第八章 输入输出接口8255A(8.1-8.3)
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第8章(8255)
A口/B口可分别定义为输入或输出
支持查询、中断方式传送数据 C口部分位作为控制信号和状态信号
C口其余位可独立置位/复位
方式1输出（A口）
方式1输出（B口） PB7～PB0 8位
方式1输出
PA7～PA0 8位
INTEA
PC7 PC6
OBFA ACKA
INTEB
PC1 PC2
OBFB ACKB
A1
0 0 1 0 0 1
A0
端口及操作功能
0 0 0 1 1 1 1 × 0 1 1 1 0 0 0 0 × 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 端口A数据总线 端口B数据总线 端口C数据总线 数据总线端口A 数据总线端口B 数据总线端口C 数据总线控制寄存器 未选中8255A，数据总线三态 非法状态 断开功能 输出操作(写) 输入操作(读)
A组
A组 C口高位 (4位) B组 C口低位 (4位) B组 C口 (8位) PC7～PC4
读/写控 制逻辑
端口C
PC3～PC0
B组
PB7～PB0
B组控制 内部总线
端口B
8255A内部结构框图
三个端口：8位，A口（端口A）、B口（端口B）、C口（端口C）
二组：A组（A口＋C口高位）、B组（B口＋C口低位）
工作方式2（双向输入输出）
只适用于A口，占用5条联络线 B口可工作于方式0、方式1 C口的PC2～0 可作为B口方式1的联络线 或独立使用 控制信号定义与前述相同 不同 ACK有效时，输出端口才打开，无效时呈高阻态 输入、输出均可锁存
WR
RD
& & ≥1
PC3
8
INTRA
可编程的输入输出芯片8255APPT教学课件
8.1 可编程的输入输出接口芯片8255A 8.1.4 8255A的工作方式 8.2 8255A 复习：P295～300 预习：D/A、A/D;
P318～326 作业：7-23;7-25 思考题：7-26 第11、12周的实验时间进行实验上机考试
2020/12/11
1
3. 方式2
（1）方式2的基本功能 这是一种双向工作方式,使外设在单一的
e.STB 外设给8255A的选通信号,低电平 有效,此信号将外设送到8255A的数据打入输 入锁存器。
2020/12/11
5
f.IBF 输入锁存器满信号,这是8255A 送给CPU的状态信号,高电平有效,表示当 前已有一个新数据送到输入锁存器,等待 CPU取走。
g.INTE2 中断允许信号,当PC4设置为1, 则INTE2=1,表示端口A的输入处于中断允 许状态。
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6
（3）方式2的控制字
当端口A工作在方式2时,端口B可工作 在方式0,亦可工作在方式1,既可作输入 口也可作输出口。而端口C剩下3位视B口 而定,若B口工作在方式0,C口剩下3位可 工作在方式0,若B口工作在方式1,则C口 剩下3位作B口的联络线。
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例1: 设A端口工作于方式2,B端口工作 于方式0输出,PC2～PC0工作在方式0输入。 则控制字为:
主程序段:
SUB AX,AX
MOV DS,AX
MOV AX,1000H
MOV WORD PTR[003CH],AX ；设置偏址
MOV AX,5000H
MOV WORD PTR[003EH],AX ；设置段址
MOV AL,0A0H
；置方式控制字
OUT 0F7H,AL
P318～326 作业：7-23;7-25 思考题：7-26 第11、12周的实验时间进行实验上机考试
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3. 方式2
（1）方式2的基本功能 这是一种双向工作方式,使外设在单一的
e.STB 外设给8255A的选通信号,低电平 有效,此信号将外设送到8255A的数据打入输 入锁存器。
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f.IBF 输入锁存器满信号,这是8255A 送给CPU的状态信号,高电平有效,表示当 前已有一个新数据送到输入锁存器,等待 CPU取走。
g.INTE2 中断允许信号,当PC4设置为1, 则INTE2=1,表示端口A的输入处于中断允 许状态。
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（3）方式2的控制字
当端口A工作在方式2时,端口B可工作 在方式0,亦可工作在方式1,既可作输入 口也可作输出口。而端口C剩下3位视B口 而定,若B口工作在方式0,C口剩下3位可 工作在方式0,若B口工作在方式1,则C口 剩下3位作B口的联络线。
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例1: 设A端口工作于方式2,B端口工作 于方式0输出,PC2～PC0工作在方式0输入。 则控制字为:
主程序段:
SUB AX,AX
MOV DS,AX
MOV AX,1000H
MOV WORD PTR[003CH],AX ；设置偏址
MOV AX,5000H
MOV WORD PTR[003EH],AX ；设置段址
MOV AL,0A0H
；置方式控制字
OUT 0F7H,AL
第8章-8255
A1、A0端口选择
0 0 1 1 0----A端口 1----B端口 0----C端口 1----控制端口
6
8-2 可编程并行接口芯片8255 四、8255的控制字
1、方式选择控制字（D7位置1）
2、端口C按位置位/复位控制字(位操作） （D7置0）
控制寄存器：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
14
INTEA A口
STBA ：选通信号；其上升沿将输 入数据锁存到输入缓冲器 IBFA
PC5 PC4
PC3 INTEB
：输入缓冲器满信号，选 通信号将数据存入缓冲器 后IBFA=1，表示输入数据 有效。
•仅剩余PC6、PC7引脚作为I/O线
8-2 可编程并行接口芯片8255
方式1 ---选通输入/输出方式： •INTE----中断允许，用来决定A、 选通输入方式： B口是否允许中断：
X D3 D2 D1 D0
注意： 端口C按位置位/复位控制字与方 式选择控制字均写入控制字寄存 器，但它们的标志位不同。
9
8-2 可编程并行接口芯片8255
例、请编程：8255的 A、B、C和控制端口的地址分别为60H、 61H、62H和63H。当某开关闭合时，点亮相应的指示灯。
8255A PA7~PA0 +5V 第一步：首先初始化，确定工作方式
•INTRA ----中断请求 ：当INTEA、 IBFA、 STBA均置1时INTRA=1， 通知CPU读取A口，CPU读取数 据后 INTRA=0。
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8-2 可编程并行接口芯片8255
方式1 ---选通输入/输出方式：
选通输入方式：
PA7~PA0 IBFA STBA INTRA PB7~PB0 B口 PC1 PC2 PC0 IBFB STBB INTRB PC6、PC7
【微机原理】第8章输入输出接口II-8255
AB
DB
M/IO RD WR
CPU INTR
CS
DB
DB RDY
RD WR STB
INTR I/O接口芯片
DB
RDY
STB I/O设备
• 所谓“可编程”是指芯片的功能和一些参数是可由用户选 择和改变的。
• 通过向芯片内部写入特定的“工作方式控制字”，就可以 选择这个芯片的工作方式。
• 例如，可以将某芯片的数据端口设定为“输入”，也可以 将它设定为“输出”。
• 显然，芯片的可编程特性扩大了其使用范围，使用上也更 方便。
• 按照可编程接口芯片的用途，可以将其分为“通用接口芯 片”和“专用接口控制器”两类。
8.3.1 8255A芯片内部结构和引脚功能
1. 8255A的基本性能
• 8255A是具有多种功能的可编程并行接口电路芯片 • 其内部最基本的接口部件是： • 三态缓冲器、锁存器 • 此外，还包括与CPU的联络电路及与外设的联络电路： • 状态寄存器、控制寄存器 • 端口译码电路、控制电路（如读写控制、中断控制）
每位可独立进行输出控制（位控制）
使用最灵活，较难掌握
⑶ 数据总线缓冲器
这是一个三态双向8位缓冲器，它是8255A芯片 与系统数据总线的接口。
输入输出的数据，输出的指令以及CPU发出的控制 字和外设的状态信息，也都是通过这个缓冲器传送的
⑷ 读/写和控制逻辑
它与CPU的地址总线中的A1、A0以及有关的控 制信号(RD，WR，RESET，IO/M)相连，由它控制 把CPU的控制命令或输出数据送至相应的端口，也由 它控制把外设的状态信息或输入数据通过相应的端口， 送至CPU。
• 8255A有3个8位的数据端口（A/B/C）， • 共24个I/O引脚， • 共有3种输入输出工作方式 • 基本输入/输出（A/B/C口） • 选通输入或选通输出（A/B口） • 双向选通（A口）
8255A接口技术PPT课件
2
本章 学习要求
1.掌握
并行接口的概念,可编程并行接口芯片的功能； 可编程并行接口芯片8255A的结构,其三种工作方式及特点； 8255A的使用； 8255A的端口地址分配,方式0的功能及端口命令字的设置。
2.理解
8255A各种工作方式的区别
3.了解
主机与外设间数据传送的基本控制方式（程序控制方式，中断 方式,DMA方式）
18
C口的作用与8255A的工作方式有关，它除了作数据口 以外，还有其他用途，故C口的使用比较特殊，单独介绍 如下：
a.作数据口。 b.作状态口。 c.作专用（固定）联络（握手）信号线。 d.作按位控制用。
（2）内部结构
8255A的内部结构如图所示。它由以下4个部分组成。
19
D0~D8
CS WR A1 A0 RD RESET
21
8255A引脚
PA4 PA5 PA6 PA8
WR RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D8 VCC PB8 PB6 PB5 PB4 PB3
RD：读信号，低电平有效。 WR：写信号，低电平有效。 RESET：复位信号，高电平
有效。它清除控制寄存器 并将8255A的A、B、C三 个端口均置为输入方式； 输入寄存器和状态寄存器 被复位，并且屏蔽中断请 求；24条面向外设信号线 呈现高阻悬浮状态。
0 ×× 1 1
总线悬浮
0 11 0 1
控制口不能读
63H
202H 203H
203H
22
二、8255A的编程命令 1.方式命令 作用：指定8255A的工作方式及其方式下3个并行端口（PA、
PB、PC）的功能，是作输入还是作输出。 格式：8位，其中最高位是特征位，一定要写1，其余各位定
本章 学习要求
1.掌握
并行接口的概念,可编程并行接口芯片的功能； 可编程并行接口芯片8255A的结构,其三种工作方式及特点； 8255A的使用； 8255A的端口地址分配,方式0的功能及端口命令字的设置。
2.理解
8255A各种工作方式的区别
3.了解
主机与外设间数据传送的基本控制方式（程序控制方式，中断 方式,DMA方式）
18
C口的作用与8255A的工作方式有关，它除了作数据口 以外，还有其他用途，故C口的使用比较特殊，单独介绍 如下：
a.作数据口。 b.作状态口。 c.作专用（固定）联络（握手）信号线。 d.作按位控制用。
（2）内部结构
8255A的内部结构如图所示。它由以下4个部分组成。
19
D0~D8
CS WR A1 A0 RD RESET
21
8255A引脚
PA4 PA5 PA6 PA8
WR RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D8 VCC PB8 PB6 PB5 PB4 PB3
RD：读信号，低电平有效。 WR：写信号，低电平有效。 RESET：复位信号，高电平
有效。它清除控制寄存器 并将8255A的A、B、C三 个端口均置为输入方式； 输入寄存器和状态寄存器 被复位，并且屏蔽中断请 求；24条面向外设信号线 呈现高阻悬浮状态。
0 ×× 1 1
总线悬浮
0 11 0 1
控制口不能读
63H
202H 203H
203H
22
二、8255A的编程命令 1.方式命令 作用：指定8255A的工作方式及其方式下3个并行端口（PA、
PB、PC）的功能，是作输入还是作输出。 格式：8位，其中最高位是特征位，一定要写1，其余各位定
汇编语言第8章输入输出接口
本章主要内容
(1) I/O接口的基本概念 (2) I/O控制方式 (3) DMA接口技术 (4) 可编程DMA控制器8237
8.1 I/O接口概述
8.1.1 I/O接口的基本功能
(1) 数据缓冲 (2) 提供联络信息 (3) 信号与信息格式的转换 (4) 设备选择 (5) 中断管理 (6) 可编程功能
IOW
图8.4 片选信号的产生
8.2 I/O控制方式
主机与外围设备之间的数据传送控制方式(即I/O控制 方式)主要有三种：
程序控制方式、中断控制方式和直接存储器存取 (DMA)方式。
8.2.1 程序控制方式
程序控制方式是指在程序控制下进行的数据传送方式。 它又分为无条件传送和程序查询传送两种。
地址空间 200～20FH 210～217H 218～2F7H 2F8～2FFH 300～31FH 320～32FH 330～377H 378～37FH
器件/接口适配器 地址空间
游戏卡
380～38FH
扩充部件
390～3AFH
未用
3B0～3BFH
异步通信卡(COM2) 3C0～3CFH
未用
3D0～3DFH
(5) DMA控制器发出存储器写信号MEMW，将数据传送 到由地址总线上的地址所指向的内存单元；
(6) DMA控制器放弃对总线的控制权；
(7) 地址寄存器加1；
(8) 字节计数寄存器减1；
(9) 如果字节计数寄存器的值不为零，则返回第一步，否 则结束。
第8章 作业
8.1 8.2 8.3 8.5 8.6 8.7 8.11
硬盘卡
3E0～3EFH
未用
3F0～3F7H
打印卡
3F8～3FFH
(1) I/O接口的基本概念 (2) I/O控制方式 (3) DMA接口技术 (4) 可编程DMA控制器8237
8.1 I/O接口概述
8.1.1 I/O接口的基本功能
(1) 数据缓冲 (2) 提供联络信息 (3) 信号与信息格式的转换 (4) 设备选择 (5) 中断管理 (6) 可编程功能
IOW
图8.4 片选信号的产生
8.2 I/O控制方式
主机与外围设备之间的数据传送控制方式(即I/O控制 方式)主要有三种：
程序控制方式、中断控制方式和直接存储器存取 (DMA)方式。
8.2.1 程序控制方式
程序控制方式是指在程序控制下进行的数据传送方式。 它又分为无条件传送和程序查询传送两种。
地址空间 200～20FH 210～217H 218～2F7H 2F8～2FFH 300～31FH 320～32FH 330～377H 378～37FH
器件/接口适配器 地址空间
游戏卡
380～38FH
扩充部件
390～3AFH
未用
3B0～3BFH
异步通信卡(COM2) 3C0～3CFH
未用
3D0～3DFH
(5) DMA控制器发出存储器写信号MEMW，将数据传送 到由地址总线上的地址所指向的内存单元；
(6) DMA控制器放弃对总线的控制权；
(7) 地址寄存器加1；
(8) 字节计数寄存器减1；
(9) 如果字节计数寄存器的值不为零，则返回第一步，否 则结束。
第8章 作业
8.1 8.2 8.3 8.5 8.6 8.7 8.11
硬盘卡
3E0～3EFH
未用
3F0～3F7H
打印卡
3F8～3FFH
第8章可编程输入输出接口2014(新简)
当A1A0=11时 选择控制端口
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表8.1 8255A的读写操作控制
21
8.1.2 8255A的控制字及其工作方式
8255A 共有两个控制字：即工作方 式控制字和对C口臵位/复位控制字。 1. 控制字 (1)工作方式控制字： 控制字和各位的含义如图所示。
22
D7
D6 D 5
D4 D3
D2 D1 D0
下图示出 8255A 方式 1 选通输入时的内部 结构图。
35
•STB：选通信号。外设准备好数据发 送STB#，低电平有效。
•IBF：输入缓冲器满信号，STB#下降 沿8255向外设输出IBF信号，表示输入 缓冲器满，高电平有效。
36
INTR：中断请求信号，高电平有效 。STB#上升沿使INTR从无效到有效 ，请求CPU读数据。CPU接到INTR, 读数据发送RD#，RD#下降沿变INTR 有效为无效，表示已经得到响应， RD#上升沿使IBF满变为不满，表示 数据已经读走。 INTE：中断允许信号，它是通过端 口PC4(端口A)或PC2(端口B)的位来编 程的内部位。
ACK： 外设应答信号。该信号的下 降沿使OBF臵高，表示输出缓冲器 空，低电平有效.当外设读取数据以 后，由外设输入给8255，表示数据
42
INTR：中断请求信号。写信 号的下降沿使INTR引脚无效， 表示CPU正在响应中断，高电 平有效。
INTE ： 中断允许信号。在中
断允许情况下， ACK 的
出数据均受到锁存。
端口 B 和 C: 都包含一个 8 位数据输入缓
冲器和一个 8位的数据输出锁存器和缓冲器，
输出数据能锁存，输入数据不锁存。
7
端口 C: 可分成两个 4 位端口，分别定义 为输入或输出端口，还可定义为控制、状 态端口，配合端口A和端口B工作。 在实际应用中C口 的8位可分为两个4位
第八章 输入输出接口8255A(8.1-8.3)
B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。
3、 数据总线缓冲器 8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连 接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设 通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。 4、 读/写控制部件
读 / 写控制逻辑电路负责管理 8255A 的数据传输过程。
RS-232C标准（协定）的全称是EIA-RS-232C标 准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美 寻址外设： 国电子工业协会，它规定连接电缆和机械、电气特性 、信号功能及传送过程。RS-232C接口最大传输速率 不同的外设需要不同的接口电路 为20Kbps，线缆最长为15米。RS-232C接口通常被用 同一外设中存在不同的端口 于将电脑信号输入控制，当通信距离较近时，可不需 信息变换： 要Modem，通信双方可以直接连接，这种情况下，只 CPU与外设的信息编码方式不同，如七段数码管 需使用少数几根信号线。
一个控制寄存器 ，用来接收CPU对它的控制命令。 一个状态寄存器，提供各种状态位供CPU查询。 输入缓冲寄存器和输出寄存器，实现输入和输出。
1.输入过程
输入缓冲寄存器
图8-4（P199）
2.输出过程
§8-3 可编程并行通信接口8255A
8255A是INTEL系列的并行接口芯片。它是可编程 的，可以通过软件来设置芯片的工作方式。
将80H端口的内容送AL。
M/IO=1（此为8088引脚），RD=0， AL=10H
例2：输出：OUT 82H，AL；AL=10H 将AL中的内容送82H端口。 M/IO=1，WR=0，（82H）=10H
无条件传送方式小结：
3、 数据总线缓冲器 8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连 接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设 通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。 4、 读/写控制部件
读 / 写控制逻辑电路负责管理 8255A 的数据传输过程。
RS-232C标准（协定）的全称是EIA-RS-232C标 准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美 寻址外设： 国电子工业协会，它规定连接电缆和机械、电气特性 、信号功能及传送过程。RS-232C接口最大传输速率 不同的外设需要不同的接口电路 为20Kbps，线缆最长为15米。RS-232C接口通常被用 同一外设中存在不同的端口 于将电脑信号输入控制，当通信距离较近时，可不需 信息变换： 要Modem，通信双方可以直接连接，这种情况下，只 CPU与外设的信息编码方式不同，如七段数码管 需使用少数几根信号线。
一个控制寄存器 ，用来接收CPU对它的控制命令。 一个状态寄存器，提供各种状态位供CPU查询。 输入缓冲寄存器和输出寄存器，实现输入和输出。
1.输入过程
输入缓冲寄存器
图8-4（P199）
2.输出过程
§8-3 可编程并行通信接口8255A
8255A是INTEL系列的并行接口芯片。它是可编程 的，可以通过软件来设置芯片的工作方式。
将80H端口的内容送AL。
M/IO=1（此为8088引脚），RD=0， AL=10H
例2：输出：OUT 82H，AL；AL=10H 将AL中的内容送82H端口。 M/IO=1，WR=0，（82H）=10H
无条件传送方式小结：
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它接收片选信号及系统读信号 、写信号、复位信号 RESET，还有来自系统地址总线的端口地址选择信号A0 和A1。
DMA 的传送原理
实现DMA传送的基本操作如下：
DMA方式的主要优点是速度快，数据传送速度只受存贮器存取时间的限 制，其缺点是需要一个专用的芯片——DMA控制器来加以控制、管理， 硬件连接也稍为复杂些。一般微处理器都设有用于DMA传送请求的应答 联络线。实现DMA传送的基本操作如下： ① 外设可通过DMA控制器向CPU发出DMA请求；如DMA控制器通过向 8086/8088的HOLD引脚发送一个高电平信号。 ② CPU响应DMA请求，把总线控制权交给DMA控制器，使系统转变为 DMA工作方式；如8086/8088CPU在现行总线周期完成后作出响应，使 HLDA引脚变成高电平，通知DMA控制器可以使用系统总线。
③ DMA控制器接收到HLDA引脚的高电平后，掌握系统总线控制权。由 DMA控制器发出I／O数据的存贮地址，并决定传送数据块的长度；
④ 执行DMA传送； ⑤ DMA操作结束，并将控制权交还给CPU。撤销发向HOLD引脚的总线 请求信号，CPU重新获得对系统总线的控制权。
2、DMA的功能：
A端口引脚 ，连外设 控制信号 ，与CPU 相连
端口选择 信号
C端口引脚 ，连外设或 作为控制
与CPU相 连的双向 数据线
B端口引脚 ，连外设
图8-6 8255A 的芯片引脚图
2、 A组和B组控制部件
这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这
些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程 命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口 的指定位进行置/复位的操作。 A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；
CPU通过状态端口输入外设的状态信号
CPU与外设的数据宽度不同，如并-串转换
CPU与外设的电平逻辑不同，如RS-232C
8-1、微型计算机的输入输出方式
接口就是CPU与外界的连接部件，是CPU与外界交换 信息的中转站。
原始数据通过接口由输入设备送进去； 运算结果通过接口由输出设备送出来； 控制命令通过接口发出去；
一个控制寄存器 ，用来接收CPU对它的控制命令。 一个状态寄存器，提供各种状态位供CPU查询。 输入缓冲寄存器和输出寄存器，实现输入和输出。
1.输入过程
输入缓冲寄存器
图8-4（P199）
2.输出过程
§8-3 可编程并行通信接口8255A
8255A是INTEL系列的并行接口芯片。它是可编程 的，可以通过软件来设置芯片的工作方式。
优点：软件比较简单
缺点：CPU效率低，数据传送的实时性差， 速度较慢
二 中断控制传送方式（P198）
1).中断传送方式的原理
启动外设 外设准备好数据,发一个选通信号 外设向CPU发中断请求 CPU受到中断请求信号，暂停现行程序
CPU执行中断服务程序，执行输入输出操作
§8-2 并行通信和并行接口
并行通信就是把一个字符的各数位用几条线进行传输。 和串行通信相比，在同样的传输率下，并行通信的信 息实际传输速度快，信息率高。 实现并行通信的接口就是并行接口。 一个并行接口可以设计为只用来作为输出接口，也可 以只用来作为输入接口，此外，还可以将它设计成既 作为输入又作为输出的接口。
– 发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等)
– 继电器 – 步进电机
Hale Waihona Puke 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
2、条件（查询）传送方式 程序测试外 设的状态，若满足，传送。不满足，等待。
即CPU在I/O操作前，必须首先查询外设的状态；
若外设未准备好，则继续查询等待； 若外设准备好，则直接I/O； 需增加状态端口。 数据传送过程：
现场数据通过接口从输入设备送进去。
8-1-1、CPU和I/O设备之间的信号
一)、数据信息(详细见书本P196） 1、数字量 2、模拟量 3、开关量 4、脉冲量 二)、状态信息 反映当前外设所处的工作状态。 三)、控制信息 CPU 通过接口向外设传送控制信息。
接口部件的I/O端口
一个接口有几个寄存器，不同类型的信息进 入不同的寄存器，一般称这些寄存器为端口。
缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速 度（约为几十KB/秒）—解决：DMA传输
DMA传输:
外设
内存
– 外设直接与存储器进行数据交换 ，CPU不再担 当数据传输的中介者； – 总线由DMA控制器（DMAC）进行控制（CPU 要放弃总线控制权），内存/外设的地址和读写 控制信号均由DMAC提供。
第八章
8-1 8-2 8-3 8-4 8-5
输入/输出接口
微型计算机的输入/输出接口 并行通信与并行接口 可编程并行通信接口芯片8255A 串行通信与串行接口 可编程串行通信接口芯片8251A
第八章 小结
学习内容
1. 微机的输入/输出接口
2. 并行通信与并行接口
3. 串行通信与串行接口
输入输出接口技术 的基本要领
①能接受外设的请求，并能向CPU发DMA请求信号；
②CPU接到DMA请求信号，如果允许，CPU发DMA响应信号，
DMA控制器接管总线，进入DMA方式； ③能寻址存储器，并修改地址； ④能向外设发读/写信号； ⑤能控制传诵的字节数，判断DMA是否结束；
⑥DMA结束时，能向CPU发出结束信号，将总线控制权交
注：相应的查询式输 入输出接口电路见书 本图8-2与图8-3，见 P197-198
查询部分的程序： POLL：IN AL，S-PORT ；读入状态
TEST AL，40H
JNZ POLL
；检查忙标志
MOV AL，STORE
OUT D-PORT，AL …….. ；输出数据
条件传送方式小结：
适用于外设并不总是准备好，而且对传送速率、传送效率 要求不高的场合。 CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态——“你准备 好没有？” 对外设的要求：应提供设备状态信息 对接口的要求：需要提供状态端口
将80H端口的内容送AL。
M/IO=1（此为8088引脚），RD=0， AL=10H
例2：输出：OUT 82H，AL；AL=10H 将AL中的内容送82H端口。 M/IO=1，WR=0，（82H）=10H
无条件传送方式小结：
适用于总是处于准备好状态的外设 以下外设可采用无条件传送方式： – 开关
写信号
M/IO
&
输入端口
读信号
WR
RD
&
图8-1、无条件传送
1、执行输入指令时,例:IN AL，80H, RD信号有,M/IO=0,输入三态缓冲 器,被选通,已准备好的数据进入数据总线,送到AL. 2.执行输入指令时,
M/IO有效(8086)
&
读信号有效 80H
&
例1：输入：IN
AL，80H；（80H）=10H
B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。
3、 数据总线缓冲器 8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连 接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设 通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。 4、 读/写控制部件
读 / 写控制逻辑电路负责管理 8255A 的数据传输过程。
常用的三 种传送控 制方式
一、程序传送方式
由程序控制CPU与外设之间的数据交换。
1)、无条件传送方式
外设已准备好，不查询外设的状态。CPU 不关心外设的状态，直接进行I/O操作 输入时，外设的数据已送到三态缓冲器。 输出时，CPU的输出信息已送到输出锁存器 的输入端。
数据
D7-D0
输出端口
选中地址
优点：数据传输由DMA硬件来控制，数据直接在内 存和外设之间交换，可以达到很高的传输速率（可 达几MB/秒）
三、直接存储器存取方式（DMA） (Direct Memory Access)
为什么要用DMA方式传送数据 什么是DMA方式 DMA传送原理 DMA控制器的工作特点
(一)、为什么要用DMA方式传送数据
RS-232C标准（协定）的全称是EIA-RS-232C标 准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美 寻址外设： 国电子工业协会，它规定连接电缆和机械、电气特性 、信号功能及传送过程。RS-232C接口最大传输速率 不同的外设需要不同的接口电路 为20Kbps，线缆最长为15米。RS-232C接口通常被用 同一外设中存在不同的端口 于将电脑信号输入控制，当通信距离较近时，可不需 信息变换： 要Modem，通信双方可以直接连接，这种情况下，只 CPU与外设的信息编码方式不同，如七段数码管 需使用少数几根信号线。
查询方式传送数据：
查询时占用CPU时间
中断方式传数据：
比查询方式传送数据效率要高，但执行中 断服务程序，CPU要保护断点、保护一些寄存 器等操作，使CPU花费时间。
DMA方式
用专用接口电路直接和存储器进行数据传 送。
(二)、DMA的传送原理
1、DMA控制器与其它接口电路的不同点： 具有接管和控制系统总线的功能，但在取 得总线控制权之前，与其它接口芯片一样，受 CPU的控制。 在DMA方式，DMA管理总线，控制传送数据 的开始与结束，传送的字节数，传送的方向及 地址。
8-3-1、8255A的内部结构及其功能
1．数据端口A、B、C
DMA 的传送原理
实现DMA传送的基本操作如下：
DMA方式的主要优点是速度快，数据传送速度只受存贮器存取时间的限 制，其缺点是需要一个专用的芯片——DMA控制器来加以控制、管理， 硬件连接也稍为复杂些。一般微处理器都设有用于DMA传送请求的应答 联络线。实现DMA传送的基本操作如下： ① 外设可通过DMA控制器向CPU发出DMA请求；如DMA控制器通过向 8086/8088的HOLD引脚发送一个高电平信号。 ② CPU响应DMA请求，把总线控制权交给DMA控制器，使系统转变为 DMA工作方式；如8086/8088CPU在现行总线周期完成后作出响应，使 HLDA引脚变成高电平，通知DMA控制器可以使用系统总线。
③ DMA控制器接收到HLDA引脚的高电平后，掌握系统总线控制权。由 DMA控制器发出I／O数据的存贮地址，并决定传送数据块的长度；
④ 执行DMA传送； ⑤ DMA操作结束，并将控制权交还给CPU。撤销发向HOLD引脚的总线 请求信号，CPU重新获得对系统总线的控制权。
2、DMA的功能：
A端口引脚 ，连外设 控制信号 ，与CPU 相连
端口选择 信号
C端口引脚 ，连外设或 作为控制
与CPU相 连的双向 数据线
B端口引脚 ，连外设
图8-6 8255A 的芯片引脚图
2、 A组和B组控制部件
这是两组根据CPU命令控制8255A工作方式的电路，这
些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程 命令来控制8255A的工作方式，也可以根据编程命令来对C口 的指定位进行置/复位的操作。 A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；
CPU通过状态端口输入外设的状态信号
CPU与外设的数据宽度不同，如并-串转换
CPU与外设的电平逻辑不同，如RS-232C
8-1、微型计算机的输入输出方式
接口就是CPU与外界的连接部件，是CPU与外界交换 信息的中转站。
原始数据通过接口由输入设备送进去； 运算结果通过接口由输出设备送出来； 控制命令通过接口发出去；
一个控制寄存器 ，用来接收CPU对它的控制命令。 一个状态寄存器，提供各种状态位供CPU查询。 输入缓冲寄存器和输出寄存器，实现输入和输出。
1.输入过程
输入缓冲寄存器
图8-4（P199）
2.输出过程
§8-3 可编程并行通信接口8255A
8255A是INTEL系列的并行接口芯片。它是可编程 的，可以通过软件来设置芯片的工作方式。
优点：软件比较简单
缺点：CPU效率低，数据传送的实时性差， 速度较慢
二 中断控制传送方式（P198）
1).中断传送方式的原理
启动外设 外设准备好数据,发一个选通信号 外设向CPU发中断请求 CPU受到中断请求信号，暂停现行程序
CPU执行中断服务程序，执行输入输出操作
§8-2 并行通信和并行接口
并行通信就是把一个字符的各数位用几条线进行传输。 和串行通信相比，在同样的传输率下，并行通信的信 息实际传输速度快，信息率高。 实现并行通信的接口就是并行接口。 一个并行接口可以设计为只用来作为输出接口，也可 以只用来作为输入接口，此外，还可以将它设计成既 作为输入又作为输出的接口。
– 发光器件(如发光二极管、7段数码管、灯泡等)
– 继电器 – 步进电机
Hale Waihona Puke 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
2、条件（查询）传送方式 程序测试外 设的状态，若满足，传送。不满足，等待。
即CPU在I/O操作前，必须首先查询外设的状态；
若外设未准备好，则继续查询等待； 若外设准备好，则直接I/O； 需增加状态端口。 数据传送过程：
现场数据通过接口从输入设备送进去。
8-1-1、CPU和I/O设备之间的信号
一)、数据信息(详细见书本P196） 1、数字量 2、模拟量 3、开关量 4、脉冲量 二)、状态信息 反映当前外设所处的工作状态。 三)、控制信息 CPU 通过接口向外设传送控制信息。
接口部件的I/O端口
一个接口有几个寄存器，不同类型的信息进 入不同的寄存器，一般称这些寄存器为端口。
缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速 度（约为几十KB/秒）—解决：DMA传输
DMA传输:
外设
内存
– 外设直接与存储器进行数据交换 ，CPU不再担 当数据传输的中介者； – 总线由DMA控制器（DMAC）进行控制（CPU 要放弃总线控制权），内存/外设的地址和读写 控制信号均由DMAC提供。
第八章
8-1 8-2 8-3 8-4 8-5
输入/输出接口
微型计算机的输入/输出接口 并行通信与并行接口 可编程并行通信接口芯片8255A 串行通信与串行接口 可编程串行通信接口芯片8251A
第八章 小结
学习内容
1. 微机的输入/输出接口
2. 并行通信与并行接口
3. 串行通信与串行接口
输入输出接口技术 的基本要领
①能接受外设的请求，并能向CPU发DMA请求信号；
②CPU接到DMA请求信号，如果允许，CPU发DMA响应信号，
DMA控制器接管总线，进入DMA方式； ③能寻址存储器，并修改地址； ④能向外设发读/写信号； ⑤能控制传诵的字节数，判断DMA是否结束；
⑥DMA结束时，能向CPU发出结束信号，将总线控制权交
注：相应的查询式输 入输出接口电路见书 本图8-2与图8-3，见 P197-198
查询部分的程序： POLL：IN AL，S-PORT ；读入状态
TEST AL，40H
JNZ POLL
；检查忙标志
MOV AL，STORE
OUT D-PORT，AL …….. ；输出数据
条件传送方式小结：
适用于外设并不总是准备好，而且对传送速率、传送效率 要求不高的场合。 CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态——“你准备 好没有？” 对外设的要求：应提供设备状态信息 对接口的要求：需要提供状态端口
将80H端口的内容送AL。
M/IO=1（此为8088引脚），RD=0， AL=10H
例2：输出：OUT 82H，AL；AL=10H 将AL中的内容送82H端口。 M/IO=1，WR=0，（82H）=10H
无条件传送方式小结：
适用于总是处于准备好状态的外设 以下外设可采用无条件传送方式： – 开关
写信号
M/IO
&
输入端口
读信号
WR
RD
&
图8-1、无条件传送
1、执行输入指令时,例:IN AL，80H, RD信号有,M/IO=0,输入三态缓冲 器,被选通,已准备好的数据进入数据总线,送到AL. 2.执行输入指令时,
M/IO有效(8086)
&
读信号有效 80H
&
例1：输入：IN
AL，80H；（80H）=10H
B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。
3、 数据总线缓冲器 8位的双向的三态缓冲器。作为8255A与系统总线连 接的界面，输入/输出的数据，CPU的编程命令以及外设 通过8255A传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。 4、 读/写控制部件
读 / 写控制逻辑电路负责管理 8255A 的数据传输过程。
常用的三 种传送控 制方式
一、程序传送方式
由程序控制CPU与外设之间的数据交换。
1)、无条件传送方式
外设已准备好，不查询外设的状态。CPU 不关心外设的状态，直接进行I/O操作 输入时，外设的数据已送到三态缓冲器。 输出时，CPU的输出信息已送到输出锁存器 的输入端。
数据
D7-D0
输出端口
选中地址
优点：数据传输由DMA硬件来控制，数据直接在内 存和外设之间交换，可以达到很高的传输速率（可 达几MB/秒）
三、直接存储器存取方式（DMA） (Direct Memory Access)
为什么要用DMA方式传送数据 什么是DMA方式 DMA传送原理 DMA控制器的工作特点
(一)、为什么要用DMA方式传送数据
RS-232C标准（协定）的全称是EIA-RS-232C标 准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美 寻址外设： 国电子工业协会，它规定连接电缆和机械、电气特性 、信号功能及传送过程。RS-232C接口最大传输速率 不同的外设需要不同的接口电路 为20Kbps，线缆最长为15米。RS-232C接口通常被用 同一外设中存在不同的端口 于将电脑信号输入控制，当通信距离较近时，可不需 信息变换： 要Modem，通信双方可以直接连接，这种情况下，只 CPU与外设的信息编码方式不同，如七段数码管 需使用少数几根信号线。
查询方式传送数据：
查询时占用CPU时间
中断方式传数据：
比查询方式传送数据效率要高，但执行中 断服务程序，CPU要保护断点、保护一些寄存 器等操作，使CPU花费时间。
DMA方式
用专用接口电路直接和存储器进行数据传 送。
(二)、DMA的传送原理
1、DMA控制器与其它接口电路的不同点： 具有接管和控制系统总线的功能，但在取 得总线控制权之前，与其它接口芯片一样，受 CPU的控制。 在DMA方式，DMA管理总线，控制传送数据 的开始与结束，传送的字节数，传送的方向及 地址。
8-3-1、8255A的内部结构及其功能
1．数据端口A、B、C