在方式1下作輸入端口或輸出端口，以支持各種選通的I/O應(yīng)用程序。每組包括一個(gè)8位的數(shù)據(jù)端口和一個(gè)4位的控制/數(shù)據(jù)端口。4位的端口要為8位的數(shù)據(jù)端口提供控制和狀態(tài)信息。7.5.2 8255A的工作方式 2. 方式1(選通的輸入/輸出)輸入的控制信號(hào)功能如下：STB(選通信號(hào)輸入端)：該引腳為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)被送入輸入鎖存器。IBF(輸入緩沖器滿信號(hào))：8255A的輸出狀態(tài)信號(hào)，高電平有效，說(shuō)明輸入緩沖器已滿，即已有一個(gè)新數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩存器。IBF信號(hào)是由STB信號(hào)使其置位的，而由讀

27、信號(hào)RD的上升沿復(fù)位。INTR(中斷請(qǐng)求)：當(dāng)某個(gè)輸入裝置需要效勞時(shí)，該信號(hào)為高電平，向CPU提出中斷請(qǐng)求。當(dāng)STB、IBF以及INTE(中斷允許標(biāo)志)均為高電平時(shí)，INTR將被置為高電平；由讀信號(hào)RD的下降沿使其復(fù)位。這個(gè)程序使得輸入設(shè)備僅通過(guò)選通信號(hào)就可向CPU提出中斷，要求其給予效勞。7.5.2 8255A的工作方式 2. 方式1(選通的輸入/輸出)輸出控制信號(hào)功能如下：OBF(輸出緩存滿信號(hào))：低電平有效，由8255A送給外設(shè)。有效時(shí)說(shuō)明CPU已經(jīng)向指定的端口輸出了數(shù)據(jù)。由輸入信號(hào)WR的上升沿使OBF置位，由輸入信號(hào)ACK的有效信號(hào)使其復(fù)位。ACK(外設(shè)響應(yīng)輸入)：該輸入信號(hào)的低電平通

28、知8255A端口A或端口B的數(shù)據(jù)已被接收，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)該信號(hào)是來(lái)自外圍設(shè)備的響應(yīng)信號(hào)，說(shuō)明外圍設(shè)備已經(jīng)接收來(lái)自CPU的數(shù)據(jù)。INTR(中斷請(qǐng)求)：當(dāng)一輸出設(shè)備已接收來(lái)自CPU的數(shù)據(jù)時(shí)，該信號(hào)為高電平，用來(lái)向CPU提出中斷請(qǐng)求。當(dāng)ACK、OBF以及INTE均為高電平時(shí)，該信號(hào)被置為高電平；寫(xiě)信號(hào)WR的下降沿使其復(fù)位。INTE A(A口中斷允許標(biāo)志)由按位置位/復(fù)位的PC6控制；INTE B(B口中斷允許標(biāo)志)由PC2控制。7.5.2 8255A的工作方式 3. 方式2(選通的雙向總線輸入/輸出) 這種工作方式方便了8255A和外圍設(shè)備或外圍系統(tǒng)之間在一個(gè)8位總線上的通信(雙向輸入輸出總線)?！拔?/p>

29、手信號(hào)用來(lái)維持適當(dāng)?shù)目偩€流動(dòng)規(guī)那么，使該方式與方式1有相似的風(fēng)格。中斷產(chǎn)生機(jī)制和允許/不允許機(jī)制也適用于方式。方式2的根本工作特點(diǎn)如下：只適用于端口A。一個(gè)8位的雙向總線端口(端口A)和一個(gè)5位的控制端口(端口C)。輸入和輸出數(shù)據(jù)都被鎖存。端口C的5個(gè)數(shù)位為8位的雙向總線端口A提供控制和狀態(tài)信息。雙向輸入/輸出總線的控制信號(hào)INTR(中斷請(qǐng)求)，這是一個(gè)高電平有效的輸出信號(hào)，是8255A發(fā)給CPU要求其寫(xiě)入或接收數(shù)據(jù)的中斷請(qǐng)求。7.5.2 8255A的工作方式 3. 方式2(選通的雙向總線輸入/輸出)輸出的控制信號(hào)功能如下：OBF(輸出緩沖滿)：該輸出信號(hào)低電平有效，說(shuō)明CPU已往端口寫(xiě)入數(shù)據(jù)

30、。ACK(響應(yīng)信號(hào))：該輸入信號(hào)低電平有效，有效時(shí)使得端口A的三態(tài)輸出緩沖器輸出數(shù)據(jù)，反之，輸出緩沖器將處于高阻態(tài)。INTE1(和OBF相連的雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的INTE信號(hào))：由按位置位/復(fù)位的PC6控制。7.5.2 8255A的工作方式 3. 方式2(選通的雙向總線輸入/輸出)輸入的控制信號(hào)功能如下：STB(選通輸入)：該輸入信號(hào)低電平有效，有效時(shí)將外設(shè)傳來(lái)的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。IBF(輸入緩存滿)：該輸出信號(hào)高電平有效，說(shuō)明數(shù)據(jù)已被輸入鎖存器。INTE2(和IBF相連的雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的INTE信號(hào))：由按位置位/復(fù)位的PC4控制。7.5.2 8255A的工作方式 4. 端口C按位置位/復(fù)位的

31、特點(diǎn)端口C的任一位都可由一個(gè)輸出指令置位或者復(fù)位。這個(gè)特點(diǎn)也減少了基于控制的應(yīng)用軟件中的軟件請(qǐng)求。當(dāng)端口C用來(lái)為端口A、B提供狀態(tài)/控制信號(hào)時(shí)，C的每一位都可由按位置位/復(fù)位操作來(lái)置位或復(fù)位，看起來(lái)就像是數(shù)據(jù)輸出端口。8255A工作在方式1或方式2下時(shí)，控制信號(hào)也就是8255A發(fā)給CPU的中斷請(qǐng)求。中斷請(qǐng)求信號(hào)一般是由端口C發(fā)出的，由相連的INTE(中斷允許) 雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器用端口C的按位置位/復(fù)位功能來(lái)禁止或允許。這種方式允許編程人員控制特定的I/O設(shè)備向CPU發(fā)出的中斷信號(hào)，同時(shí)不會(huì)影響中斷體系中的其他設(shè)備。 7.5.2 8255A的工作方式 5. 方式控制字方式選擇控制字的格式如下：

32、D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7：1。D6D5：端口A工作方式選擇。00代表方式0；01代表方式1；1x代表方式2。D4：端口A的輸入/輸出選擇。1代表輸入；0代表輸出。D3：PC7PC4的輸入/輸出選擇。1代表輸入；0代表輸出。D2：端口B工作方式選擇。0代表方式0；1代表方式1。D1：端口B的輸入/輸出選擇。1代表輸入；0代表輸出。D0：PC3PC0的輸入/輸出選擇。1代表輸入；0代表輸出。7.5.2 8255A的工作方式 5. 方式控制字端口C按位置位/復(fù)位的控制字的格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7：0。D6D5D4：無(wú)關(guān)。D3D2D1：端

33、口C的位選擇： 000代表PC0；001代表PC1；010代表PC2；011代表PC3。 100代表PC4；101代表PC5；110代表PC6；111代表PC7。D0：1代表置1；0代表置0。 7.5.3 8255A可編程并行接口擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例 【例6】 用8255的PA、PB、PC口分別作為輸入口接八只控制開(kāi)關(guān)，或作為輸出口接八只發(fā)光二極管，編寫(xiě)控制程序，使八只發(fā)光二極管分別受各自對(duì)應(yīng)的控制開(kāi)關(guān)的控制。解：假設(shè)：端口A地址為FF28H，端口B地址為FF29H，端口C地址為FF2AH，控制端口地址為FF2BH。PA口作為輸入口接八只控制開(kāi)關(guān)，PB口作為輸出口接八只發(fā)光二極管。7.5.3 8255

34、A可編程并行接口擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例 地址機(jī)器碼程序注釋 ORG 0000H0000H41 50 AJMP MAIN ORG 0250H0250H90 FF 2B MAIN: MOV DPTR,#0FF2BH0253H74 90 MOV A,#90H;A口輸入、B口輸出0255HF0 MOVX DPTR,A;寫(xiě)控制字?jǐn)?shù)據(jù)0256H90 FF 28 LOOP： MOV DPTR,#0FF28H0259HEO MOVX A,DPTR;讀輸入口數(shù)據(jù)025AH90 FF 29 MOV DPTR,#0FF29H025DHF0 MOVX DPTR,A;寫(xiě)輸出口數(shù)據(jù)025EH80 F6 SJMP LOOP END;

35、程序結(jié)束參考程序：7.5.3 8255A可編程并行接口擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例 【例7】 用8255控制打印機(jī)，打印機(jī)與8051采用查詢方式交換數(shù)據(jù)。解：以下圖是8255A作為打印機(jī)接口與8051相連的電路圖。其工作方式為0，片選信號(hào)為P0.7，端口A作數(shù)據(jù)輸出通道，端口B不用，PC7與打印機(jī)的狀態(tài)信號(hào)BUSY相連，PC0與打印機(jī)的選通信號(hào)STB。打印機(jī)與8051采用查詢方式交換數(shù)據(jù)。當(dāng)BUSY為0，在STB負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)被輸入。 按照接口電路可知(無(wú)關(guān)的位全設(shè)為1)，端口A地址為7CH，端口B地址為7DH，端口C地址為7EH，控制端口地址為7FH。方式選擇字(無(wú)關(guān)的位全設(shè)為0)為88H。要打印的數(shù)據(jù)開(kāi)始

36、地址為30H；要打印的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)設(shè)為50。 8051通過(guò)8255A與打印機(jī)電路圖 START: MOV R5, #32H ; 要打印的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)放在R5中MOV R6, #30H ; R6指向數(shù)據(jù)開(kāi)始地址MOVR0, #7FH ; 方式選擇控制字地址MOV A, #88H ; 使端口A工作于方式0,且為輸出C的高位為輸入,低位為 輸出MOVX R0, AMOVR0, #7FH MOVA, #71H ; 用按位置位/復(fù)位的方法,使PC0為1,即使STB為高電平MOVX R0, ALP: MOV R0, #7EH ; 讀端口C的值MOVX A, R0ANL A, #80H ; 求與,查看PC7,即狀態(tài)

37、信號(hào)BUSY的值JNZ LP ; 假設(shè)不為0,說(shuō)明打印機(jī)現(xiàn)在處于忙狀態(tài),跳轉(zhuǎn)繼續(xù)讀端口C 的值MOVX A, R6 ; 假設(shè)不忙,將要打印的字符送往端口AMOV R0, #7CH MOVX R0, A MOVR0, #7FH MOVA, #70H ; 同上,使STB變?yōu)榈碗娖組OVX R0, AINC R6 ; 指向下一個(gè)要打印的數(shù)據(jù)MOVR0, #7FH ; 再使STB為1MOVA, #71HMOVX R0, ADJNZ R5, LP ; 將要打印的個(gè)數(shù)減1,并判斷是否打印完,否那么跳轉(zhuǎn)END 參考程序：7.6 8155可編程并行接口擴(kuò)展 7.6.1 8155的結(jié)構(gòu) 7.6.2 8155的工

38、作方式 7.6.3 8155可編程并行接口擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例 7.6.1 8155的結(jié)構(gòu)8155是一種多功能可編程外圍擴(kuò)展接口芯片，它也有三個(gè)可編程I/O端口(端口A、B、C)。與8255A的區(qū)別在于PC口是6位，同時(shí)還有一個(gè)可編程14位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和256字節(jié)的RAM，能方便地進(jìn)行I/O擴(kuò)展和RAM擴(kuò)展。 7.6.1 8155的結(jié)構(gòu)8155各引腳定義如下：AD0AD7 ：三態(tài)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。因8155片內(nèi)有地址鎖存器，該組引腳直接與單片機(jī)的P0口相連。PA0PA7、PB0PB7：端口A和端口B用于傳送數(shù)據(jù)。PC0PC5：端口C既可用于傳送數(shù)據(jù)，也可用作端口A和端口B的控制信號(hào)線。RESET：復(fù)

39、位輸入信號(hào)，高電平有效。CE：片選信號(hào)，低電平有效。RD：讀選通信號(hào)，低電平有效。WR：寫(xiě)選通信號(hào)，低電平有效。IO/M：RAM及I/O選擇。在片選信號(hào)有效的情況下，該信號(hào)為高電平，說(shuō)明單片機(jī)選擇的是8155的I/O讀寫(xiě)；為低電平，說(shuō)明單片機(jī)選擇的是8155的RAM讀寫(xiě)。ALE：地址鎖存信號(hào)。8155片內(nèi)有地址鎖存器，該信號(hào)的下降沿將AD0AD7上的地址信息以及CE、IO/M的狀態(tài)鎖存在8155的內(nèi)部存放器內(nèi)。TIMERIN：定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸入端TIMEROUT：定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸出端7.6.1 8155的結(jié)構(gòu)8155的引腳與封裝 8155內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7.6.1 8155的結(jié)構(gòu)8155內(nèi)部的I/O

40、口、RAM、定時(shí)器和命令/狀態(tài)存放器的地址分配 A7A6A5A4A3A2A1A0選中寄存器000命令/狀態(tài)寄存器001PA口010PB口011PC口100定時(shí)器高8位101定時(shí)器低8位7.6.2 8155的工作方式1. 8155作片外RAM(256B)在片選信號(hào)CE有效的情況下，IO/M信號(hào)為高電平，8155作片外RAM使用。地址的高8位由片選信號(hào)確定，地址的低8位為00HFFH。 7.6.2 8155的工作方式2. 8155作I/O口 8155有兩種工作方式：根本I/O和選通I/O。當(dāng)8155的PA口、PB口、PC口工作在根本I/O方式下，可用于無(wú)條件I/O操作。根本輸入時(shí)執(zhí)行“MOVX A

41、，DPTR類(lèi)指令，根本輸出時(shí)執(zhí)行“MOVX DPTR，A類(lèi)指令。當(dāng)8155的PA口工作在選通I/O方式下時(shí)，PC口低三位作PA口聯(lián)絡(luò)線，其余位作I/O線，PB口定義為根本I/O；PA口和PB口也可同時(shí)定義為選通I/O，此時(shí)PC作PA口、PB口聯(lián)絡(luò)線。在8155操作前，須由CPU向命令存放器送命令字，設(shè)定其工作方式，命令字只能寫(xiě)入不能讀出。8155內(nèi)部還有一個(gè)狀態(tài)存放器，可以鎖存8155 I/O口和定時(shí)器的當(dāng)前狀態(tài)，供CPU查詢，狀態(tài)存放器和命令存放器共用一個(gè)地址，只能讀出不能寫(xiě)入。因此可以認(rèn)為8155的00H口是命令/狀態(tài)口，CPU往00H寫(xiě)入的是命令字，而從中讀出的是狀態(tài)字。 7.6.2 8

42、155的工作方式2. 8155作I/O口 8155命令存放器格式如下表所示。 各位功能說(shuō)明如下：TM2 TM1：00 代表空操作。01 代表停止計(jì)時(shí)。10 代表時(shí)間到那么停止計(jì)時(shí)。11 代表置入定時(shí)器方式控制字和計(jì)數(shù)初值后，立即啟動(dòng)計(jì)時(shí)。假設(shè)正在計(jì)時(shí)，溢出后按新的定時(shí)器方式和計(jì)數(shù)初值計(jì)時(shí)。D7D6D5D4D3D2D1D0TM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA7.6.2 8155的工作方式2. 8155作I/O口IEB：0代表禁止PB口中斷；1代表允許PB口中斷。IEA：0代表禁止PA口中斷；1代表允許PA口中斷。PC2 PC1：00 代表PA、PB均為根本I/O方式，PA和PB輸入/輸出

43、由D1D0確定，PC口輸入。01 代表PA、PB均為根本I/O方式，PA和PB輸入/輸出由D1D0確定，PC口輸出。10 代表PA選通I/O，PB為根本I/O方式，輸入輸出由D1D0確定；PC0PC2為PA口聯(lián)絡(luò)線，PC3PC5輸出。11 代表PA、PB均為選通方式，輸入輸出由D1D0確定，PC0PC2為PA口聯(lián)絡(luò)線，PC3PC5為PB口聯(lián)絡(luò)線。PB：0代表輸入；1代表輸出PA：0代表輸入；1代表輸出 7.6.2 8155的工作方式2. 8155作I/O口 8155狀態(tài)存放器格式如下表所示。 D7D6D5D4D3D2D1D0TIMERINTEBBEFINTRBINTEAABFINTRA未用定時(shí)

44、中斷1：計(jì)數(shù)器溢出標(biāo)志0：讀出狀態(tài)或復(fù)位B口中斷允許位1：允許0：禁止B口緩 沖器滿標(biāo)志0：空1：滿B口中斷 請(qǐng)求標(biāo)志0：空1：無(wú)A口中斷 允許位0：禁止1：允許A口緩 沖器滿標(biāo)志0：空1：滿A口中斷 請(qǐng)求標(biāo)志0：無(wú) 1：有7.6.2 8155的工作方式3. 8155作定時(shí)器 8155的可編程14位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是一個(gè)減法計(jì)數(shù)器，定時(shí)或計(jì)數(shù)的脈沖來(lái)自外部，它由兩個(gè)8位存放器組成。 8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器格式如下表所示。各位功能說(shuō)明如下： M2M1：輸出方式。8155定時(shí)器的輸出方式與輸出波形如下表所示。T13T0：14位計(jì)數(shù)初值 D7D6D5D4D3D2D1D0高8位M2M1T13T12T11

45、T10T9T8低8位T7T6T5T4T3T2T1T07.6.2 8155的工作方式3. 8155作定時(shí)器 8155定時(shí)器的輸出方式與輸出波形如下表所示。M2 M1方 式輸出波形0 0單次方波0 1連續(xù)方波1 0單脈沖1 1連續(xù)脈沖7.6.3 8155可編程并行接口擴(kuò)展應(yīng)用實(shí)例 【例8】 用8155控制TPup打印機(jī)。解：TPup打印機(jī)的接口和通用打印機(jī)相同。 以下圖是8051通過(guò)8155控制TPup打印機(jī)的電路圖。打印機(jī)與 8051采用中斷方式聯(lián)絡(luò)。 由電路圖可知：命令口地址為7FF0H，端口A地址為7FF1H，端口C地址為7FF3H，初始化命令字為0FH(端口A、端口C均輸出)。 假設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)開(kāi)始地址為20H，要打印的個(gè)數(shù)為50(32H)。 8051擴(kuò)展8155與打印機(jī)的接口電路 ORG 1000