1.8255A芯片介绍

8255A是Intel公司生产的可编程的并行I/O接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，3种工作方式，可通过编程改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。8255A的引脚及内部的结构如图6-35和图6-36所示。

图6-35　8255A引脚

（1）引脚说明

由图6-35可以看出，8255A共有40个引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能如下：

D7～D0：三态双向数据线，与单片机数据总线连接，用来传送数据信息。

片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。

读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。

写入信号线，低电平有效.控制数据的写入。

VCC：＋5V电源。

PA7～PA0：A口输入/输出线。

PB7～PB0：B口输入/输出线。

PC7～PC0：C口输入/输出线。

RESET：复位信号线。

A1～A0：地址线，用来选择8255A内部端口。

（2）内部结构

8255A内部结构见图6-36，其中包括3个并行数据输入/输出端口，两个工作控制电路，一个读/写控制逻辑电路和8位数据总线缓冲器。各部分功能如下：

1）端口A、B、C。8255A有3个8位并行口，PA、PB和PC。都可以选择作为输入输出工作模式，但在功能和结构上有些差异。

PA口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输入锁存器。

PB口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输入缓冲器（输入不锁存）。

PC口：一个8位数据输出锁存器；一个8位数据输入缓冲器（输入不锁存）。

通常PA口、PB口作为输入输出口，PC口既可作为输入输出口，也可在软件的控制下，分为两个4位的端口，作为端口A、B选通方式操作时的状态控制信号。

图6-36　8255A内部结构

2）A组和B组控制电路。这是两组根据CPU写入的“控制字”来控制8255A工作方式的控制电路。A组控制PA口和PC口的上半部（PC7～PC4）；B组控制PB口和PC口的下半部（PC3～PC0），并可根据“控制字”对端口的每一位实现按位“置位”或“复位”。

3）数据总线缓冲器。数据总线缓冲器是一个三态双向8位缓冲器，作为8255A芯片与系统总线之间的接口，用来传送数据、指令、控制命令以及外部状态信息。

4）读/写控制逻辑电路。读/写控制逻辑电路接收CPU发来的控制信号RESET、地址信号A1～A0等，然后根据控制信号的要求，将端口数据读出，送往CPU，或者将CPU送来的数据写入端口。

各端口的工作状态与控制信号的关系见表6-14。

表6-14　8255A端口工作状态选择表

（3）工作方式选择控制字及C口置位/复位控制字

8255有3种基本工作方式：

方式0：基本输入输出。

方式1：选通输入输出。

方式2：双向传送。

1）工作方式选择控制字。3种工作方式由写入控制字寄存器的方式控制字来决定。方式控制字的格式如图6-37所示。3个端口中C口被分为两个部分，上半部分随A口称为A组，下半部分随B口称为B组。其中A口可工作于方式0、1和2，而B口只能工作在方式0和1。

图6-37　8255A芯片的方式控制字

例如：写入工作方式控制字95H，可将8255A编程为：A口方式0输入，B口方式1输出，C口的上半部分（PC7～PC4）输出，C口的下半部分（PC3～PC0）输入。

2）C口按位置位/复位控制字。C口8位中的任一位，可用一个写入控制口的置位/复位控制字来对C口按位置“1”或清“0”。这个功能主要用于位控。C口按位置位/复位控制字的格式如图6-38所示。

例如，07H写入控制口，是PC3置“1”；08H写入控制口，PC4清“0”。

（4）8255A的3种工作方式

1）方式0。方式0是一种基本的输入/输出工作方式。在这种方式下，3个端口都可以由程序设置为输入或者输出，没有固定的用于应答的联络信号。方式0基本功能如下：

具有两个8位端口（A、B）和两个4位端口（C口的上半部分和下半部分）。

任何一个端口都可以设定为输入或者输出，各端口的输入、输出可构成16种组合；数据输出时锁存，输入时不锁存。

图6-38　C口按位置位/复位控制字格式

8255A的A口、B口和C口均可设定为方式0，并可根据需要规定各端口为输入方式或输出方式。例如：设8255A的控制字寄存器地址为0FF7FH，则令A口和C口高4位工作在方式0输出以及B口和C口低4位工作于方式0输入，初始化的程序为：

在方式0下，MCS-51可对8255A进行I/O数据的无条件传送，例如，读一组开关的状态，控制一组指示灯的亮、灭。实现这些操作，并不需要应答联络信号。外设的I/O数据可在8255A的各端口得到锁存和缓冲，也可以把其中的某几位指定为外设的状态输入位，CPU对状态位查询便可实现I/O数据的异步传送。因此，8255A的方式0属于基本输入/输出方式。

2）方式1。方式1是一种选通式输入/输出工作方式。A口和B口皆可独立地设置成这种工作方式。在方式l下，8255A的A口和B口通常用于传送和它们相连外设的I/O数据，C口用作A口和B口的应答联络线，以实现中断方式传送I/O数据。C口的PC7～PC0应答联络线是在设计8255A时规定的，其各位分配见图6-39和图6-41，图中标有I/O各位仍可用作基本输入/输出，不作应答联络线用。

方式1输入/输出时的应答联络信号和工作原理如下。

方式1输入：当任何一个端口按照工作方式1输入时，应答联络信号如图6-39所示。

各应答联络信号的功能如下：

选通输入，低电平有效。是由输入设备送来的输入信号。(www.daowen.com)

IBF；输入缓冲器满，高电平有效。表示数据已送入输入锁存器，它由信号的下降沿置位，由RD信号的上升沿复位。

图6-39　方式1输入联络信号

INTR：中断请求信号，高电平有效，由8255A输出，向CPU发中断请求。

INTE A：A口中断允许信号，由PC4的置位/复位来控制，INTE B由PC2的置位/复位来控制。

下面以A口的方式1输入为例（A口方式1输入工作示意图见图6-40），介绍方式1输入的工作过程以及各控制联络信号的功能。

图6-40　A口方式1输入的工作示意图

①当输入设备输入一个数据并送到PA7～PA0上时，输入设备自动在选通输入线上发送一个低电平选通信号。

②8255A收到上负脉冲后自动做两件事：一是把PA7～PA0上输入数据存入A口的输入数据缓冲/锁存器；二是使输入缓冲器输出线IBFA变为高电平，以通知输入设备8255A的A口已收到它送来的输入数据。

③8255A同时检测到变为高电平、IBFA为高电平时使INTRA变为高电平，向CPU发出中断请求。

④CPU响应中断后，可以通过中断服务程序从A口的“输入数据缓冲/锁存器”读取输入设备送来的输入数据。当输入数据被CPU读走后，8255A撤消INTRA上中断请求，并使IBFA变为低电平，以通知输入设备可以送下一个输入数据。

方式1输出：当任何一个端口按照工作方式1输出时，应答联络信号如图6-41所示。

图6-41　方式1输出联络信号

各联络信号的功能如下：

输出缓冲器满信号，低电平有效。是8255A输出给输出设备的联络信号。表示CPU已把输出数据送到指定端口，外设可以将数据取走。它由WR信号的上升沿置“0”（有效），由信号的下降沿置“1”（无效）。

外设响应信号，低电平有效。表示CPU输出给8255A的数据已由输出设备取走。

INTR：中断请求信号，高电平有效。表示数据已被外设取走，请求CPU继续输出数据。中断请求的条件是和INTE（中断允许）为高电平，中断请求信号由的下降沿撤消。

INTE A：由PC6的置位/复位来控制。

INTE B：由PC2的置位/复位来控制。

图6-42为B口工作在方式1选通输出示意图。

图6-42　B口工作在方式1选通输出示意图

B口在方式1输出的工作过程如下：

①8031可以通过MOVX＠Ri，A指令把输出数据送到B口的输出数据锁存器，8255A收到后便令输出缓冲器满引脚线变为低电平，以通知输出设备输出数据已到达B口的PB7～PB0上。

②输出设备收到OBFB上低电平后做两件事：一是从PB7～PB0上取走输出数据；二是使变为低电平，以通知8255A输出设备已收到输出数据。

③8255A从回答输入线收到低电平后就对和中断允许触发器QINTEB状态进行检测，若它们皆在高电平，则INTRB变为高电平而向CPU请求中断。

④CPU响应上中断请求后便可通过中断服务程序把下一个输出数据送到B口的输出数据锁存器，并重复上述过程，完成下一个数据的输出。

3）方式2。方式2只有A口才能设定。图6-43为A口在方式2下的工作示意图。在方式2下，PA7～PA0为双向I/O总线。当作为输入总线使用时，PA7～PA0受STBA和IBFA控制，其工作过程和方式1输入时相同；当作为输出总线使用时，PA7～PA0受和控制，其工作过程和方式1输出时相同。

图6-43　A口在方式2下的工作示意图

方式2特别适用于键盘、显示等终端外部设备，因为有时需要把键盘上输入的编码信号通过A口送给CPU，有时又需要把数据通过A口送给终端显示。

2.8031单片机和8255A的接口

（1）硬件电路及连线

8255A和单片机的接口十分简单，只需要一个8位的地址锁存器即可。锁存器用来锁存P0口输出的低8位地址信息。如图6-44所示是8031单片机扩展一片8255A的电路图。

图6-44　8031单片机与8255A的接口电路

数据线：8255的8根数据线D0～D7直接和P0口一一对应相连就可以了，即D0～D7接于P0.0～P0.7。

控制线：8255的复位线RESET与8031的复位端相连，都接到8031的复位电路上。8255的和与8031的和一一对应相连。

寻址线：8255的CS和A1、A0分别由P0.7和P0.1、P0.0经地址锁存器74LS373后提供，当然的接法不是唯一的。当系统要同时扩展外部RAM时，就要和RAM芯片的片选端一起经地址译码电路来获得，以免发生地址冲突。其他地址线悬空。

I/O口线：可以根据用户需要连接外部设备。

（2）8255A地址口确定

图6-44中8255A只有3根线接于地址线。片选地址选择端A1、A0。分别接于P0.7、P0.1、P0.0其他地址线全悬空。显然只要保证P0.7为低电平时，选中该8255A，若P0.1、P0.0再为“00”选中8255A的A口，同理P0.1、P0.0为“01”、“10”、“11”分别选中B口、C口及控制口。若地址用16位表示，其他无用端全设为“1”，则8255A的A、B、C及控制口地址分别可为FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。

如果无用位取为“0”，则4个地址为0000H、0001H、0002H、0003H，只要保证A1、A0的状态，无用位设为“0”或“1”无关，见表6-15。掌握了确定地址的方法，使用者可灵活选择地址。

表6-15　8255A的A、B、C及控制口地址确定

根据上述接法，8255的A、B、C以及控制口的地址分别为0000 H、0001 H、0002 H和0003H（假设无关位都取0）。

（3）软件编程

在实际的应用系统中，必须根据外围设备的类型选择8255A的操作方式，并在初始化程序中把相应控制字写入控制口。下面根据图6-44，举例说明8255A的编程方法。

【例6-7】　要求8255A工作在方式0，且A口作为输入，B口、C口作为输出。

解　程序如下：

【例6-8】　对端口C的置位/复位。

8255A芯片的C口8位中的任一位，均可用指令来置位或复位。例如，如果想把C口的PC5置1.相应的控制字为：0000101B＝0BH（关于8255A的C口置位/复位的控制字说明如图6-40所示），程序如下：

如果想把C口的第6位PC5复位，相应的控制字为：00001010B＝0AH，程序如下：

8255A芯片在MCS-51单片机应用系统中广泛用于连接外部设备，如打印机、键盘、显示器以及数字信息的输入、输出口。